Mg + H2SO4 đặc nóng → MgSO4 + H2S + H2O | Mg + H2SO4 ra H2S

1. Phương trình hoá học Mg + H2SO4 đặc nóng → MgSO4 + H2S + H2O

4Mg + 5H2SO4đặc nóng → 4MgSO4 + H2S + 4H2O

Phản ứng giữa magiê (Mg) và axit sulfuric (H2SO4) đặc nóng tạo ra magiê sulfate (MgSO4), hydrogensulfide (H2S), và nước (H2O), trong đó Mg tham gia vào quá trình oxi hóa và axit sulfuric tham gia vào quá trình khử. 

Oxi hóa magiê (Mg): Mg → Mg 2+ + 2e. Magiê từ trạng thái 0 oxi hóa lên trở thành ion magiê Mg 2+ bằng cách mất hai electron.

Khử axit sulfuric (H2SO4): H2SO4 + 2e → H2S + 4 H+ . Axit sulfuric nhận electron và khử thành hydrogensulfide và ion hydrogen H +.

Dưới đây là mô tả về một số hiện tượng phổ biến có thể xuất hiện trong quá trình phản ứng: Sự tan chảy của magiê: Mg ban đầu là một kim loại rắn, nhưng trong quá trình phản ứng, nó có thể tan chảy do tác động của nhiệt độ cao. Phát ra khí Hydrogensulfide (H2S): Khi magiê phản ứng với axit sulfuric, khí hydrogensulfide (H2S) được phát ra. H2S có mùi giống mùi của trứng thối. Điều này làm cho phản ứng trở nên dễ nhận biết. Tạo thành dung dịch magiê sulfate (MgSO4): Magiê phản ứng với axit sulfuric để tạo thành dung dịch magiê sulfate. Dung dịch này có thể làm mất màu nước brom trong dung dịch bromua. Hiện tượng nước: Nước được tạo ra trong quá trình phản ứng, và có thể xuất hiện dưới dạng hơi nước hoặc trong dạng nước lỏng.

Việc đun nóng axit sulfuric (H2SO4) trong phản ứng với magiê (Mg) có nhiều ảnh hưởng đối với tốc độ và khả năng xảy ra của phản ứng tạo hydrogensulfide (H2S). Dưới đây là một số lý do:

+ Tăng nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng: Khi đun nóng axit sulfuric, nhiệt độ của hệ thống tăng lên. Việc này tăng năng lượng của các phân tử và ion tham gia phản ứng, làm tăng tốc độ của phản ứng.

+ Tăng khả năng oxi hóa: Nhiệt độ cao có thể tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình oxi hóa của magiê. Magiê dễ dàng mất electron để tạo ion magiê Mg 2+ hơn ở nhiệt độ cao.

+ Tăng khả năng khử của Axit Sulfuric: Nhiệt độ cao cũng làm tăng khả năng khử của axit sulfuric. Axit sulfuric khử thành hydrogensulfide (H2S) và nước (H2O). Nhiệt độ cao tạo điều kiện tốt hơn để quá trình khử diễn ra.

+ Tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra: Các chất có khả năng oxi hóa mạnh và khả năng khử mạnh hơn ở nhiệt độ cao thường tạo điều kiện thuận lợi cho những phản ứng redox. Việc đun nóng giúp tạo ra môi trường lý tưởng cho cả hai chất tham gia phản ứng.

2. Ứng dụng của phản ứng Mg tác dụng với H2SO4 ra H2S

Phản ứng giữa magiê (Mg) và axit sulfuric (H2SO4) tạo ra hydrogensulfide (H2S) có nhiều ứng dụng trong thực tế. Dưới đây là một số ví dụ về các ứng dụng của phản ứng này:

+ Phương pháp phát hiện hydrogensulfide: Hydrogensulfide có mùi khá đặc trưng (mùi của trứng thối) và dễ nhận biết. Phản ứng giữa magiê và axit sulfuric được sử dụng như một phương pháp đơn giản để tạo ra hydrogensulfide, từ đó làm nổi bật hiện tượng và giúp xác định sự có mặt của H2S trong môi trường.

+ Nghiên cứu hóa học: Phản ứng này có thể được sử dụng trong các phòng thí nghiệm và nghiên cứu để tạo ra hydrogensulfide, một chất khí được sử dụng trong các thí nghiệm và nghiên cứu về hóa học. Nó thường được sử dụng để tạo điều kiện giả lập các môi trường chứa H2S để theo dõi các ảnh hưởng của nó đối với các hệ thống hóa học và sinh học.

+ Sản xuất hydrogensulfide cho ứng dụng công nghiệp: Hydrogensulfide thường được sử dụng làm chất khử trong nhiều quá trình sản xuất và xử lý hóa học. Nó có khả năng nhận electron, tham gia vào các phản ứng khử và làm giảm độ oxi hóa của các chất khác. Trong một số trường hợp, hydrogensulfide có thể được sử dụng như chất chống ô nhiễm, đặc biệt là trong xử lý nước và xử lý chất thải. Nó có thể tác động như chất chống ô nhiễm cho một số loại chất cụ thể. Hydrogensulfide được sử dụng trong quá trình sản xuất nhiều hóa chất khác, bao gồm sản xuất các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Nó thường tham gia vào các phản ứng để tạo ra các sản phẩm hóa chất mong muốn. Trong ngành công nghiệp dầu và khí, hydrogensulfide là một thành phần quan trọng và thường xuất hiện trong các dạng khác nhau. Nó có thể được loại bỏ từ dầu và khí tự nhiên để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Hydrogensulfide được sử dụng trong quá trình sản xuất lưu huỳnh và các dạng hợp chất lưu huỳnh khác.  Hydrogensulfide cũng có ứng dụng trong việc sản xuất các chất làm mềm giả đá.

