Bài tập lưu huỳnh đioxit - lưu huỳnh trioxit

2KMnO₄ + 5SO₂ + 2H₂O → 2H₂SO₄ + 2MnSO₄ + K₂SO₄

   0,05   ←  0,125        →       0,05

pH = 1 => [H⁺] = 0,1M

Mà ${n_{{H^ + }}} = 2.{n_{{H_2}S{O_4}}} = 0,1\,\,mol = > {\text{ }}{V_{dd}} = \frac{{{n_{{H^ + }}}}}{{{C_M}}} = \frac{{0,1}}{{0,1}} = 1$ lít

n_SO2 = 0,2 mol; n_NaOH = 0,25 mol

Xét tỉ lệ: $1 < T = \frac{{{n_{NaOH}}}}{{{n_{S{O_2}}}}} < 2$  

=> phản ứng thu được 2 muối NaHSO₃ (x mol) và Na₂SO₃ (y mol)

Bảo toàn nguyên tố Na:  ${n_{NaOH}} = {n_{NaH{\text{S}}{O_3}}} + 2.{n_{N{a_2}S{O_3}}} = > \,\,x + 2y = 0,25\,\,(1)$

Bảo toàn nguyên tố S: ${n_{S{O_2}}} = {n_{NaH{\text{S}}{O_3}}} + {n_{N{a_2}S{O_3}}} = > \,\,x + y = 0,2\,\,(2)$

Từ (1) và (2) => x = 0,15 mol; y = 0,05 mol

$ = > \,\,{m_{NaH{\text{S}}{O_3}}} = 0,15.104 = 15,6\,\,gam;\,\,{n_{N{a_2}S{O_3}}} = 0,05.126 = 6,3\,\,gam$

n_SO2 = 0,75 mol

Vì dung dịch chứa hỗn hợp muối => phản ứng thu được NaHSO₃ (x mol) và Na₂SO₃ (y mol)

Bảo toàn nguyên tố S:  ${n_{SO2}} = {n_{NaHS{O_3}}} + {n_{N{a_2}S{O_3}}} = > x + y = 0,75\,\,(1)$

m_muối =${m_{NaHS{O_3}}} + {m_{N{a_2}S{O_3}}}$=> 104x + 126y = 79,1  (2)

Từ (1) và (2) => x = 0,7 mol; y = 0,05 mol

Bảo toàn nguyên tố Na: ${n_{NaOH}} = {n_{NaHS{O_3}}} + 2.{n_{N{a_2}S{O_3}}} = 0,8\,\,mol$

=> C_{M NaOH} = 0,8 / 0,4 = 2M

n_SO2 = 0,28 mol ; n_BaSO3 = 0,12 mol

n_BaSO3 < n_SO2 => phản ứng sinh ra 2 muối BaSO_­3 và Ba(HSO₃)₂

+) Bảo toàn nguyên tố S:  ${n_{S{O_2}}} = {n_{BaS{O_3}}} + 2.{n_{Ba{{(H{\text{S}}{O_3})}_2}}} = > {n_{Ba{{(H{\text{S}}{O_3})}_2}}} = 0,08\,\,mol$

+) Bảo toàn nguyên tố Ba:  ${n_{Ba{{(OH)}_2}}} = {n_{BaS{O_3}}} + {n_{Ba{{(H{\text{S}}{O_3})}_2}}} = 0,12 + 0,08 = 0,2\,\,mol$

$ = > \,\,{C_{M\,\,Ba{{(OH)}_2}}} = \frac{{0,2}}{{2,5}} = 0,08M$

${n_{Ca{{\left( {OH} \right)}_2}}} = 0,2{\text{ }}mol;{\text{ }}{n_{CaS{O_3}}} = 0,125{\text{ }}mol$

Thể tích SO₂ cần dùng là lớn nhất => phản ứng sinh ra 2 muối CaSO₃ và Ca(HSO₃)₂

SO₂ + Ca(OH)₂ → CaSO₃ + H₂O

2SO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HSO₃)₂

Bảo toàn nguyên tố Ca:  ${n_{Ca{{(OH)}_2}}} = {n_{CaS{O_3}}} + {n_{Ca{{(H{\text{S}}{O_3})}_2}}} = > {n_{Ca{{(H{\text{S}}{O_3})}_2}}} = 0,2 - 0,125 = 0,075\,\,mol$

Bảo toàn nguyên tố S:  ${n_{S{O_2}}} = {n_{CaS{O_3}}} + 2.{n_{Ca{{(H{\text{S}}{O_3})}_2}}} = 0,125 + 2.0,075 = 0,275\,\,mol$

=> V_SO2 = 0,275.22,4 = 6,16 lít

n_SO2 = 0,25 mol; n_NaOH = 0,2 mol

Hỗn hợp muối gồm NaHSO₃ (a mol) và Na₂SO₃ (b mol) => m_muối = 104a + 126b = 43,8  (1)

+) Bảo toàn nguyên tố S: ${n_{S{O_2}}} + {n_{Na{_2}S{O_3}trước phản ứng}} = {n_{NaHS{O_3}}} + {n_{N{a_2}S{O_3}sau phản ứng}}$

