FeS2 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O | FeS2 + H2SO4 ra Fe2(SO4)3

Phản ứng FeS₂+ H₂SO₄ đặc tạo ra Fe₂(SO₄)₃ và SO₂ thuộc loại phản ứng oxi hóa khử đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về FeS₂ có lời giải, mời các bạn đón xem:

2FeS₂+ 14H₂SO₄ đặc → Fe₂(SO₄)₃ + 15SO₂↑ + 14H₂O

1. Phương trình hóa học của phản ứng FeS₂ tác dụng với H₂SO₄

2FeS₂ + 14H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 15SO₂ + 14H₂O

2. Điều kiện của phản ứng FeS₂ tác dụng với H₂SO₄

- H₂SO₄ đặc.

- Nhiệt độ.

3. Cách lập phương trình hóa học của phản ứng FeS₂ tác dụng với H₂SO₄

Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa, từ đó xác định chất oxi hóa – khử:

$\overset{+ 2}{F e} {\overset{- 1}{S}}_{2} + H_{2} \overset{+ 6}{S} O_{4} \to {\overset{+ 3}{F e}}_{2} {(S O_{4})}_{3} + \overset{+ 4}{S} O_{2} + H_{2} O$

Chất khử: FeS₂; chất oxi hóa: H₂SO₄

Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử

- Quá trình oxi hóa: $\overset{+ 2}{F e} {\overset{- 1}{S}}_{2} \to \overset{+ 3}{F e} + 2 \overset{+ 6}{S} + 15 e$

- Quá trình khử: $\overset{+ 6}{S} + 2 e \to \overset{+ 4}{S}$

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hóa

$\begin{matrix} 2 \times \\ 15 \times \end{matrix} (\begin{matrix} \overset{+ 2}{F e} {\overset{- 1}{S}}_{2} \to \overset{+ 3}{F e} + 2 \overset{+ 6}{S} + 15 e \\ \overset{+ 6}{S} + 2 e \to \overset{+ 4}{S} \end{matrix})$

Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hóa học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

2FeS₂ + 14H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 15SO₂ + 14H₂O

4. Mở rộng kiến thức về H₂SO₄ đặc

a) Tính oxi hóa mạnh

+ Axit sunfuric đặc oxi hoá hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) tạo muối hoá trị cao và thường giải phóng SO₂ (có thể H₂S, S nếu kim loại khử mạnh như Mg).

2Fe + 6H₂SO₄ $\overset{t^{o}}{\to}$ Fe₂(SO₄)₃+ 3SO₂ + 6H₂O

Cu + 2H₂SO_{4 $\overset{t^{o}}{\to}$} CuSO₄+ SO₂+ 2H₂O

Chú ý: Al, Fe, Cr bị thụ động hóa trong H₂SO₄ đặc, nguội.

+ Tác dụng với nhiều phi kim:

C + 2H₂SO₄ $\overset{t^{o}}{\to}$ CO₂+ 2SO₂ + 2H₂O

S + 2H₂SO₄ $\overset{t^{o}}{\to}$ 3SO₂ + 2H₂O

+ Tác dụng với nhiều hợp chất có tính khử:

2FeO + 4H₂SO_{4 $\overset{t^{o}}{\to}$} Fe₂(SO₄)₃ + SO₂+ 4H₂O

2KBr + 2H₂SO_{4 $\overset{t^{o}}{\to}$} Br₂+ SO₂ + 2H₂O + K₂SO₄

b) H₂SO₄ đặc có tính háo nước

Axit sunfuric đặc chiếm nước kết tinh của nhiều muối ngậm nước, hoặc chiếm các nguyên tố H và O (thành phần của nước) trong nhiều hợp chất.

Ví dụ:

Khi cho axit H₂SO₄ đặc vào đường, đường sẽ hóa thành than.

C₁₂H₂₂O₁₁ $\overset{H_{2} S O_{4} đ}{\to}$ 12C + 11H₂O

Sau đó một phần C sinh ra lại bị H₂SO₄ đặc oxi hóa:

C + 2H₂SO₄ _(đặc) → CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

7. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1:Dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng tác dụng được với dãy các chất nào sau đây, thu được sản phẩm không có khí thoát ra?

A. Fe, BaCO₃, Cu

B. FeO, KOH, BaCl₂

C. Fe₂O₃, Cu(OH)₂, Ba(OH)₂

D. S, Fe(OH)₃, BaCl₂

Hướng dẫn

Đáp án C

Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O

Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2H₂O

Câu 2:Tính chất đặc biệt của dd H₂SO₄ đặc, nóng là tác dụng được với các chất trong dãy nào sau đây mà dd H₂SO₄ loãng không tác dụng?

A. BaCl₂, NaOH, Zn

B. NH₃, MgO, Ba(OH)₂

C. Fe, Al, Ni

D. Cu, S, FeSO₄

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Axit đặc là một chất háo nước và có tính oxi hóa mạnh.

