Ví dụ 2. Dẫn khí SO2 vào 100 mL dung dịch KMnO4 0,02 M đến khi dung dịch vừa mất màu tím. Phản ứng xảy ra theo sơ đồ sau:
SO2 + KMnO4 + H2O → H2SO4 + K2SO4 + MnSO4
(a) Lập phương trình hoá học của phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron.
(b) Xác định thể tích khí SO2 đã tham gia phản ứng ở điều kiện chuẩn.

Question

Huycindy · Accepted Answer

$a)$
$\mathop{m S}\limits^{+4}{m O}_2 + {m K}\mathop{m Mn}\limits^{+7}{m O}_4 + {m H}_2{m O} ightarrow {m H}_2\mathop{m S}\limits^{+6}{m O}_4 + {m K}_2{m S}{m O}_4 + \mathop{m Mn}\limits^{+2}{m S}{m O}_4$
$\begin{array}{c|c} 5 	imes & \mathop{m S}\limits^{+4} ightarrow \mathop{m S}\limits^{+6} + 2{m e} \ 2 	imes & \mathop{m Mn}\limits^{+7} + 5{m e} ightarrow \mathop{m Mn}\limits^{+2} \end{array}$
Chất khử: ${m SO}_2$
Chất ôxi hoá: ${m KMnO}_4$
$5{m SO}_2 + 2{m KMnO}_4 + 2{m H}_2{m O} ightarrow 2{m H}_2{m SO}_4 + {m K}_2{m SO}_4 + 2{m MnSO}_4$
$b)$
$n_{m KMnO_4} = 0,1 . 0,02 = 0,002$ (mol)
Theo phương trình hóa học:
$n_{m SO_2} = \dfrac{5}{2}n_{m KMnO_4} = \dfrac{5}{2} . 0,002 = 0,005$ (mol)
$V_{m SO_2} = 0,005 . 24,79 = 0,12395$ (L)

Timi · Answer

(a) Để lập phương trình hóa học của phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron, chúng ta cần phân tích phản ứng giữa SO2, KMnO4 và H2O.

Phương trình phản ứng tổng quát là:
$$ SO_2 + KMnO_4 + H_2O \rightarrow H_2SO_4 + K_2SO_4 + MnSO_4 $$

1. **Xác định số oxi hóa**:
   - Trong SO2, số oxi hóa của S là +4.
   - Trong H2SO4, số oxi hóa của S là +6.
   - Trong KMnO4, Mn có số oxi hóa là +7 và trong MnSO4 là +2.

2. **Viết các nửa phương trình**:
   - Nửa phương trình oxy hóa (SO2 thành H2SO4):
   $$ SO_2 \rightarrow H_2SO_4 + 2e^- $$

- Nửa phương trình khử (KMnO4 thành MnSO4):
   $$ KMnO_4 + 8H^+ + 5e^- \rightarrow MnSO_4 + 4H_2O + K^+ $$

3. **Cân bằng electron**:
   Để cân bằng số electron, nhân nửa phương trình oxy hóa với 5 và nửa phương trình khử với 2:
   - Oxy hóa:
   $$ 5SO_2 \rightarrow 5H_2SO_4 + 10e^- $$
   - Khử:
   $$ 2KMnO_4 + 16H^+ + 10e^- \rightarrow 2MnSO_4 + 8H_2O + 2K^+ $$

4. **Cộng các nửa phương trình**:
   $$ 5SO_2 + 2KMnO_4 + 16H^+ \rightarrow 5H_2SO_4 + 2MnSO_4 + 8H_2O + 2K^+ $$

5. **Viết phương trình hoàn chỉnh** (các ion không tham gia phản ứng sẽ bị loại bỏ):
   $$ 5SO_2 + 2KMnO_4 + 8H_2O \rightarrow 5H_2SO_4 + 2MnSO_4 + 2K^+ $$

(b) Để xác định thể tích khí SO2 đã tham gia phản ứng, ta cần tính số mol KMnO4 có trong dung dịch.

- Dung dịch KMnO4 có nồng độ 0.02 M và thể tích 100 mL:
  $$ n(KMnO_4) = C \times V = 0.02 \, mol/L \times 0.1 \, L = 0.002 \, mol $$

- Theo phương trình phản ứng, 2 mol KMnO4 phản ứng với 5 mol SO2:
  $$ \text{Tỉ lệ mol: } \frac{5 \, mol \, SO_2}{2 \, mol \, KMnO_4} = \frac{x \, mol \, SO_2}{0.002 \, mol \, KMnO_4} $$

Giải phương trình tỉ lệ:
  $$ x = 0.002 \times \frac{5}{2} = 0.005 \, mol $$

- Sử dụng điều kiện chuẩn (0°C và 1 atm) để tính thể tích khí SO2:
  Theo định luật khí lý tưởng, ở điều kiện chuẩn 1 mol khí chiếm thể tích 22.4 L.
  
  $$ V(SO_2) = n(SO_2) \times 22.4 \, L/mol = 0.005 \, mol \times 22.4 \, L/mol = 0.112 \, L = 112 \, mL $$

Vậy thể tích khí SO2 đã tham gia phản ứng là **112 mL**.

