[CHUẨN NHẤT] Điều Chế H2SO4 Từ FeS2 - Toploigiai

Phương trình điều chế H2SO4 từ FeS2

Đây là phương pháp điều chế H2SO4 trong công nghiệp. FeS2 còn được gọi là quặng pirit sắt. Điều chế H2SO4 từ FeS2 trải qua 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Sản xuất SO­2

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2↑ (đk: Nhiệt độ)

hoặc: S + O2 → SO2 (đk: Nhiệt độ)

Giai đoạn 2: Sản xuất SO3

Oxi hóa SO2 thành SO3:

2SO2 + O2 → 2SO3 (xúc tác V2O5, 450 – 500 độ C)

Giai đoạn 3: Sản xuất H2SO4

Hấp thụ SO3 bằng dung dịch H2SO4 98%, một phần SO3 khác hòa tan trong H2SO4 tạo thành oleum:

SO3 + H2O → H2SO4

H2SO4 + nSO3 → H2SO4.nSO3 (oleum)

Sau đó, dùng nước thích hợp pha loãng Oleum

H2SO4.nSO3 + H2O → (n+1) H2SO4

Cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết về axít sulfuric

Các dạng của axít sulfuric

Mặc dù có thể sản xuất axít sulfuric 100%, nhưng nó sẽ mất SO3 ở điểm sôi để tạo ra axít 98,3%. Axít 98% cũng ổn định hơn khi lưu trữ, vì nó là dạng thông thường của axít sulfuric đậm đặc. Các nồng độ khác của axít sulfuric được sử dụng cho các mục đích khác nhau. Một số nồng độ phổ biến là:

10%, axít sulfuric loãng dùng trong phòng thí nghiệm.

33,5%, axít cho ắc quy (sử dụng trong các ắc quy axít-chì)

62,18%, axít trong bể (chì) hay để sản xuất phân bón

77,67%, axít trong tháp sản xuất hay axít Glover.

98%, đậm đặc

Cũng có nhiều loại cấp độ tinh khiết khác nhau. Loại H2SO4 kỹ thuật là không tinh khiết và thường có màu, nhưng nó thích hợp cho việc sản xuất phân bón. Loại tinh khiết như loại US Pharmacopoeia (USP) được sử dụng để sản xuất các loại dược phẩm và thuốc nhuộm.

Khi có SO3(khí) nồng độ cao được bổ sung vào axít sulfuric, thì H2S2O7 được tạo ra. Nó được gọi là axít sulfuric bốc khói hay ôleum, hoặc ít thông dụng hơn là axít Nordhausen. Nồng độ của ôleum hoặc được biểu diễn theo % SO3 (gọi là % ôleum) hoặc như là "% H2SO4 (lượng được tạo thành nếu đã bổ sung thêm nước H2O); các nồng độ chủ yếu là 40% ôleum (109% H2SO4) và 65% ôleum (114,6% H2SO4). H2S2O7 tinh khiết trên thực tế là một chất rắn có nhiệt độ nóng chảy là 36 °C.

Axít sulfuric (H2SO4) có ở đâu?

Axít sulfuric tinh khiết hoàn toàn không được tìm thấy trên Trái Đất, do ái 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. Điôxít lưu huỳnh được sản xuất khi nhiên liệu chứa lưu huỳnh (than đá hoặc dầu) bị đốt cháy.

Axít sulfuric được tạo thành trong tự nhiên bởi quá trình ôxi hoá quặng pyrit, ví dụ như quặng pirit sắt. Phân tử ôxy ôxi hoá quặng pirit sắt (FeS2) thành ion sắt (II) hay Fe2+:

2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+

Fe2+ có thể bị ôxi hoá lên Fe3+:

4Fe2+ + O2 + 4H+ → 4 Fe3++ 2H2O

và Fe3+ tạo ra có thể kết tủa dưới dạng hiđrôxit. Phương trình tạo thành hiđrôxit là

Fe3+ + 3H2O → Fe(OH)3 + 3H+

Ion sắt (III) cũng có thể ôxi hóa pirit. Khi sắt (III) xuất hiện, quá trình có thể trở nên nhanh chóng.