A, B, C loại vì H₂SO₄ loãng và đặc đều tác dụng

D đúng.

Câu 3:Từ 800 tấn quặng pirit sắt (FeS₂) chứa 25% tạp chất không cháy, có thể sản xuất được bao nhiêu m³ dung dịch H₂SO₄ 93% (D = 1,83 g/ml)? Giả thiết tỉ lệ hao hụt là 5%.

A. 547m³

B. 574 m³

C. 647m³

D. 674 m³

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

$m_{F e S_{2}}$ = 800.75% = 600 tấn

Sơ đồ sản xuất H₂SO₄ từ FeS₂:

FeS₂ →2SO₂ →2SO₃ →2H₂SO₄

120 tấn2.98 = 196 tấn

600→980 tấn

Do hao hụt 5% (hiệu suất 95%) nên lượng H₂SO₄thu được là:

$m_{H_{2} S O_{4}}$ = 980.95% = 931 tấn

$V d d = \frac{m_{d d}}{D} = \frac{m_{c t} .100}{C . D} = \frac{931.100}{93.1,83} = 547 m^{3}$

Câu 4:Cho 15,82 gam hỗn hợp Al, Fe, Cu tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ đặc nóng thu được dung dịch A và 9,632 lít khí SO₂ ở đktc. Cô cạn dung dịch A sẽ thu được số gam muối khan là:

A. 57,1gam

B. 60,3 gam

C. 58,8 gam

D. 54,3 gam

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

$n_{S O_{4}^{2 -}}$ _{môi trường} = $n_{S O_{2}}$ = 0,43mol

→ m_muối= m_KL + $m_{S O_{4}^{2 -}}$ = 15,82 + 0,43. 96 = 57,1 gam

Câu 5: Cho 18 gam kim loại M tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc nóng dư thu được 3,36 lít khí SO₂ ở đktc và 6,4 gam S và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được số gam muối khan là:

A. 75 gam

B. 90 gam

C. 96 gam

D. 86,4 gam

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

$n_{S O_{4}^{2 -}}$ _{tạo muối}= 0,5.n _{e nhận}= $n_{S O_{2}}$ + 3n_S

= 0,15 + 3.0,2= 0,75mol

m_muối = m_KL + $m_{S O_{4}^{2 -}}$ = 18 + 0,75. 96= 90 gam

Câu 6: Cho 6,72 gam Fe vào dung dịch chứa 0,3 mol H₂SO₄đặc, nóng (giả thiết SO₂là sản phẩm khử duy nhất). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được

A.0,03mol Fe₂(SO₄)₃và 0,06 mol FeSO₄

B.0,05mol Fe₂(SO₄)₃và 0,02 mol Fe dư

C.0,02mol Fe₂(SO₄)₃và 0,08 mol FeSO₄

D.0,12mol FeSO₄.

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

n_Fe = 0, 12 mol

2Fe + 6H₂SO₄→ Fe₂(SO₄) ₃+ 3SO₂+6H₂O

0,1←0,3→0,05mol

Fe_dư+Fe₂(SO₄)₃→3FeSO₄

(0,12-0,1) →0,020,06

$n_{F e S O_{4}} = 0,06 m o l; n_{F e_{2} {(S O_{4})}_{3} d u} = 0,05 - 0,02 = 0,03 m o l$

Câu 7: Dùng 300 tấn quặng pirit (FeS₂) có lẫn 20% tạp chất để sản xuất axit H₂SO₄ có nồng độ 98%. Biết rằng hiệu suất phản ứng là 90%. Khối lượng axit H₂SO₄ 98% thu được là

A. 320 tấn

B. 335 tấn

C. 350 tấn

D. 360 tấn

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Ta có sơ đồ :

FeS₂ →2SO₂ →2SO₃ →2H₂SO₄

120→ 2.98gam

300.0,8 → x tấn

→ Theo lý thuyết thì: $m_{H_{2} S O_{4}} = \frac{0,8.300.2.98}{120} = 392$ tấn

Thực tế thì $m_{d d H_{2} S O_{4} 98 %} = \frac{392.0,9.100}{98} = 360$ tấn

Câu 8:Cho x mol Fe tan hoàn toàn trong dung dịch chứa y mol H₂SO₄ (tỉ lệ x : y = 2 : 5) thu được một sản phẩm khử duy nhất là SO₂ và dung dịch chỉ chứa muối sunfat. Số mol electron do lượng Fe trên nhường khi bị hòa tan là

A. 2x.

B. 3x.

C. 2y.

D.y.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Gọi số mol Fe nhường là a

