H2S + KMnO4 → KOH + MnO2 + S + H2O

1. Phương trình phản ứng H2S tác dụng với KMnO4:

H2S + 2KMnO4 → 2KOH + 2MnO2 + 3S + 2H2O

2. Điều kiện phản ứng xảy ra giữa H2S và KMnO4:

Điều kiện của phản ứng này là Nhiệt độ

3. KMnO4 là gì?

Chất KMnO4, còn được gọi là Kali Pemanganat, là một hợp chất hóa học vô cơ có công thức hóa học KMnO4. Chất này được biết đến dưới tên gọi "thuốc tím" vì khi tan trong nước, nó tạo thành dung dịch có màu tím.

KMnO4 là một chất oxi hóa mạnh không gây hiệu ứng độc hại cho sản phẩm. Thông thường, KMnO4 được sản xuất từ các khoáng chất khác như oxit mangan.

Hợp chất này có màu tím đậm, có cấu trúc tinh thể hoặc hạt hình lăng trụ, phản chiếu ánh kim loại màu xanh lam, không mùi và dễ nổ khi tiếp xúc với một số chất hữu cơ hoặc oxit dễ dàng. Ngoài ra, KMnO4 có khả năng hòa tan trong nước, dung dịch kiềm và ít tan trong methanol, axeton, axit sunfuric.

Hợp chất KMnO4 được phát hiện vào năm 1659 bởi nhà hóa học người Đức Johann Rudolf Glauber. Nó có khả năng hoà tan trong nước và bao gồm hai ion chính là ion pemanganat và ion kali.

Nếu bạn quan tâm đến KMnO4 và cách nó được sử dụng trong y học, công nghiệp và nông nghiệp, hãy tìm hiểu thêm thông tin chi tiết.

Các đặc điểm vật lý và hóa học của KMnO4.

Tính chất vật lý

Kali pemanganat là một chất rắn kết tinh có màu từ tím đến đỏ tươi và không mùi. Nó có khối lượng riêng là 2,7g/ml và khối lượng mol là 158,034g/mol. Tuy nhiên, để hiểu rõ hơn về tính chất vật lý của kali pemanganat, chúng ta phải xem xét từng tính chất cụ thể:

Hòa tan: Kali pemanganat có khả năng tan trong nước, axeton, axit axetic, metanol và pyridin. Nó tan nhanh trong etanol và các dung môi hữu cơ. Khi hòa tan trong nước, kali pemanganat tan nhiều hơn trong nước sôi.

Điểm nóng chảy: Kali pemanganat có điểm nóng chảy là 2400℃, rất cao và khó đạt được trong điều kiện thông thường.

Trạng thái: Kali pemanganat chủ yếu được tìm thấy ở dạng bột, tinh thể hoặc ở dạng viên nén.

Điểm sôi: Nhiệt độ sôi của kali pemanganat là 100℃.

Chỉ số oxy hóa: Chỉ số oxy hóa của kali pemanganat là +7.

Cấu trúc phân tử của kali pemanganat:

Kali pemanganat là một hợp chất ion gồm cation kali (K+) và anion pemanganat (MnO4-). Trong anion pemanganat (MnO4-), nguyên tử mangan nối với bốn nguyên tử oxy thông qua ba liên kết đôi và một liên kết đơn. Trạng thái oxi hóa của gốc mangan trong muối này là +7. Kali pemanganat có cấu trúc tinh thể hình thoi, và mỗi cấu trúc MnO4- có dạng hình học tứ diện.

Tính chất hóa học của kali pemanganat (KMnO4)

Kali pemanganat (KMnO4) là một chất oxi hóa mạnh có khả năng oxi hóa nhiều loại chất hữu cơ và không hữu cơ trong phản ứng hóa học. Vì tính chất này, KMnO4 được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau, như trong việc xử lý nước để loại bỏ các chất hữu cơ và các ion kim loại nặng.

Khi KMnO4 được thêm vào dung dịch, nó sẽ phản ứng với các chất khử trong dung dịch để giải phóng electron và chuyển đổi chúng thành các ion mang điện tích dương. Quá trình này được gọi là phản ứng oxi hóa. Dung dịch KMnO4 sẽ chuyển từ màu tím sẫm sang màu nâu do quá trình khử các ion Mn(VII) thành Mn(II).

KMnO4 không chỉ có tác dụng oxi hóa mạnh mà còn có những tính chất hóa học khác. Ví dụ, nó có thể hoạt động như một chất khử mạnh trong môi trường axit. Khi thêm KMnO4 vào dung dịch axit, nó sẽ phản ứng với chất khử trong dung dịch, gây ra một phản ứng khử và khiến cho màu của dung dịch chuyển từ tím sẫm sang nâu.

Ngoài ra, KMnO4 cũng có thể được sử dụng như một chất oxi hóa trong môi trường bazơ. Khi thực hiện phản ứng oxi hóa khử trong môi trường bazơ, KMnO4 sẽ tương tác với chất khử trong dung dịch, tạo ra một phản ứng oxi hóa và khiến cho màu của dung dịch chuyển từ tím sẫm sang xanh.