=> 0,25 + 0,2x = a + b  (2)

+) Bảo toàn nguyên tố Na: ${n_{NaOH}} + 2.{n_{Na{ _2}S{O_3}trước phản ứng}} = {n_{NaHS{O_3}}} + 2.{n_{N{a_2}S{O_3}sau phản ứng}}$ 

=> 0,2 + 2.0,2x = a + 2b  (3)

Từ (1), (2) và (3) => a = 0,3 mol; b = 0,1 mol; x = 0,75 mol

Bảo toàn nguyên tố S:  ${n_{SO{ _2}}} = 2.{n_{Fe{S_2}}} + {n_{CuS}} = 0,1 + a\,\,mol$

Sau phản ứng thu được hỗn hợp muối gồm NaHSO₃ (x mol) và Na₂SO₃ (y mol)

=> m_muối = 104x + 126y = 17,52  (1)

Bảo toàn nguyên tố Na:  ${n_{NaOH}} = {n_{NaH{\text{S}}{O_3}}} + 2.{n_{N{a_2}S{O_3}}} = > x + 2y = 0,2\,\,(2)$

Từ (1) và (2) => x = 0,12 mol; y = 0,04 mol

Bảo toàn nguyên tố S: ${n_{S{O_2}}} = {n_{NaH{\text{S}}{O_3}}} + {n_{N{a_2}S{O_3}}}$=> 0,1 + a = 0,12 + 0,04 => a = 0,06 mol

Dùng SO₂ để tẩy trắng màu cho đường

PTHH: SO₂ + NaOH → NaHSO₃

Theo PTHH ta có: n_NaHSO3 = n_NaOH = 0,15 mol → m_NaHSO3 = 0,15.104 = 15,6 gam.

Ta có: n_Na2SO3 = 6,3 : 126 = 0,05 mol; n_NaHSO3 = 5,2 : 104 = 0,05 mol

Bảo toàn nguyên tố S ta có: n_SO2 = n_Na2SO3 + n_NaHSO3 = 0,05 + 0,05 = 0,1 mol.

Vậy V = V_SO2 = 0,1.22,4 = 2,24 (lít)

Số mol SO₂: \({n_{S{O_2}}} = \frac{{11,2}}{{22,4}} = 0,5\left( {mol} \right)\)

Số mol NaOH: \({n_{NaOH}} = 0,2.2 = 0,4\left( {mol} \right)\)

Ta có tỉ lệ: \(\frac{{{n_{NaOH}}}}{{{n_{S{O_2}}}}} = \frac{{0,4}}{{0,5}} = 0,8 < 1\) → Tạo muối NaHSO3

PTHH: SO₂ + NaOH → NaHSO₃

Theo PTHH trên ta có: \({n_{NaH{\rm{S}}{O_3}}} = {n_{NaOH}} = 0,4\left( {mol} \right)\)

Ta có: n_SO2 = 0,5 mol và n_NaOH = 0,3. 2 = 0,6 mol

⟹ \(1 < \frac{{{n_{NaOH}}}}{{{n_{S{O_2}}}}} = \frac{{0,6}}{{0,5}} = 1,2 < 2\)⟹ Tạo 2 muối NaHSO₃ và Na₂SO₃

n_{BaSO3(lần 1)} = 21,7 : 217 = 0,1 (mol)

n_{BaSO3(lần 2)} = 4,34 : 217 = 0,02 (mol)

         Ba(HSO₃)₂\(\buildrel {{t^o}} \over\longrightarrow \) BaSO_­3 + H₂O + SO₂

(mol)   0,02                 ← 0,02

         SO₂ + Ba(OH)₂ → BaSO₃ + H₂O

(mol)  0,1     ← 0,1        ← 0,1

         2SO₂ + Ba(OH)₂ → Ba(HSO₃)₂

(mol)  0,04   ← 0,02         ← 0,02

→ ∑n_SO2 = 0,1 + 0,04 = 0,14 (mol)

→ V_SO2(đktc) = 0,14×22,4 = 3,136 lít

∑n_Ba(OH)2 = 0,1 + 0,02 = 0,12 (mol)

→ C_M Ba(OH)₂ = n_Ba(OH)2 : V_Ba(OH)2 = 0,12 : 0,2 = 0,6 (M)

 100 ml = 0,1 (lít)

n_Ba(OH)2 = 0,1×0,5 = 0,05 (mol)

           2SO₂ + Ba(OH)₂ → Ba(HSO₃)₂

(mol)  0,1    ← 0,05           → 0,05

→ V_SO2(đktc) = n_SO2 × 22,4 = 0,1.22,4 = 2,24 lít

          Ba(HSO₃)₂ + 2NaOH → BaSO₃ + Na₂SO₃ + 2H₂O

(mol)   0,1                              → 0,1

→ m↓ = m_BaSO3 = n_BaSO3 × M_BaSO3 = 0,05.217 = 10,85 (gam)

\(\begin{array}{l}{n_S} = \frac{{12,8}}{{32}} = 0,4(mol)\\{m_{Ca{{(OH)}_2}}} = \frac{{88,8 \times 25\% }}{{100\% }} = 22,2\,(g) \Rightarrow {n_{Ca{{(OH)}_2}}} = \frac{{22,2}}{{74}} = 0,3\,(mol)\end{array}\)