+ Kiểm tra độ hòa tan của magiê: Phản ứng giữa magiê và axit sulfuric không chỉ tạo ra hydrogensulfide mà còn tạo ra magiê sulfate (MgSO4). Đây có thể được sử dụng để kiểm tra độ hòa tan của magiê trong axit sulfuric đặc.

+ Trải nghiệm giáo dục: Phản ứng này thường được sử dụng trong các thí nghiệm giáo dục để minh họa các khái niệm về phản ứng oxi hóa, và khử.

Lưu ý rằng khi sử dụng hydrogensulfide, cần phải thực hiện trong điều kiện an toàn vì H2S là một chất khí độc hại và có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe. Do đó, cần phải thực hiện phương pháp này trong điều kiện an toàn, chẳng hạn như trong môi trường có hệ thống hút chân không hoặc dưới máy quạt hút chất độc hại.

3. Một số bài tập vận dụng có liên quan

Câu 1: Cho phản ứng: Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2S + H2O. Tồng hệ số cân bằng là:

A. 18

B. 19

C. 20

D. 16

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

4Mg + 5H2SO4 → 4MgSO4 + H2S + 4H2O

Tổng hệ số cân bằng là: 4 + 5 + 4 + 1 + 4 = 18

Câu 2. Cho 9,6 gam Mg tác dụng với H2SO4 thu được 0,1 mol khí X. Khí X và thể tích của nó là:

A. S, 2,24l

B. SO2, 2,24l

C. H2S, 2,24l

D. SO3, 2,24l

Đáp án C

4Mg + 5H2SO4 → 4MgSO4 + H2S + 4H2O

n Mg = 9,6 : 24 = 0,4

n H2S = 1/4 . nMg = 1/4 . 0,4 = 0,1

V H2S = 0,1 . 22,4 = 2,24l

Câu 3: Cho kim loại Mg tác dụng với axit sunfuric đặc nóng thấy thoát ra khí không màu mùi trứng thối. Sản phẩm khử của axit sunfuric là:

A. S

B. SO2

C. H2S

D. SO3

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

4Mg + 5H2SO4 → 4MgSO4 + H2S + 4H2O

Câu 4: Khi cho Mg tác dụng với axit sunfuric đặc nóng thu được muối X và khí không màu có mùi trứng thối. Cho dung dịch X tác dụng với dung dịch BaCl2 dư thu được 2,33 g kết tủa.Khối lượng Mg tham gia phản ứng là

A. 1,2 g

B. 0,12 g

C. 2,4 g

D. 0,24 g

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Phương trình phản ứng: 4Mg +5H2SO4 → 4MgSO4 + H2S + 4H2O

MgSO4 + BaCl2 → MgCl2 + BaSO4

nMg = nBaSO4 = 0,01 mol ⇒ mMg = 0,24 g

Câu 5. Hòa tan 7,2 gam Mg vào dung dịch H2SO4 đặc nóng dư, thu được V lít khí H2S (đktc, sản phẩm khử duy nhất). Tính V và tính khối lượng H2SO4 phản ứng.

A. 1,68 và 36,75

B. 1,68 và 37,65

C. 3,36 và 37,65

D. 3,36 và 36,75

Đáp án đúng: A

Phương pháp giải:

+) Bảo toàn e: 2. nMg = 8. nH2S → n H 2 S → V

+) Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố với S: n H2S 4 = n MgSO4 + n H2S 

Lời giải:  4Mg + 5H2SO4 → 4MgSO4 + H2S + 4H2O

n Mg = 7,2/ 24 = 0,3 mol

Xét quá trình cho – nhận e: Mg → + 2 M g + 2 e

+ 6 S + 8 e → − 2 S

0,3 → 0,6 mol

0,6 → 0,075 mol

→ n H 2 S = 0,075 mol → V = 0,075.22,4 = 1,68 (L)

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố với S: n H2SO4 = n MgSO4 + n H2S = 0,3 + 0,075 = 0,375 mol → m H2SO4 phản ứng = 0,375.98 = 36,75 gam

Đáp án cần chọn là: A

Câu 6. Cho m gam Mg tác dụng với H2SO4 thu được 13.44 lit khí H2S. Giá trị m là:

A. 32.2

B. 43.2

C. 44.2

D. 57,6

Hướng dẫn giải:

4Mg + 5H2SO4 → 4MgSO4 + H2S + 4H2O

n H2S = 13,44 / 22,4 = 0,6 mol

n Mg = 4. n H2S = 4. 0,6 = 2,4 mol

m Mg = 2,4 . 24 = 57,6g

=> Bạn đọc có thể tham khảo thêm bài viết Cân bằng phản ứng sau: Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O