Vì tính chất mạnh mẽ của nó trong việc oxi hóa, KMnO4 đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như sản xuất thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, thuốc khử trùng và các sản phẩm hóa học khác. Tuy nhiên, KMnO4 cũng có tính chất độc hại và có thể gây ra nguy hiểm cho sức khỏe nếu không sử dụng đúng cách.

4. Khí H2S là gì?

Khí H2S (hydro sulfide) là một hợp chất hóa học có đặc tính đáng chú ý. H2S bao gồm 2 nguyên tử H và một nguyên tử S, tương tự như phân tử nước. H2S được hình thành chủ yếu bởi quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật trong điều kiện thiếu oxi (quá trình phân hủy khí giả). Ngoài ra, khí hydro sulfide cũng có thể được tìm thấy trong khí từ núi lửa, dầu thô và khí tự nhiên. Cơ thể con người cũng tạo ra một lượng nhỏ H2S, đóng vai trò là phân tử truyền tín hiệu. H2S không phân cực như nước, vì vậy có điểm sôi và điểm nóng chảy thấp hơn nhiều so với nước.

Tính chất lý hóa của khí H2S

Tính chất vật lý

Khí H2S, còn gọi là khí hydro sunfua, là chất khí quan trọng trong ứng dụng công nghiệp, đặc biệt là trong ngành dầu khí. Ngoài ra, nó cũng được sử dụng trong y tế và thực phẩm. Tuy nhiên, nó cũng là một chất độc, có thể gây ra vấn đề sức khỏe nghiêm trọng khi tiếp xúc.

Khí H2S có mùi trứng thối đặc trưng, dễ phát hiện và nhận biết. Nó dễ cháy và có điểm sôi của nước là 100 độ C và của hydro sunfua là -60 độ C. Khí H2S nặng hơn không khí một ít và là chất khí đặc. Tuy nhiên, nó tan chảy trong nước và dung môi hữu cơ, cho thấy tính chất vật lý phong phú và đa dạng của nó.

Nếu hít một lượng nhỏ H2S, có thể gây ra các triệu chứng không thoải mái bao gồm đau đầu, chóng mặt, mệt mỏi, khó thở và đau nửa đầu. Nếu tiếp xúc với nồng độ cao hơn, có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nguy hiểm hơn như nôn mửa, ho, suy giảm hô hấp và thậm chí tử vong. Vì vậy, việc bảo vệ sức khỏe và an toàn khi tiếp xúc với H2S rất quan trọng.

Ngoài các tính chất vật lý đã đề cập, H2S cũng có thể trở thành một chất dẫn điện kim loại khi đặt trong điều kiện áp suất trên 90 GPa. Việc nghiên cứu và phát triển tính chất vật lý đa dạng và phong phú của H2S đang diễn ra trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm sản xuất hữu cơ và khai thác dầu khí. Điều này chứng tỏ tầm quan trọng của khí H2S và sự đa dạng và phong phú của nó trong các ứng dụng công nghiệp và khoa học.

Tính chất hóa học

Tính acid yếu:

H2S là một chất có tính axit, vì vậy khi thêm giấy quỳ tím vào dung dịch H2S, giấy quỳ tím sẽ chuyển sang màu đỏ.

H2S cũng có thể phản ứng với dung dịch kiềm để tạo ra muối trung hòa và nước. Công thức phản ứng như sau:

H2S + NaOH → NaHS + H2O

Ngoài ra, khi phản ứng với dung dịch kiềm nồng độ cao, H2S còn có thể tạo ra natri sunfat (Na2S) và nước:

H2S + 2NaOH → Na2S + H2O

H2S cũng có khả năng phản ứng với dung dịch muối cacbonat để tạo ra muối trung hòa và nước. Công thức phản ứng như sau:

H2S + Na2CO3 → NaHCO3 + NaHS

Tính khử mạnh:

H2S cũng có tính khử mạnh và chủ yếu tác động với các chất bazơ để tạo thành ion sulfua (SH-).

Sự kết hợp giữa không khí và H2S có thể dẫn đến hiện tượng nổ theo công thức phản ứng:

2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2

H2S tác dụng với kim loại tạo thành muối sunfua của kim loại không tan được. Thông thường, muối có màu đậm. Công thức phản ứng như sau:

2H2S + 2K → 2KHS + H2

H2S cũng có khả năng phản ứng với bạc để tạo ra muối sulfite. Công thức phản ứng như sau:

4Ag + 2H2S + O2 → 2Ag2S + 2H2O

Cuối cùng, H2S có thể bị oxy hóa khi phản ứng với clo và có nước để tạo ra axit sulfuric (H2SO4). Công thức phản ứng như sau:

4Cl2 + H2S + 4H2O → H2SO4 + 8HCl

Điều chế khí H2S như thế nào?

Một trong những cách phổ biến nhất để loại bỏ khí H2S trong phòng thí nghiệm là sử dụng phản ứng giữa sắt sunfat và axit mạnh trong bình Kipp. Khi FeS phản ứng với HCl, ta thu được FeCl2 và H2S theo phương trình sau:

FeS + 2 HCl → FeCl2 + H2S

Ngoài ra, còn có cách khác để xử lý khí H2S như sử dụng kim loại và phi kim tiếp xúc với nước, cũng như phân tích thioacetamide.