           S + O₂ → SO₂

(mol)  0,4      → 0,4

\({m_{Ca{{(OH)}_2}}} = \frac{{88,8.25}}{{100}} = 22,2(g)\)

\(1 < T = \frac{{{n_{S{O_2}}}}}{{{n_{Ca{{(OH)}_2}}}}} = \frac{{0,4}}{{0,3}} < 2\), phản ứng tạo thành hai muối

Đặt số mol của CaSO₃ và Ca(HSO₃)₂ lần lượt là x và y

Ta có

\(\left\{ \begin{array}{l}x + y = 0,3\\x + 2y = 0,4\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = 0,2\\y = 0,1\end{array} \right.\)

\({m_{CaS{O_3}}} = 0,2.120 = 24(g)\)

m_{dd sau}= 0,4.64 + 88,8 – 24 = 90,4(g)

\(C{\% _{Ca{{(HS{O_3})}_2}}} = \frac{{0,1.202}}{{90,4}}.100\%  = 22,35\% \)

\({n_{S{O_2}(dktc)}} = {{11,2} \over {22,4}} = 0,5\,(mol)\)

Đặt số mol của NaHSO₃ và Na₂SO₃ lần lượt là x và y

PTHH: SO₂ + NaOH → NaHSO₃

            SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

Ta có hệ phương trình: \(\left\{ \begin{array}{l}BTNT{\rm{ S: x  +  y  =  0,5}}\\{{\rm{m}}_{{\rm{NaHS}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}}}{\rm{ + }}{{\rm{m}}_{{\rm{N}}{{\rm{a}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}}}{\rm{ = 104x  +  126y  =  56,4}}\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = 0,3\\y = 0,2\end{array} \right.\)

BTNT Na: n_NaOH = n_NaHSO3 + 2n_Na2SO3 = 0,3 + 0,2.2 = 0,7 (mol) → \({C_{{M_{NaOH}}}} = \frac{{0,7}}{{0,2}} = 3,5M\)

Ta có: n_Na = n_NaOH = 0,7 mol

Quy đổi hỗn hợp X thành x mol Ca; 0,7 mol Na và y mol O.

+ Bảo toàn electron ta có: 2n_Ca + n_Na = 2n_O + 2n_H2 => 2x + 0,7 = 2y + 2.0,25 (1)

+ Ta có: m _{hỗn hợp} = 40x + 0,7.23 + 16y = 51,3 (2)

Giải hệ (1) và (2) ta được: x = 0,6 và y = 0,7

BTĐT dd Y: n_OH- = 2.n_Ca(OH)2 + n_NaOH = 1,9 mol > 2.n_SO2

Do đó muối thu được được là SO₃^2-

PTHH:

2OH^- + SO₂ → SO₃^2- + H₂O

1,6 ←    0,8 →   0,8 mol

Ca²⁺ + SO₃^2- → CaSO₃

0,6  → 0,6 mol → 0,6 mol

Vậy m_CaSO3 = 0,6.120 = 72 (gam)

Đặt n_N2 = x mol; n_SO2 = y mol

Ta có : M_X = 26.2 = 52 g/mol

Ta có :  \({\overline M _X} = \frac{{{m_X}}}{{{n_X}}} = \frac{{28x + 64y}}{{x + y}} = 52\)

Suy ra 28x + 64y = 52x + 52 y

Suy ra 12y = 24x hay y = 2x

\(\eqalign{
& \% {V_{{N_2}}} = {\rm{ }}\% {n_{{N_2}}} = {x \over {x + y}}.100\% = {x \over {x + 2x}}.100\% = 33,33\% \cr 
& \% {V_{S{O_2}}} = 100\% - 33,33\% = 66,67\% \cr} \)

Ta có: n_Ca(OH)2 = 0,25 mol ; n_CaSO3 = 0,1 mol

Giá trị V_max  sinh ra hỗn hợp muối CaSO₃ và Ca(HSO₃)₂

Bảo toàn nguyên tố Ca: n_Ca(OH)2 = n_CaSO3 + n_Ca(HSO3)₂

=> n_Ca(HSO3)₂ = 0,25-0,1 = 0,15 mol

Bảo toàn nguyên tố S: n_SO2 = n_CaSO3 + 2n_Ca(HSO3)₂ = 0,4 mol

=> V_SO2 = 8,96 lít

Đun nóng dung dịch A thu được thêm kết tủa => có muối Ca(HSO₃)₂

n_CaSO3 = 0,03 mol

n_Ca(HSO3)2 = n_CaSO3 = 0,02 mol

Bảo toàn nguyên tố S: n_SO2 = n_CaSO3 + 2n_Ca(HSO3)₂ = 0,07 => V_SO2 = 1,568 lít

Bảo toàn nguyên tố Ca: n_Ca(OH)2 = n_CaSO3 + n_Ca(HSO3)₂ = 0,05 mol

=> C_{M Ca(OH)2} = n : V = 0,05 ; 0,5 = 0,1M