Câu hỏi:

Cấu hình electron của sulfur là $1s^22s^22p^63s^23p^4$.

- Số hiệu nguyên tử là $Z = 2 + 2 + 6 + 2 + 4 = 16$, do đó sulfur nằm ở ô số 16.

- Có 3 lớp electron nên sulfur nằm ở chu kì 3.

- Lớp ngoài cùng có 6 electron nên sulfur thuộc nhóm VIA.

Vậy sulfur nằm ở ô số 16, chu kì 3, nhóm VIA.

Sulfur dioxide ($SO_2$) có cấu trúc cộng hưởng. Lưu huỳnh ở trung tâm liên kết với hai nguyên tử oxy. Một liên kết là liên kết đôi và liên kết còn lại là liên kết đơn. Do đó, công thức cấu tạo đúng là O=S=O (có cộng hưởng với O-S=O và O=S-O, nhưng O=S=O là cấu trúc Lewis tốt nhất).

Vôi sống (CaO) và vôi tôi (Ca(OH)₂) là các base. Sulfur dioxide (SO₂) phản ứng với các base này để tạo thành muối, do đó SO₂ thể hiện tính chất của oxide acid. Phản ứng tổng quát là: $SO_2 + CaO \rightarrow CaSO_3$ hoặc $SO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaSO_3 + H_2O$.

Gọi số mol của $SO_2$ là a, của $O_2$ là b.

Ta có $\overline{M_X} = 24 \times 2 = 48$.

$\Rightarrow \frac{64a + 32b}{a+b} = 48 \Rightarrow 64a + 32b = 48a + 48b \Rightarrow 16a = 16b \Rightarrow a = b$.

Vậy trong X, số mol $SO_2$ bằng số mol $O_2$.

Giả sử có 1 mol $SO_2$ và 1 mol $O_2$ trong X.

$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

Ban đầu: 1 1 0

Phản ứng: 2x x 2x

Sau phản ứng: 1-2x 1-x 2x

Tổng số mol khí Y: $n_Y = 1-2x + 1-x + 2x = 2-x$.

Ta có $\overline{M_Y} = 30 \times 2 = 60$.

$\Rightarrow \frac{64(1-2x) + 32(1-x) + 80(2x)}{2-x} = 60$.

$\Rightarrow 64 - 128x + 32 - 32x + 160x = 120 - 60x$.

$\Rightarrow 96 - 160x + 160x = 120 - 60x$.

$\Rightarrow 96 +60x = 120 - 60x \Rightarrow 60x = 24 \Rightarrow x = 0.4$.

Hiệu suất phản ứng: $H = \frac{2x}{1} \times 100\% = \frac{2 \times 0.4}{1} \times 100\% = 80\%$. Sai rồi, xem lại nhé!

Mà $n_X = 2$, $n_Y = 2-x$

$\frac{n_X}{n_Y} = \frac{M_Y}{M_X} = \frac{60}{48} = \frac{5}{4}$

$\Rightarrow \frac{2}{2-x} = \frac{5}{4} \Rightarrow 8 = 10 - 5x \Rightarrow 5x = 2 \Rightarrow x = 0.4$

$H = \frac{0.4}{1} \times 2 \times 100 = 80 \%$ (Tính theo $SO_2$)

$H = \frac{0.4}{1} \times 100 = 40 \%$ (Tính theo $O_2$ vì $O_2$ dư)

Vậy H tính theo $SO_2$ là $2x = 0.8$, $x=0.4$, $H=80\%$ (Vì $SO_2$ hết trước).

Thử lại, 1 mol $SO_2$ và 1 mol $O_2$, phản ứng 0.8 mol $SO_2$ và 0.4 mol $O_2$.

Khí Y gồm 0.2 mol $SO_2$, 0.6 mol $O_2$ và 0.8 mol $SO_3$.

$M_Y = \frac{0.2 \times 64 + 0.6 \times 32 + 0.8 \times 80}{0.2 + 0.6 + 0.8} = \frac{12.8 + 19.2 + 64}{1.6} = \frac{96}{1.6} = 60$. Vậy tỉ khối so với $H_2$ là 30, đúng!

Để nhận biết anion $SO_4^{2-}$ trong dung dịch potassium sulfate ($K_2SO_4$), ta thường dùng các muối barium hòa tan. Khi cho các muối barium vào dung dịch chứa sulfate, sẽ tạo kết tủa trắng $BaSO_4$ không tan trong axit mạnh.


- $Ba(NO_3)_2$ phản ứng với $SO_4^{2-}$ tạo kết tủa $BaSO_4$.
- $BaCl_2$ phản ứng với $SO_4^{2-}$ tạo kết tủa $BaSO_4$.
- $Ba(OH)_2$ phản ứng với $SO_4^{2-}$ tạo kết tủa $BaSO_4$.


$MgCl_2$ không phản ứng với $SO_4^{2-}$.


Vậy, không thể dùng $MgCl_2$ để nhận biết anion trong dung dịch potassium sulfate.