Trong công nghiệp, sulfuric acid được sản xuất từ quặng pirite sắt có thành phần chính là FeS2, theo sơ đồ sau: FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4

Bài 13.12 trang 39 SBT Hóa học 10: Trong công nghiệp, sulfuric acid được sản xuất từ quặng pirite sắt có thành phần chính là FeS₂, theo sơ đồ sau:

FeS₂ → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄

a) Hoàn thành sơ đồ trên bằng các phương trình hoá học, cân bằng các phương trình hoá học đó. Trong sơ đồ trên, những phản ứng nào là phản ứng oxi hoá - khử? Chỉ rõ chất khử và chất oxi hoá của mỗi phản ứng đó.

b) Tính khối lượng H₂SO₄ 98% điều chế được từ 1 tấn quặng chứa 60% FeS₂. Biết hiệu suất cả quá trình là 80%.

c) Đề xuất một công thức cấu tạo phù hợp cho FeS₂, biết S có số oxi hoá -1 trong chất này.

Trả lời

a) Hoàn thành các phương trình hóa học:

1) $\stackrel{0}{\stackrel{⏜}{{\mathrm{FeS}}_2}}+{\stackrel{0}{\mathrm{O}}}_2\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }{\stackrel{+3}{\mathrm{Fe}}}_2{\mathrm{O}}_3+\stackrel{+4}{\mathrm{S}}{\mathrm{O}}_2$

$\left.\begin{array}{l}4\times \\ 11\times \end{array}\right|\begin{array}{c}\stackrel{0}{\stackrel{⏜}{{\mathrm{FeS}}_2}}\to \stackrel{+3}{\mathrm{Fe}}+\text{ 2}\stackrel{+4}{\mathrm{S}}+11\mathrm{e}\\ {\stackrel{0}{\mathrm{O}}}_2+4\mathrm{e}\to 2\stackrel{-2}{\mathrm{O}}\end{array}$

Phương trình hóa học:

4FeS₂ + 11O₂ $\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }$2Fe₂O₃ + 8SO₂

Trong phản ứng oxi hóa – khử này FeS₂ là chất khử, O₂ là chất oxi hóa.

2/ $\stackrel{+4}{\mathrm{S}}{\mathrm{O}}_2+{\stackrel{0}{\mathrm{O}}}_2\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}},{\mathrm{V}}_2{\mathrm{O}}_5}{\to }\stackrel{+6}{\mathrm{S}}{\stackrel{-2}{\mathrm{O}}}_3$

$\left.\begin{array}{l}2\times \\ 1\times \end{array}\right|\begin{array}{c}\stackrel{+4}{\mathrm{S}}\to \stackrel{+6}{\mathrm{S}}+\text{ 2}\mathrm{e}\\ {\stackrel{0}{\mathrm{O}}}_2+4\mathrm{e}\to 2\stackrel{-2}{\mathrm{O}}\end{array}$

Phương trình hóa học:

2SO₂ + O₂ $\stackrel{{\mathrm{V}}_2{\mathrm{O}}_5,{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }$2SO₃

Trong phản ứng oxi hóa – khử này SO₂ là chất khử, O₂ là chất oxi hóa.

3/ SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Phản ứng này không phải là phản ứng oxi hóa - khử.

b) 1 tấn quặng chứa 60% FeS₂ (M = 120 g mol^-1)

Số mol FeS₂ trong 1 tấn quặng trên là: $\frac{{10}^6}{120}.\frac{60}{100}=$ 5000 mol

Sơ đồ phản ứng: FeS₂ → 2SO₂ → 2SO₃ → 2H₂SO₄

Dựa trên sơ đồ có số mol H₂SO₄ là 2.5000 = 10 000 mol.

Khối lượng H₂SO₄ thu được là:

98 × 10 000 = 980 000 gam = 980 kg = 0,98 tấn.

Khối lượng H₂SO₄ 98% thu được là: $\frac{0,98}{98}.100=1$tấn.

Do hiệu suất cả quá trình là 80% nên khối lượng H₂SO₄ 98% thực tế thu được là:

$1.\frac{80}{100}=0,8$ tấn.

c) Trong FeS₂ nguyên tố S có số oxi hóa -1, đề xuất công thức cấu tạo là:

Xem thêm các bài giải sách bài tập Vật Lí lớp 10 sách Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác

Bài 11: Liên kết cộng hóa trị

Bài 12: Liên kết hydrogen và tương tác van der Waals

Bài 13: Phản ứng oxi hóa – khử

Bài 14: Phản ứng hóa học và enthalpy

Bài 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học

Bài 16: Tốc độ phản ứng hóa học