[CHUẨN NHẤT] Cách điều Chế H2SO4 Từ FeS2? - Toploigiai

Tổng hợp quy trình điều chế H2SO4 từ FeS2 và bài tập vận dụng kèm theo mở rộng kiến thức về H2SO4.

Mục lục nội dung Viết phương trình điều chế H2SO4 từ FeS2Bài tập về điều chế H2SO4 từ FeS2Mở rộng kiến thức về H2SO4

Viết phương trình điều chế H2SO4 từ FeS2

Axit sunfuric có thể điều chế trong công nghiệp từ quặng sắt pirit (chứa 75% FeS2) qua các giai đoạn như sau: FeS2 ⟶ SO2 ⟶ SO3 ⟶ H2SO4

– Đốt cháy quặng firit sắt:

4FeS2 + 11O2 → 8SO2 + 2Fe2O3 (Đk: to)

– Oxi hóa SO2 bằng oxi trong điều kiện 400 – 5000C, xúc tác V2O5):

   2SO2 + O2 → 8SO3 (Đk: xúc tác V2O5, >450oC)

– Axit sunfuric đặc hấp thụ SO3 tạo thành oleum có công thức tổng quát là H2SO4.nSO3:

nSO3 + H2SO4 → H2SO4 .nSO3  

– Pha loãng oleum thành axit sunfuric bằng lượng nước thích hợp:

   H2SO4 .nSO3  + (n+1) H2O→ (n+1)H2SO4

Bài tập về điều chế H2SO4 từ FeS2

Bài 1: Axit sunfuric có thể điều chế trong công nghiệp từ quặng sắt pirit (chứa 75% FeS2) qua các giai đoạn như sau: FeS2 ⟶ SO2 ⟶ SO3 ⟶ H2SO4. Để sản xuất được 90 tấn dung dịch H2SO4 98% với hiệu suất của toàn bộ quá trình sản xuất đạt 100%, khối lượng (tấn) quặng pirit cần dùng là:

A. 54,0.

B. 40,5.

C. 144,0.

D. 72,0.

Giải:

nH2SO4 = 88,2/98 = 0,9 (tấn mol)

Theo các giai đoạn: nFeS2 = ½ nH2SO4 = 0,45 (tấn mol)

mFeS2 = 0,45.120 = 54 (tấn)

mquặng pirit = 54/75.100 = 72 (tấn)

Bài 2: Từ 300 tấn quặng pirit (FeS2) có lẫn 20% tạp chất, có thể điều chế được bao nhiêu tấn dung dịchH2SO4 98%, biết hiệu suất cả quá trình là 90%.

Giải:

mFeS2 = 300.80% = 240 (tấn) → nFeS2= 2 (tấn mol)

Sơ đồ: 

FeS2 → 2H2SO42 → 4 (tấn mol)

⟹ mH2SO4 (LT)= 4.98 = 392 tấn

⟹ mdd H2SO4 (LT)= 392.(100/98) = 400 tấn

Vì H = 90% ⟹ mdd H2SO4 thực tế thu được = 400.90% = 360 tấn.

Mở rộng kiến thức về H2SO4

Axit sunfuric – H2SO4, là một chất lỏng sánh như dầu, không màu, không mùi, không bay hơi, nặng gần gấp 2 lần nước (H2SO4 98% có D = 1,84 g/cm3). Nó là một axit vô cơ mạnh và khả năng hòa tan hoàn toàn trong nước theo bất kỳ tỷ lệ nào.

Đặc biệt, hoàn toàn không tìm thấy H2SO4 tinh khiết trên Trái Đất, do áp lực rất lớn giữa axít sulfuric và nước. Ngoài ra, axít sulfuric là thành phần của mưa axít, được tạo thành từ điôxít lưu huỳnh trong nước bị ôxi hoá, hay là axít sulfuric bị ôxi hoá.

Công thức phân tử: H2SO4

* Các dạng axit sunfuric

- Axit sunfuric loãng dùng trong phòng thí nghiệm thường chỉ có 10%. 

+ Dùng cho ắc quy khoảng 33,5%

+ Hàm lượng 62,18% là axit được dùng để sản xuất phân bón

+ 77,67% được dùng trong tháp sản xuất hay axit glover

- Axit sunfuri 98% là axit đậm đặc

* Tính chất vật lý

- Axit sunfuric là chất lỏng, hơi nhớt và nặng hơn nước, khó bay hơi và tan vô hạn trong nước

- Axit sunfuric đặc thường hút mạnh nước và tỏa nhiều nhiệt nên khi pha loãng phải cho từ từ axit đặc vào nước mà không làm ngược lại, vì H2SO4 có thể gây bỏng.

- Axit sunfuric còn có khả năng làm than hóa các hợp chất hữu cơ.

* Tính chất hóa học

• Đối với H2SO4 lỏng

– Axit sunfuric là một axit mạnh, hóa chất này có đầy đủ các tính chất hóa học chung của axit như:

– Axit sunfuric H2SO4 làm chuyển màu quỳ tím thành đỏ.

– Tác dụng với kim loại đứng trước H (trừ Pb) tạo thành muối sunfat:

                   Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2

– Tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối mới (trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị) và nước

                   FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O

– Axit sunfuric tác dụng với bazơ tạo thành muối mới và nước

                   H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O

                   H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O

– H2SO4 tác dụng với muối tạo thành muối mới (trong đó kim loại vẫn giữ nguyên hóa trị) và axit mới

                  Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2

                   H2SO4 + 2KHCO3 → K2SO4 + 2H2O + 2CO2

• Đối với H2SO4 đặc

Axit sunfuric đặc có tính axit mạnh, oxi hóa mạnh với tính chất hóa học nổi bật như:

– Tác dụng với kim loại: Khi cho mảnh Cu vào trong H2SO4 tạo ra dung dịch có màu xanh và có khí bay ra với mùi sốc.

                       Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O

– Tác dụng với phi kim tạo thành oxit phi kim và nước, giải phóng khí SO2

                      C + 2H2SO4 → CO2 + 2H2O + 2SO2 (nhiệt độ)

                       2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O

– Tác dụng với các chất khử khác:

                       2FeO + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O

– H2SO4 còn có tính háo nước đặc trưng như đưa H2SO4 vào cốc đựng đường, sau phản ứng đường sẽ bị chuyển sang màu đen và phun trào với phương trình hóa học như sau:

                      C12H22O11 + H2SO4 → 12C + H2SO4.11H2O