Ở ngoài Trái Đất: Axít sulfuric được tạo thành ở tầng khí quyển trên cao của Sao Kim nhờ quá trình quang hoá của mặt trời lên điôxít cacbon, điôxít lưu huỳnh và hơi nước. Độ dài sóng của tia cực tím nhỏ hơn 169 nm có thể phân tách điôxít cacbon thành mônôxít cacbon và ôxy nguyên tử là một chất rất hoạt động. Khi ôxy nguyên tử phản ứng với điôxít lưu huỳnh trong khí quyển của Sao Kim sẽ tạo ra triôxít lưu huỳnh, và chất này có thể hợp thành với hơi nước, cũng là một thành phần trong khí quyển của Sao Kim, tạo thành axít sulfuric:

CO2 → CO + OSO2 + O → SO3SO3 + H2O → H2SO4

Ở trên cao, phần có nhiệt độ cao hơn của khí quyển Sao Kim, axít sulfuric chỉ tồn tại dưới dạng lỏng, và các đám mây axít sulfuric dày hoàn toàn che khuất bề mặt hành tinh khi nhìn từ trên xuống.

Ứng dụng của H2SO4

Axit sunfuric là hóa chất hàng đầu, được dùng nhiều trong công nghiệp sản xuất với vai trò là nguyên liệu chính hoặc chất xúc tác. Hóa chất H2SO4 được sử dụng rất nhiều trong sản xuất phân bón, chất giặt tẩy rửa tổng hợp, sản xuất tơ sợi hóa học, chất dẻo, sơn màu.

- Trong sản xuất phân bón

Axit sunfuric chủ yếu được sử dụng trong sản xuất axit photphoric, là chất được sử dụng để sản xuất các loại phân photphat, và cũng dùng để sản xuất Amoni sunfat.

- Trong sản xuất công nghiệp

Axit sunfuric được sử dụng rộng rãi trong quá trình sản xuất kim loại như sản xuất đồng, kẽm và dùng trong làm sạch bề mặt thép và dung dịch tẩy gỉ.

Ngoài ra, axit sunfuric còn được sử dụng để sản xuất nhôm sunfat (ví dụ như phèn làm giấy). Sản xuất các loại muối sunfat, tẩy rửa kim loại trước khi mạ, chế tạo thuốc nổ, chất dẻo, thuốc nhuộm, sản xuất dược phẩm.

Hỗn hợp axit với nước được dùng để làm chất điện giải trong hàng loạt các dạng ắc quy, axit chì...

Mỗi năm có khoảng 160 triệu tấn H2SO4, trong đó nổi bật khi được sử dụng trong các ngành sản xuất như phân bón 30%, luyện kim 2%, phẩm nhuộm 2%, chất dẻo 5%, chất tẩy rửa 14%, giấy, sợi 8%...

- Trong xử lý nước thải

Sản xuất nhôm hidroxit là chất được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước để lọc các tạp chất, cũng như cải thiện mùi vị của nước, trung hòa pH trong nước, và sử dụng để loại bỏ các ion Mg2+, Ca2+ có trong nước thải

Lưu ý: Về tác hại của axit sunfuric, đây là hóa chất nguy hiểm, hạng một ăn mòn và gây bỏng rộp da. Vì thế khi sử dụng nên trang bị đầy đủ các dụng cụ chuyên dụng, mặt nạ phòng độc cá nhân, khẩu trang, tủ hút khio pha chế...

- Trong phòng thí nghiệm

Axit sunfuric là hợp chất đậm đặc dùng để điều chế các axít khác yếu hơn: HNO3. HCl ở trong thí nghiệm.

Là hóa chất không thể thiếu trong các phản ứng để đưa ra những kết quả, ứng dụng vào trong các lĩnh vực khác của cuộc sống.