6 H2O + Al2S3 → 3 HS + 2Al(OH)3

Phương pháp phân tích thioacetamide là một phương pháp phổ biến để điều chế khí H2S trong phòng thí nghiệm. Khi thioacetamide được phân tích trong dung dịch nước, chúng ta thu được sản phẩm H2S theo phương trình sau:

CH3C(S)NH2 + H2O → CH2C(O)NH2 + H2S

Tùy vào mục đích sử dụng, có thể lựa chọn phương pháp phù hợp để điều chế khí H2S để đáp ứng yêu cầu trong quá trình sử dụng.

5. Bài tập vận dụng liên quan:

Câu 1. Dẫn khí H2S vào dung dịch KMnO4 và H2SO4 loãng, hiện tượng quan sát được là:

A. Dung dịch không màu chuyển sang màu tím

B. Dung dịch màu tím bị vẩn đục màu vàng

C. Màu tím của dung dịch KMnO4 chuyển sang màu vàng

D. Màu tím của dung dịch KMnO4 chuyển sang không màu và có vẩn đục màu vàng

Đáp án D

Một thử nghiệm được tiến hành bằng cách đưa khí H2S vào dung dịch KMnO4 và H2SO4 loãng. Kết quả thu được là dung dịch KMnO4 ban đầu màu tím đã chuyển thành màu trở nên không màu và có hiện tượng vẩn đục màu vàng. Phản ứng hoá học có thể được biểu diễn bằng công thức sau đây:

5H2S + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 8H2O + 5S + 2MnSO4 + K2SO4

Thay vào đó:

H2S là chất khí không màu, không tan trong nước và có mùi hôi thối đặc trưng. KMnO4 là chất rắn màu tím, có thể tan trong nước để tạo ra một dung dịch màu tím đậm. H2SO4 là chất lỏng không màu, có tính ăn mòn mạnh và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như sản xuất đóng tàu, sản xuất phân bón và chất tẩy rửa.

Câu 2: Đặc trưng nào sau đây là tính chất của khí hiđro sunfua?

A. Là chất khí không màu.

B. Là chất khí độc.

C. Là chất khí có mùi trứng thối.

D. Cả 3 phương án trên đều sai.

Đáp án D

Tính chất đặc trưng của khí hiđro sunfua là chất khí không màu, độc, có mùi như trứng thối.

Câu 3. Trong phương trình H2S + O2 → H2O + 2S thì lưu huỳnh thể hiện tính gì?

A. Khử mạnh.

B. Oxi hóa mạnh.

C. Tính axit mạnh .

D. Tính bazo mạnh.

Đáp án A

Câu 4. Cho khí H2S lội qua dung dịch CuSO4 thấy có kết tủa màu xám đen xuất hiện, chứng tỏ:

A. Có phản ứng oxi hoá – khử xảy ra.

B. Có kết tủa CuS tạo thành, không tan trong axit mạnh.

C. Axit sunfuhiđric mạnh hơn axit sunfuric.

D. Axit sunfuric mạnh hơn axit sunfuhiđric.

Đáp án B

Phản ứng trao đổi là một loại phản ứng hóa học cơ bản, trong đó các chất tham gia hoán đổi vị trí để tạo ra các sản phẩm khác nhau. Để xác định phản ứng trao đổi, cần phải có chất khí, chất kết tủa hoặc chất điện li yếu sau khi phản ứng xảy ra.

Trong trường hợp muối sunfua không hòa tan trong axit mạnh, cần phải xác định tính chất hóa học của nó để giải quyết vấn đề này. Một phương pháp để xác định tính chất của muối sunfua là sử dụng phương pháp trung hòa để đo nồng độ axit trong dung dịch.

Ví dụ, khi H2S tác dụng với CuSO4, sẽ tạo ra kết tủa đen CuS và axit sulfuric (H2SO4). Điều này cho thấy rằng trong trường hợp này, CuS kết tủa và không tan trong axit mạnh. Tuy nhiên, để hiểu rõ hơn về tính chất của muối sunfua, chúng ta cần tiếp tục nghiên cứu và thực hiện các thí nghiệm phù hợp.

Câu 5: Cho 0,1 mol khí H2S tác dụng với Pb(NO3)2 và tính khối lượng của kết tủa thu được.

A. 23,9 gam.

B. 10,2 gam.

C. 5,9 gam.

D. 6 gam.

Đáp án A

Câu 6. Trong các câu sau đây, câu nào sai?

A. Dẫn khí H2S vào dung dịch KMnO4 và H2SO4 loãng, dung dịch KMnO4chuyển sang không màu và có vẩn đục màu vàng

B. Sục SO2vào dung dịch K2CO3tạo khí CO2.

C. SO2 vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử.

D. SO2 làm mất màu dung dịch brom.

Đáp án B

Câu sai là: Sục SO2 vào dung dịch K2CO3 tạo khí CO2. SO2 sẽ đẩy được CO2 ra khỏi dung dịch