Ch tr 39 13.12 trang 37, 38, 39 SBT Hóa 10 - Cánh diều: Hoàn thành sơ đồ trên bằng các phương trình hoá học, cân bằng các phương trình hoá học đó. Trong sơ đồ trên...

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.

Phương pháp giải :

- Các bước cân bằng phản ứng oxi hóa - khử

+ Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng

→ Xác định chất oxi hóa, chất khử

+ Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

+ Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận

+ Bước 4: Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng số lượng nguyên tử của các nguyên tố còn lại

Lời giải chi tiết:

a) *Phương trình FeS₂ + O₂ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Fe₂O₃ + SO₂

- Bước 1: \(\overset{+2}{\mathop{Fe}}\,\overset{-1}{\mathop{{{S}_{2}}}}\,+\text{ }\overset{0}{\mathop{{{O}_{2}}}}\,\xrightarrow{{{t}^{o}}}~\overset{+3}{\mathop{F{{e}_{2}}}}\,\overset{-2}{\mathop{{{O}_{3}}}}\,+\text{ }\overset{+4}{\mathop{S}}\,{{O}_{2}}\)

” FeS₂ là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(2{{(\overset{{}}{\mathop{Fe}}\,{{S}_{2}})}^{0}}\to \overset{+3}{\mathop{2Fe}}\,+4\overset{+4}{\mathop{S}}\,+22e\)

+ Quá trình khử: \(\overset{0}{\mathop{{{O}_{2}}}}\,+4e\to 2\overset{-2}{\mathop{{{O}_{2}}}}\,\)

- Bước 3:

- Bước 4: 4FeS₂ + 11O₂ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2Fe₂O₃ + 8SO₂

- Bước 3:

- Bước 4:

*Phương trình SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (3)

- Có \({n_{Fe{S_2}}} = \frac{{1000000.60\% }}{{120}} = 5000\) mol

- Áp dụng bảo toàn nguyên tố S ta có: \({n_{{H_2}S{O_4}}} = 2{n_{Fe{S_2}}}.80\% = 2.5000.80\% = 8000\)mol

→ \({m_{{H_2}S{O_4}}} = \frac{{8000.98}}{{98\% }} = 800000\) gam = 0,8 tấn

c) Công thức cấu tạo phù hợp cho FeS₂: