Phản ứng trực tiếp giữa kim loại và phi kim luôn là một nền tảng quan trọng giúp chúng ta làm rõ ái lực hóa học giữa các nguyên tố trong hóa vô cơ. Thông qua đoạn video thực nghiệm trực quan, chúng ta sẽ cùng phân tích quá trình phản ứng nhiệt nhôm với lưu huỳnh, từ khâu tổng hợp hợp chất cho đến việc khảo sát tính bền của sản phẩm tạo thành.
Chuỗi các hiện tượng và phương trình hóa học diễn ra trong thực nghiệm bao gồm:
- Giai đoạn tổng hợp: Khi được cung cấp nhiệt lượng châm ngòi, bột kim loại aluminum ($\text{Al}$) và phi kim sulfur ($\text{S}$) tương tác với nhau tạo ra một phản ứng tỏa nhiệt mãnh liệt. Để hạn chế tối đa sự can thiệp của khí oxygen ($\text{O}_2$) trong không khí, hỗn hợp được đun nóng bên trong một ống nghiệm. Sản phẩm chính của quá trình này là muối dạng khối rắn màu xám đen, aluminum sulfide.$$2\text{Al} + 3\text{S} \xrightarrow{t^\circ} \text{Al}_2\text{S}_3$$
- Tính chất thủy phân đặc trưng: Điểm đáng lưu tâm nhất của muối $\text{Al}_2\text{S}_3$ là tính kém bền vững trong môi trường nước – giải thích lý do vì sao hợp chất này không tồn tại trong tự nhiên. Nó bị thủy phân hoàn toàn và nhanh chóng ngay ở điều kiện thường, tạo ra kết tủa keo trắng aluminum hydroxide ($\text{Al(OH)}_3$) đồng thời giải phóng khí hydrogen sulfide ($\text{H}_2\text{S}$).$$\text{Al}_2\text{S}_3 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Al(OH)}_3 \downarrow + 3\text{H}_2\text{S} \uparrow$$
- Định tính sản phẩm: Nhằm xác minh sự có mặt của khí $\text{H}_2\text{S}$, thực nghiệm đã sử dụng giấy lọc có tẩm dung dịch thuốc thử lead(II) acetate ($(\text{CH}_3\text{COO})_2\text{Pb}$). Ngay khi tiếp xúc, mặt giấy lập tức xuất hiện vệt kết tủa màu đen của lead(II) sulfide ($\text{PbS}$), khẳng định chắc chắn bản chất của khí sinh ra.$$\text{H}_2\text{S} + (\text{CH}_3\text{COO})_2\text{Pb} \rightarrow \text{PbS} \downarrow + 2\text{CH}_3\text{COOH}$$Bên cạnh đó, khí $\text{H}_2\text{S}$ sinh ra còn được đốt cháy và thể hiện rõ ngọn lửa màu lam nhạt đặc trưng.
Thực nghiệm trên không chỉ cung cấp một ví dụ minh họa sinh động về phản ứng oxi hóa – khử ở trạng thái rắn, mà còn là minh chứng thực tế tuyệt vời cho sự thủy phân hoàn toàn của các muối được tạo bởi acid yếu và base yếu. Mời các bạn theo dõi diễn biến chi tiết của các phản ứng thông qua video dưới đây!
