Câu II.14
Đề bài
Cho 9,6 g Cu phản ứng hoàn toàn với dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng, dư. SO₂ là sản phẩm khử duy nhất của sulfur. Cho Cu=64; thể tích mol khí ở 25°C, 1 bar là 24,79 L/mol.
(a) Viết và cân bằng phương trình phản ứng.
(b) Tính thể tích SO₂ thu được ở điều kiện đã nêu, không làm tròn kết quả.
(c) Trong mô hình phòng thí nghiệm, lớp bông được tẩm dung dịch một chất để hạn chế SO₂ thoát ra. Có thể dùng dung dịch chất nào? Giải thích bằng phương trình.
Chỉ phân tích lý thuyết. Thí nghiệm phải do người phụ trách thực hiện trong tủ hút phù hợp; không bịt kín dụng cụ sinh khí.
Hướng dẫn giải
**Đáp án**:
Tự đối chiếu lời giải.
**Giải thích**:
(a) Cu bị oxi hóa từ 0 lên +2; sulfur trong acid từ +6 xuống +4 trong SO₂:
$$\ce{Cu + 2H2SO4 ->[t^\circ]}$$
$$\ce{CuSO4 + SO2 + 2H2O}.$$
Acid phải đặc, nóng. Hai phân tử acid vừa cung cấp sulfate tạo muối, vừa cung cấp sulfur bị khử.
(b) Đổi khối lượng Cu sang số mol:
$$n_{\ce{Cu}}=\frac{9{,}6}{64}=0{,}15\,\mathrm{mol}.$$
Theo phương trình, 1 mol Cu tạo 1 mol SO₂. Acid dư và Cu phản ứng hết nên:
$$n_{\ce{SO2}}=0{,}15\,\mathrm{mol}.$$
Thể tích khí ở điều kiện đã nêu:
$$V_{\ce{SO2}}=0{,}15\times24{,}79$$
$$=3{,}7185\,\mathrm L.$$
Không dùng 22,4 L/mol vì đó là điều kiện khí khác.
(c) Có thể dùng dung dịch NaOH. SO₂ là oxide acid, bị base hấp thụ; khi NaOH đủ dư:
$$\ce{SO2 + 2NaOH ->}$$
$$\ce{Na2SO3 + H2O}.$$
Nếu NaOH không đủ, có thể tạo NaHSO₃. Lớp bông tẩm dung dịch chỉ minh họa khả năng hấp thụ, không bảo đảm thu giữ toàn bộ khí và không thay thế tủ hút. Không nút kín hoặc tự tiến hành phản ứng sinh SO₂.
Biểu điểm tham khảo: phương trình 0,5 điểm; tính số mol và thể tích 1 điểm; chọn dung dịch và giải thích 0,5 điểm.