Dạng 6: Các dạng bài tập về H2S và muối sunfua - Chuyên đề Hóa 10

A. Phương pháp & Ví dụ

Lý thuyết và Phương pháp giải

Lưu ý:

- S phản ứng với kim loại tạo muối sunfua của kim loại với hóa trị thấp.

- S có số oxi hóa 0 là số oxi hóa trung gian nên S thể hiện cả tính khử và tính oxi hóa còn S₂ - có số oxi hóa - 2 là số oxi hóa thấp nhất của S nên H₂S chỉ có tính khử.

- Tính tan của muối sunfua trong nước và trong axit:

+ Một số muối sunfua tan được trong nước: muối sunfua của kim loại nhóm IA như Na₂S, K₂S.

+ Một số muối sunfua không tan trong nước nhưng tan trong axit như: ZnS, FeS, MgS...

+ Một số muối sunfua không tan trong axit đó là các muối sunfua của kim loại nặng như: CuS, PbS...

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Có 2 muối là natri hiđrosunfit và sắt sunfua. Cho 2 muối này tác dụng với axit HCl dư, thu được 2 chất khí. Cho 2 chất khí vừa thu được tác dụng với nhau, tạo thành 9,6 gam chất rắn. Tính khối lượng của NaHSO₃ và FeS đã lấy để phản ứng. Biết rằng 2 khí tác dụng với nhau vừa đủ.

Bài giải:

Có phương trình phản ứng như sau:

NaHSO₃ + HCl → NaCl + SO₂ ↑ + H₂O (1)

(mol) 0,1 ← 0,1

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S ↑ (2)

(mol) 0,2 ← 0,2

SO₂+ 2H₂S → 3S↓ + 2H₂O (3)

(mol) 0,1 0,2 ← 0,3

Ta có:

Từ (1) ⇒ n_NaHSO3 = 0,1(mol) ⇒ m_NaHSO3= 0,1 × 104 = 10,4(gam)

Từ (2) ⇒ n_FeS = 0,2(mol) ⇒ m_FeS = 0,2 × 88 = 17,6 (gam)

Ví dụ 2. Đun nóng một hỗn hợp bột gồm 2,97 gam Al và 4,08 gam S trong môi trường kín không có không khí, được sản phẩm là hỗn hợp rắn A. Ngâm A trong dung dịch HCl dư, thu được hỗn hợp khí B.

a) Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.

b) Tìm thành phần định tính và khối lượng các chất trong hỗn hợp A.

c) Tính thành phần định tính và thể tích các chất trong hỗn hợp khí B ở điều kiện tiêu chuẩn.

Bài giải:

Phương trình phản ứng:

2Al + 3S → Al₂S₃ (1)

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂ (2)

Al₂S₃ _+ 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂S (3)

Số mol Al = 0,11 (mol); Số mol S = 0,1275 (mol)

⇒ n_{Al dư} = 0,015 mol

Hỗn hợp A gồm Al dư và Al₂S₃

=> m_Al = 0,025 × 27 = 0,675 (gam)

Hỗn hợp khí B gồm H₂ và H₂S

V_H2= 1,5 × 0,025 × 22,4 = 0,84 (lít)

V_H2S = 0,1275 × 22,4 = 2,856 (lít)

Ví dụ 3. Cho hỗn hợp gồm Fe và FeS tác dụng với dung dịch HCl (dư), thu được 2,464 lít hỗn hợp khí (đktc). Cho hỗn hợp khí này đi qua dung dịch Pb (NO₃) ₂ (dư), thu được 23,9 gam kết tủa đen.

a) Viết các phương trình hóa học của phản ứng đã xảy ra.

b) Cho biết hỗn hợp khí thu được gồm những khí nào? Tính thể tích mỗi khí (đktc)?

c) Xác định khối lượng của Fe và FeS có trong hỗn hợp ban đầu.

Bài giải:

Các phương trình phản ứng xảy ra như sau:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ ↑ (1)

(mol) x → x

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂ S ↑ (2)

(mol) y → y

H₂ S + Pb (NO₃) ₂ → PbS↓ + 2HNO₃ (3)

(mol) 0,1 ← 0,1

Gọi số mol của Fe và FeS lần lượt là x và y.

