Khí sunfurơ là gì? Khí SO2 có mùi gì? Cách điều chế và nhận biết khí SO2 ra sao là những thắc mắc phổ biến của nhiều bạn đọc khi tìm hiểu về khí sunfurơ hay chính là khí SO2 – một loại khí được nhắc tới rất nhiều trong cuộc sống. Để hiểu rõ hơn về khí sunfurơ, các bạn hãy dành ra ít phút để cùng tìm hiểu về loại khí này với chúng tôi nhé.
Khí sunfurơ là gì?
Khí sunfurơ hay là lưu huỳnh đioxit, anhidrit sunfurơ là loại được tạo ra khi đốt cháy lưu huỳnh. Trong thực tế, khí sunfurơ được sinh ra từ quá trình đốt cháy các loại nhiên liệu hóa thạch như than, dầu… hoặc phát sinh trong quá trình nung chảy các quặng kim loại như nhôm, đồng, chì, kẽm, sắt.
Khi núi lửa phun trào, hàng triệu tấn khí SO2 được giải phóng ra.
Khí sunfurơ có tính chất vật lý, hóa học như thế nào?
Công thức hóa học của khí sunfurơ là SO2. Khi ở trạng thái kích thích, nguyên tử lưu huỳnh có 4 electron độc thân ở các phân lớp 3p và 3d (… 3s2 3p3 3d1). Những electron này sẽ liên kết với 4 electron độc thân của 2 nguyên tử O và tạo nên 4 liên kết cộng hoá trị có cực. Chính vậy, khí SO2 sẽ có những tính chất vật lý và hóa học như sau:
Đặc điểm tính chất vật lý của khí sunfurơ
Khí sunfurơ là chất khí nặng hơn không khí, không màu và thường có mùi hắc. Đây là một loại khí độc dễ tan trong nước với điểm nóng và điểm sôi lần lượt là 72 độ C và – 10 độ C. Không chỉ vậy, khí SO2 còn có khả năng làm vẩn đục nước sôi, khiến dung dịch brom và màu cánh hoa hồng bị mất màu.
Đặc điểm tính chất hóa học của khí sunfurơ
– Khí SO2 là oxit axit, khi tan trong nước tạo thành dung dịch axit sunfurơ có công thức hóa học là H2SO3.
SO2 + H2O -> H2SO3
H2SO3 là một axit yếu nhưng vẫn mạnh hơn axit sunfuhidric và không bền. Khi ở trong dung dịch, axit sunfuro bị phân huỷ thành SO2 và H2O.
– Tác dụng với dung dịch bazơ tạo thành 2 loại muối là muối trung hoà chứa ion sunfit (SO3) và muối axit chứa ion hidrosunfit (HSO3 ).
– Là chất oxy hóa trung gian
Trong hợp chất khí SO2, số hóa trị của lưu huỳnh là +4. Đây là số oxy hoá trung gian giữa -2 và +6. Chính vì vậy mà SO2 có thể vừa là chất oxi hóa, vừa là chất khử. Nó sẽ thể hiện tính khử khi tác dụng với những chất oxi hoá mạnh như kali pemanganat, halogen.
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O -> K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4
Khí sunfurơ thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với chất khử mạnh hơn như Mg, H2S,…
SO2+ 2H2S → 3S + 2H2O
SO2 +2Mg → S +2MgO
Cách nhận biết khí SO2 dễ dàng
Khí sunfurơ thường được nhận biết bằng cách sục khí vào dung dịch brom hoặc thuốc tím. Nếu dung dịch mất màu thì khí đó chính là khí SO2.
Br2 + SO2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4
2KMnO4 + 5SO2 + 2H2O → 2MnSO4 + K2SO4 +2H2SO4
Ngoài cách trên, chúng ta cũng có thể nhận biết khí SO2 bằng các cách sau:
– Sục khí qua dung dịch iot. Nếu dung dịch nhạt màu đi thì đó là khí SO2.
SO2 + I2 + 2H2O → H2SO4 + 2HI
– Cho khí phản ứng với dung dịch H2S. Nếu phản ứng tạo ra bột màu vàng thì khí đó là khí SO2.
SO2 + 2H2S → 3S↓ + 2H2O
– Sục khí từ từ đến dư vào dung dịch nước vôi trong hoặc bari hidroxit. Nếu nước xuất hiện vẩn trắng đục sau đó nước trở nên trong suốt thì đó là khí sunfurơ.
Phản ứng hóa học:
SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3↓ + H2O
CaSO3 + SO2 + H2O → Ca(HSO3)2
Lưu ý: Khí sunfurơ là khí độc, nếu hít phải có thể gây viêm đường hô hấp. Để đảm bảo an toàn, hãy cẩn trọng khi làm thí nghiệm và thực hiện nó trong tủ hút.
Cách điều chế khí SO2 trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp
Trong phòng thí nghiệm
Trong phòng thí nghiệm, khí SO2 được điều chế theo phản ứng hóa học sau:
Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2
Trong công nghiệp
Trong công nghiệp, khí SO2 được điều chế theo một trong những cách sau:
Cách 1: Đốt cháy lưu huỳnh
S + O2 (t0) → SO2
Cách 2: Cho phản ứng với axit sunfuric đặc nóng
Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O
Cách 3: Đốt cháy hidro sunfua trong khí oxi dư
2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2
Cách 4: Đốt quặng pirit sắt
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
Các tác hại của khí sunfurơ là gì?
