Cấu tạo và tính chất vật lí SO2

SO2
1. Cấu tạo và tính chất vật lý:
a.Cấu tạo:
-Nguyên tử S ở trạng thái kích thích có 4 e ở các phân lớp 3s23p33d1
-Những e độc thân này của nguyên tử S liên kết với 4 e độc thân của 2 nguyên tử oxi tạo thành 4 liên kết cộng hoá trị
có cực.Độ dài liên kết S-O là1,35 Å.
-Công thức cấu tạo:

-Các obitan của nguyên tử trung tâm S lai hóa kiểu sp2, như vậy phân tử SO2 phân cực
b.Tính chất vật lý:
- Là chất khí không màu, mùi hắc, nặng hơn không khí
-Tan nhiều trong nước. (ở 20ºC một thể tích nước hòa tan được 40 thể tích khí SO2). Khi tan trong nươc tao thành
dung dịch axit sunfurơ, nhưng thực chât tôn tại ở dạng SO2.nH2O, chỉ một phần nhỏ là thực sự kết hợp với nước tạo
thành H2SO3.
-Độc, gây viêm đường hô hấp.
-SO2 bền nhiệt do trạng thái lai hóa của lưu huỳnh đã được ổn định nhờ sự xuât hiện của lien kết π không định chỗ
dẫn đến lien kết S-O có bậc 1,5 bền.
- hóa lỏng (không màu) ở -10ºC, hóa rắn thành tinh thể trắng ở -75ºC.
2. Tính chất hóa học:
Là 1 ôxit axit:
-Tan trong nước tạo thành dung dịch axit yếu H2SO3:
SO2 + H2O → H2SO3
-Do H2SO3 là 1 acid yếu (mạnh hơn H2S và H2CO3), không bền dễ bị phân hủy thành SO2 và nước.
-Tác dụng với oxid base:
Na2O + SO2 → Na2SO3
-Tác dụng với dung dịch muối bazơ tạo thành muối axit hoặc muối trung hòa:
SO2 + NaOH → NaHSO3
SO2 + 2 NaOH → Na2SO3 + H2O
*Với phản ứng: SO2 + NaOH
Đặt T =

nNaOH
nSO2

+ Nếu T ≥ 2 → muối trung hòa (Na2SO3).
+ Nếu 0 < T ≤ 1 → muối axit (NaHSO3).
+ Nếu 1 < T < 2 → hỗn hợp hai muối ( NaHSO3 và Na2SO3).
* Lưu huỳnh đioxit là chất khử và chất oxi hóa:
+ SO2 là chất khử khi tác dụng một chất oxi hóa mạnh:
SO2 + Br2 + 2H2O --> 2HBr + H2SO4
SO2 + 2KMnO4 + 2H2O --> K2SO4 + 2MnSO4 + 2 H2SO4
+ SO2 là chất oxi hóa khi tác dụng với chất khử mạnh hơn:
SO2 + 2H2S -> 3S + 2H2O
SO2 + 2Mg --> S + 2MgO
e. Ứng dụng:
-Sản xuất acid sunfuric, một số muối sunfit và bisunfit


-SO2 lỏng dùng để chạy một số máy làm lạnh và làm dung môi để chiết một số dầu thảo
mộc
-SO2 ẩm dùng để tẩy màu một số chất mà dùng Cl sẽ làm hỏng như đường, tơ, len ...
F. Điều chế:
-Trong phòng thí nghiệm :
Na2SO3 + H2SO4 --> Na2SO4 + H2O + SO2
-Trong công nghiệp :
+Đốt lưu huỳnh:
S + O2 --> SO2
+Đốt pyrit sắt ( FeS2) :
4FeS2 + 11O2 -> Fe2O3 + 8SO2

SO3

1. Cấu tạo và tính chất vật lý:
- Khí SO3 có cấu tạo phân tử tam diện phẳng và đối xứng, như được dự đoán trước bởi thuyết VSEPR.

- Nguyên tử lưu huỳnh có chỉ số ôxi hóa là +6, điện tích là 0 và bao quanh bởi 6 cặp electron.
- Ở điều kiện thường SO3 là chất lỏng, không màu, tan vô hạn trong nước và trong axit sunfuric.
2. Tính chất hóa học:
*SO3 là chất anhydrite của H2SO4. Do đó, các phản ứng sau sẽ xảy ra:
-Tác dụng với H2O tạo acid sunfuric:
SO3(l) + H2O(l) → H2SO4(l) (-88 kJ/mol-1)
-Tác dụng với H2SO4 tạo oleum:
nSO3 + H2SO4 → H2SO4.nSO3
-SO3 là oxit axit mạnh:
SO3 + Na2O → Na2SO4
SO3 + 2 NaOH → Na2SO4 + H2O
*Triôxít lưu huỳnh cũng phản ứng với diclorua lưu huỳnh để tạo ra chất thuốc thử hữu dụng clorua thionyl.
SO3 + SCl2 → SOCl2 + SO2
3. Điều chế:
*Trong công nghiệp:
SO2 + 1/2 O2 → SO3
( phản ứng xảy ra với xúc tác V2O5 ở nhiệt độ từ 450 →500ºC)
*Trong phòng thí nghiệm SO3 không được điều chế bằng cách trên do phản ứng rất nguy hiểm va khó kiểm soát.
*Triôxít lưu huỳnh có thể được chuẩn bị trong phòng thí nghiệm do nhiệt phân hai giai đoạn của bisulfat natri, với
Sodium pyrosulfate là một sản phẩm trung gian:
1. Thủy phân tại 315°C:
2 NaHSO4 → Na2S2O7 + H2O
2. Cracking tại 460°C:
Na2S2O7 → Na2SO4 + SO3
4. Ứng dụng:
-SO3 chủ yếu dùng để sản xuất axit H2SO4

.