Vu Nguyen · Answer

(a)

$\displaystyle \begin{matrix} 5\cdot \ 2\cdot \end{matrix} \left| \begin{matrix} \overset{+4}{ ext{S}} ightarrow \overset{+6}{ ext{S}} + 2 ext{e} \ \overset{+7}{ ext{Mn}} + 5 ext{e} ightarrow \overset{+2}{ ext{Mn}} \end{matrix} ight.$

$\displaystyle 5 ext{SO}_2 + 2 ext{KMnO}_4 + 2 ext{H}_2 ext{O} ightarrow 2 ext{H}_2 ext{SO}_4 + ext{K}_2 ext{SO}_4 + 2 ext{MnSO}_4$

(b)

$\displaystyle n_{ ext{KMnO}_4} = 0,1 \cdot 0,02 = 0,002 ext{ (mol)}$

$\displaystyle n_{ ext{SO}_2} = \frac{5}{2} \cdot n_{ ext{KMnO}_4} = \frac{5}{2} \cdot 0,002 = 0,005 ext{ (mol)}$

$\displaystyle V_{ ext{SO}_2} = 0,005 \cdot 24,79 = 0,12395 ext{ (L)}$

Hưng · Answer

Lời giải:

(a)
Xác định số oxi hóa của các nguyên tố có sự thay đổi:
$S^{+4}O_2 + KMn^{+7}O_4 + H_2O ightarrow H_2S^{+6}O_4 + K_2SO_4 + Mn^{+2}SO_4$

Quá trình oxi hóa:
$S^{+4} ightarrow S^{+6} + 2e$

Quá trình khử:
$Mn^{+7} + 5e ightarrow Mn^{+2}$

Thăng bằng electron: Nhân 5 vào quá trình oxi hóa, nhân 2 vào quá trình khử.
$5 imes (S^{+4} ightarrow S^{+6} + 2e)$
$2 imes (Mn^{+7} + 5e ightarrow Mn^{+2})$

Đặt các hệ số tìm được vào sơ đồ phản ứng và cân bằng các nguyên tố còn lại:
$5SO_2 + 2KMnO_4 + H_2O ightarrow H_2SO_4 + K_2SO_4 + 2MnSO_4$

Cân bằng nguyên tố $K$: Vế phải đã có 2 nguyên tử $K$ trong $K_2SO_4$, bằng vế trái.
Cân bằng nguyên tố $S$: Vế trái có 5 nguyên tử $S$ trong $5SO_2$. Vế phải hiện có 1 nguyên tử $S$ trong $K_2SO_4$ và 2 nguyên tử $S$ trong $2MnSO_4$, tổng là 3. Do đó cần thêm hệ số 2 vào $H_2SO_4$ để tổng số $S$ vế phải bằng 5.
$5SO_2 + 2KMnO_4 + H_2O ightarrow 2H_2SO_4 + K_2SO_4 + 2MnSO_4$

Cân bằng nguyên tố $H$: Vế phải có 4 nguyên tử $H$ trong $2H_2SO_4$, nên cần thêm hệ số 2 vào $H_2O$.
$5SO_2 + 2KMnO_4 + 2H_2O ightarrow 2H_2SO_4 + K_2SO_4 + 2MnSO_4$

Kiểm tra số nguyên tử $O$ ở hai vế:
Vế trái: $5 \cdot 2 + 2 \cdot 4 + 2 \cdot 1 = 20$
Vế phải: $2 \cdot 4 + 4 + 2 \cdot 4 = 20$

Phương trình hóa học hoàn chỉnh:
$5SO_2 + 2KMnO_4 + 2H_2O ightarrow 2H_2SO_4 + K_2SO_4 + 2MnSO_4$

Ví dụ 2. Dẫn khí SO2 vào 100 mL dung dịch KMnO4 0,02 M đến khi dung dịch vừa mất màu tím. Phản ứng xảy ra theo sơ đồ sau: SO2 + KMnO4 + H2O → H2SO4 + K2SO4 + MnSO4 (a) Lập phương trình hoá học của phản...