Đối với môi trường
Khí SO2 là một mối nguy hại đối với môi trường. Khí này thường có trong khí thải của các nhà máy, phương tiện giao thông, khói thuốc lá và hệ thống lò sưởi, sấy. Nó được sinh ra khi nấu chảy kim loại hoặc đốt cháy các nguyên liệu như than, dầu.
Khi tác dụng với nước mưa, axit sunfuric sẽ được tạo ra và gây nên hiện tượng mưa axit làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái động, thực vật. Ở nồng độ quá cao, mưa axit sẽ làm hỏng lá, ngăn cản sự phát triển bình thường của cây.
Trong điều kiện không khí ẩm, khí SO2 tác dụng với hơi nước tạo ra axit gây ăn mòn kim loại, bê tông. Những hiện tượng mà chúng ta dễ nhận thấy nhất chính là rỉ sét, thay đổi màu sắc của đá vôi. Bên cạnh đó, khí sunfurơ còn là nguyên nhân làm mỏng tầng ozon.
Đối với con người
Khí SO2 cũng có thể phản ứng với các hợp chất khác trong khí quyển để tạo thành những hạt mịn và làm giảm tầm nhìn. Ở nồng độ 0,3 – 1,0 phần triệu trong không khí, chúng ta có thể bắt đầu cảm thấy mùi của khí SO2. Còn ở nồng độ cao hơn 3 phần triệu, khí SO2 sẽ có mùi gắt khó chịu.
Khí SO2 trong hỗn hợp với những hạt rắn và axit sunphuric có thể làm tăng các triệu chứng khó thở và các bệnh phổi dù chỉ với hàm lượng trung bình năm là 0,04 – 0,09 phần triệu và nồng độ khói là 150 – 200 mg/m3. Nếu hàm lượng SO2 trung bình ngày là 0,2 – 0,5 phần triệu và nồng độ khói là 500 – 700 mg/m3, số ca tử vong sẽ tăng lên.
Khi đi vào trong máu, khí sunfurơ có thể gây ra rất nhiều phản ứng hóa học nhằm giảm lượng dự trữ kiềm, gây rối loạn chuyển hóa protein và đường, gây thiếu vitamin B và C. Không chỉ vậy nó còn tạo ra methemoglobin để chuyển Fe2+ thành Fe3+ gây tắc nghẽn mạch máu, khiến cho khả năng vận chuyển oxy của hồng cầu bị giảm đi.
Nếu để khí SO2 tiếp xúc với da, phần da đó có thể bị sưng phù nề, bỏng, thậm chí là hoại tử.
Cách xử lý khí sunfurơ hiệu quả
Khí sunfurơ gây ra rất nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và con người. Vậy nên xử lý khí sunfurơ là hết sức cần thiết. Hiện nay có 2 phương pháp giúp xử lý khí SO2 được áp dụng phổ biến nhất, đó là:
Hấp thụ bằng Amoniac
Khí SO2 được hấp thụ trong dung dịch amoniac hoặc sunfit – bisunfit amon. Amoniac và khí SO2 trong dung dịch nước sẽ phản ứng với nhau và tạo thành muối amoni sunfit. Muối này sẽ tác dụng tiếp với SO2 và H2O để tạo ra muối amoni bisunfit. Các phản ứng xảy ra như sau:
NH4 + H2O + SO2 → (NH4)2 SO3
H2O + SO2 + (NH4)2SO3 → 2NH4HSO3
2NH4HSO3 (to) → (NH4)2SO3 + H2O + SO2
Có thể: (NH4)2SO3 + 2NH4HSO3 → 2(NH4)2SO4 + S + H2O
S + (NH4)2SO3 → (NH4)2S2O3
2NH4HSO3 + (NH4)2S2O3 → 2(NH4)2SO4 + 2S + H2O
Lưu huỳnh đơn chất sẽ tác dụng tiếp với sunfit và tốc độ phản ứng phân hủy dung dịch sẽ tăng dần. Cuối cùng chỉ còn amoni sunfat và lưu huỳnh đơn chất.
Hấp thụ bằng CaCO3 hoặc CaO
Phương pháp hấp thụ SO2 bằng dung dịch Ca(OH)2 có thể xử lý 85 – 90% lượng khí SO2. Quá trình xử lý sẽ diễn ra như sau:
Khí thải qua hệ thống xử lý từ dưới lên, trong đó khí SO2 và bụi bẩn sẽ bị giữ lại, chỉ còn không khí sạch là đi lên trên và thoát ra ngoài. Dung dịch Ca(OH)2 sẽ được hệ thống ống dẫn bơm tuần hoàn bơm lên phần trên của thân trụ và được phun ra bởi hệ thống dàn phun sương nhằm tưới đều dung dịch bên trong tháp.
Dòng khí đi từ dưới lên tiếp xúc với dòng chất lỏng từ trên xuống sẽ khiến SO2 bị giữ lại. Các phản ứng hóa học xảy ra như sau:
2SO2 + Ca(OH)2 → Ca(HSO3)2
Ca(HSO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaSO3 + 2H2O
CaSO3 là chất rắn ít tan nên có thể dễ dàng lắng xuống đáy tháp và được đem đi chôn lấp sau đó.
Trên đây là các thông tin về khí sunfurơ là gì mà Primer muốn chia sẻ đến bạn đọc. Hy vọng nó sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về khí sunfurơ. Hiện nay, Primer đang cung cấp rất nhiều dòng máy lọc nước RO công nghiệp, bộ lọc nước đầu nguồn với giá vô cùng ưu đãi. Liên hệ ngay với chúng tôi để không bỏ lỡ cơ hội này các bạn nhé.