Ta có: n_FeS =0,1(mol) và n_khí =0,11 (mol)

Hỗn hợp khí thu được gồm H₂ và H₂ S

Từ (3) ⇒ n_H2 = y = n_PbS = 0,1 mol (*)

Từ (1), (2) => x + y=0,11 (**)

Từ (*) và (**) ⇒ x = 0,01; y = 0,1

Vậy:

V_H2 = 0,01 × 22,4 = 1,224 (lít);

V_H2S = 22,4 × 0,1 = 2,24 (lít)

c) Từ (1) ⇒ n_Fe = n_H2 = 0,01 (mol)

⇒ m_Fe = 0,01 × 56 = 0,56 (gam)

Từ (2) ⇒ n_FeS = n_H2S = 0,1 (mol)

⇒ m_FeS = 0,1 × 88 = 8,8 (gam)

Ví dụ 4. Đun nóng hỗn hợp 5,6 gam bột sắt và 1,6 gam bột lưu huỳnh thu được hỗn hợp X. Cho hỗn hợp X tác dụng hoàn toàn với 500ml dung dịch HCl thu được hỗn hợp khí A và dung dịch B. (Biết H = 100%).

a) Xác định thành phần phần trăm theo thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp (X).

b) Biết rằng cần phải dùng 125 ml dung dịch NaOH 0,1M để trung hòa HCl dư trong dung dịch B. Tính nồng độ mol/l của dung dịch HCl đã dùng.

Bài giải:

a) Tính phần trăm thể tích mỗi khí trong A

Ta có: n_Fe = = 0,1(mol);

n_S = = 0,05 (mol)

Phản ứng xảy ra như sau:

Fe + S FeS (1)

(mol) 0,05 ← 0,05 → 0,05

Từ (1) ⇒ n_Fe: n_S =1: 1 và n_Fe = 0,1; n_S = 0,05

⇒ Sau phản ứng (1) thì Fe còn dư

Fe_dư + 2HCl → FeCl₂ + H₂ ↑ (2)

(mol) 0,05 → 0,1 0,05

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂ S ↑ (3)

(mol) 0,05 → 0,1 0,05

Từ (2), (3) ⇒ n_H2= n_H2S = 0,05 (mol)

⇒ %V _H2S = 50%

b) Ta có: n_NaOH = 0,125 × 0,1 = 0,0125 (mol)

Phương trình phản ứng:

HCl _dư + NaOH → NaCl + H₂O (4)

(mol) 0,0125 ← 0,0125

Từ (2), (3) và (4) ⇒ ∑_nHCl =0,1 + 0,1 + 0,0125 = 0,2125 (mol)

Vậy:

Ví dụ 5: Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe và FeS tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 2,464 lít hỗn hợp khí Y (đktc). Cho hỗn hợp khí Y đi qua dung dịch Pb (NO₃) ₂ (dư) thu được 23,9g kết tủa màu đen.

a, Viết các phương trình phản ứng xảy ra.

b, Tìm m và thể tích mỗi khí trong Y.

Bài giải:

Ta có: n_Y = = 0,11 mol,

n_PbS = = 0,1 mol

Fe + HCl → FeCl₂ + H₂

0,01 ← (0,11-0,1)

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S

0,1 ← 0,1

H₂S + Pb (NO₃) ₂ → PbS↓ + 2HNO₃

0,1 ← 0,1

→ V_H2S = 0,1.22,4 = 2,24 lít

V_H2 = 0,01.22,4 = 0,224 lít

m = m_Fe + m_FeS = 0,01.56 + 0,1.88 = 9,36g

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1. H₂S bị oxi hóa thành lưu huỳnh màu vàng khi:

1) Dẫn khí H₂S qua dung dịch FeCl₃

2) Để dung dịch H₂S ngoài trời

3) Đốt khí H₂S ở điều kiện thiếu oxi

A. 1 và 2

B. 1 và 3

C. 2 và 3

D. 1,2 và 3

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Các phương trình phản ứng xảy ra:

H₂S + 2FeCl₃ → 2FeCl₂ + S↓ + 2HCl

2H₂S + O₂ → 2S↓ + 2H₂O

Câu 2. Khẳng định nào sau đây là đúng?

A. H₂S chỉ có tính oxi hóa

B. H₂S chỉ có tính khử

C H₂S vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử tùy vào chất phản ứng với nó

D. H₂S không có tính oxi hóa, cũng không có tính khử.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Do số oxi hóa của S trong H₂S là -2, đây là số oxi hóa thấp nhất. Nên H₂S chỉ có khả năng nhường e → thể hiện tính khử

Câu 3. Dẫn a mol khí H₂S vào dung dịch chứa b mol NaOH. Để thu được muối trung hòa thì... ?

A. a/b > 2

B. b/a > 2

C. b/a ≥ 2

D. 1 < b/a < 2

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Xét phương trình phản ứng: 2NaOH + H₂S → Na2S + 2H₂O → b/a ≥ 2

Câu 4. H₂S bị oxi hóa thành khí SO₂ khi:

A. Đốt khí H₂S ở nhiệt độ cao và có dự oxi

B. Đốt khí H₂S ở nhiệt độ cao.

C. Đốt khí H₂S ở điều kiện thiếu oxi

D. Cho H₂S đi qua dung dịch Ca (OH)₂

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O

Câu 5. Cho a gam hỗn hợp gồm FeS₂ và FeCO₃ với số mol bằng nhau vào một bình kín chứa lượng dự oxi. Áp suất trong bình là p₁ atm. Đun nóng bình để phản ứng xảy ra hoàn toàn rồi đưa bình và nhiệt độ ban đầu, áp suất khí trong bình lúc này là p₂ atm, khối lượng chất rắn thu được là b gam. Biết rằng thể tích chất rắn trong bình trước và sau phản ứng là không đáng kể. Hãy xác định các tỉ số p₁/p₂ và a/b.

Hiển thị đáp án

Trong a gam hỗn hợp gồm x mol FeCO₃ và x mol FeS₂

Các phương trình phản ứng đốt cháy:

Câu 6. Cho 20,8 gam hỗn hợp FeS và FeS₂ vào bình kín chứa không khí dư. Nung nóng bình để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Sau phản ứng ta thấy số mol khí trong bình giảm 0,15 mol. Thành phần % theo khối lượng của hỗn hợp FeS và FeS₂ là?

A. 42,3 và 57,7%

B. 50% và 50%

C. 42,3% và 59,4%

D. 30% và 70%

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Các phản ứng xảy ra:

4FeS + 7O₂ → 2Fe₂O₃ + 4SO₂

4x 7x 4x

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂

4y 11y 8y

Số mol khí giảm = số mol khí pư – số mol khí tạo thành

→ 7x + 11y – (4x + 8y) = 0,15 ↔ 3x + 3y = 0,15 (1)

Theo đề bài: 88 × 4x + 120 × 4y = 20,8 (2)

→ x = y = 0,025

%FeS = (88 × 4x)/20,8 × 100% = 42,3%

Câu 7. Nung nóng m gam PbS ngoài không khí sau một thời gian, thu được hỗn hợp rắn (có chứa một oxit) nặng 0,95 m gam. Phần trăm khối lượng PbS đã bị đốt cháy là... ?

A. 74,69% B. 95,00% C. 25,31% D. 64,68%

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

m (g) 0,95m (g) → hỗn hợp (PbO và PbS dư) + SO₂

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_O = m – 0,95m = 0,05m (g) → n_O = 3,125.10-3m (mol)

Ta có: n_{PbS phản ứng} = n_PbO = n_O = 3,125.10-3m (mol)

→ %PbS (đã bị đốt cháy) = (3,125.10^-3 m. 239.100%)/m = 74,69%

Câu 8. Cho m gam hỗn hợp bột Fe và S với tỉ lệ số mol sắt bằng 2 lần số mol lưu huỳnh rồi đem nung nóng không có oxi, thu được hỗn hợp A. Hòa tan A bằng dung dịch HCl dư thu được 0,4 gam chất rắn B, dung dịch X và khí D. Sục khí D từ từ qua dung dịch CuCl₂ dư thấy tạo ra 4,8 gam kết tủa đen.

a) Tính hiệu suất phản ứng tạo thành hỗn hợp A (theo S). Tính m.

b) Cho dung dịch X tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng dư. Tính thể tích khí thoát ra ở điều kiện tiếu chuẩn.

Hiển thị đáp án

a) Gọi x là số mol S có trong m gam hỗn hợp

Suy ra số mol Fe sẽ là 2x.

Gọi x₁ là số mol S tham gia phản ứng khi nung:

Ta có: Fe + S → FeS (1)

x₁ x₁ x₁ mol

Sau khi nung, trong hỗn hợp A có:

(x – x₁) mol S

(2x – x₁) mol Fe

Và x₁ mol FeS

- Hòa tan A trong axit HCl dư:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑ (2)

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S↑ (3)

Còn lại 0,4g chất rắn B là lưu huỳnh dư

n_s = x – x₁ = 0,4/32 = 0,0125 mol (I)

Dung dịch C gồm HCl dư và FeCl₂ với số mol là 2x. Khí D gồm H₂ và H₂S

Sục khí D từ từ vào dung dịch CuCl₂ dư, chỉ có H₂S phản ứng:

CuCl₂ + H₂S → CuS↓ + 2HCl (4)

Kết tủa đen tạo thành là CuS.

Theo (1), (2), (4):

n_CuS = x₁ = 4,8/96 = 0,05 mol (II)

Kết hợp (I) và (II) ta có: x – x₁ = 0,0125

x = 0,0125 + 0,05 = 0,0625

- Hiệu suất phản ứng tạo thành hỗn hợp A:

Theo S: h% = 0,05/0,0625 × 100% = 80%

b) Dung dịch C gồm HCl dư và FeCl₂ với số mol là 0,125. Cho dung dịch C tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng dư chỉ có FeCl₂ phản ứng.

2FeCl₂ + 4H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)3 + SO₂↑ + 4HCl + 2H₂O

2 1 mol

0,125 x = 0,125.1/2 = 0,0625

→ V_SO2 = 0,0625.22,4 = 1,4l

Bài trước: Dạng 5: SO2, H2S, SO3 phản ứng với dung dịch kiềm - Chuyên đề Hóa 10 Bài tiếp: Dạng 7: Các dạng bài tập về Axit Sunfuric H2SO4 - Chuyên đề Hóa 10