Ta có: $n_{S O_{4}^{2 -}}$ = 0,5 n _{e nhường}= 0,5a

$n_{S O_{2}}$ = 0,5n _{e nhận}= 0,5a

Bảo toàn nguyên tố S: $n_{H_{2} S O_{4}} = n_{S O_{4}^{2 -}} + n_{S O_{2}} = a = y$

Câu 9:Cho m gam cacbon tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng thu được V lít ở đktc hỗn hợp khí X gồm CO₂ và SO₂. Hấp thụ hết X bằng dung dịch NaOH vừa đủ thu được dung dịch Y chỉ chứa hai muối trung hòa. Cô cạn dung dịch Y thu được 35,8 gam muối khan. Giá trị của m và V lần lượt là :

A. 2,4 và 6,72.

B. 2,4 và 4,48.

C. 1,2 và 22,4.

D. 1,2 và 6,72.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

2C + 2H₂SO₄ _đặc $\overset{t^{o}}{\to}$ CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

Đặt $n_{C O_{2}} = x m o l \to n_{S O_{2}} = 2 x m o l$

Y gồm Na₂CO₃ và Na₂SO₃

$n_{N a_{2} C O_{3}} = n_{C O_{2}} = x m o l; n_{N a_{2} S O_{3}} = n_{S O_{2}} = 2 x m o l$

mà $m_{N a_{2} C O_{3}} + m_{N a_{2} S O_{3}} = 35,8 g$

→ x = 0,1 mol

n_C = x = 0,1 mol → m_C = 1,2 g

→ n_X = 0,3 mol → V_X = 6,72 lít

Câu 10: Hòa tan hoàn toàn 2,16 gam FeO trong lượng dư dung dịch HNO₃ loãng thu được V lít (đktc) khí NO là sản phẩm khử duy nhất. Tính V?

A. 0,224 lít. B. 0,336 lít. C. 0,448 lít. D. 2,240 lít.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

n_FeO = 2,16 : 72 = 0,03 mol

Phương trình phản ứng:

3FeO + 10HNO₃→ 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

Bảo toàn electron:

n_FeO = 3.n_NO

→ 0,03 = 3.n_NO

→ n_NO = 0,01 mol

→ V_NO = 0,01.22,4 = 0,224 lít.

Câu 11:Cho FeCO₃ tác dụng với H₂SO₄ đặc nóng, sản phẩm khí thu được gồm có:

A. CO₂ và SO₂

B. H₂S và CO₂

C. CO₂

D. SO₂

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

2 FeCO₃ +4H₂SO₄→ Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4 H₂O + 2 CO₂

Câu 12: Khi cho Fe₂O₃ tác dụng với H₂SO₄ đặc nóng thì sản phẩm thu được là:

A. Fe₂(SO₄)₃; SO₂ và H₂O

B. Fe₂(SO₄)₃ và H₂O

C. FeSO₄; SO₂ và H₂O

D. FeSO₄ và H₂O

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

Fe₂O₃ + 3 H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O

(Vì trong Fe₂O₃ sắt đã ở số oxi hóa cao nhất nên không phải phản ứng oxi hóa khử)

Câu 13: Cách nào sau đây có thể dùng để điều chế FeO?

A Dùng CO khử Fe₂O₃ ở 500°C. B Nhiệt phân Fe(OH)₂trong không khí.

C. Nhiệt phân Fe(NO₃)₂ D. Đốt cháy FeS trong oxi.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Khử Fe₂O₃ bằng CO trong lò cao ở nhiệt độ khoảng 500 - 600^oC thu được FeO là sản phẩm chính.

3Fe₂O₃ + CO $\overset{400 ° C}{\to}$ 2Fe₃O₄ + CO₂

Fe₃O₄ + CO $\overset{500 - 600 ° C}{\to}$ 3FeO + CO₂

Câu 14: Oxit nào sau đây bị oxi hóa khi phản ứng với dung dịch HNO₃ loãng?

A. MgO. B. FeO. C. Fe₂O₃. D. Al₂O₃.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Trong các oxit MgO, Fe₂O₃, Al₂O₃ các kim loại đều có số oxi hóa cao nhất nên không bị oxi hóa khi phản ứng với dung dịch HNO₃loãng

Fe trong FeO có số oxi hóa +2 chưa phải là mức oxi hóa cao nhất nên bị oxi hóa bởi dung dịch HNO₃ loãng lên mức oxi hóa +3

3FeO + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

Câu 15:Cho 3,6 gam FeO phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa a mol HCl. Giá trị của a là

A. 1,00. B. 0,50. C. 0,75. D. 1,25.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

n_FeO = 3,6 : 72 = 0,05 mol = n_O

Bảo toàn nguyên tố:

n_H = 2 $n_{H_{2} O}$ = 2n_O= 2.0,05 = 0,1mol

n_HCl= n_H= 0,1 mol

Câu 16: Cho 2,8 gam Fe tác dụng hết với H₂SO₄ đặc, nóng dư thì thể tích khí SO₂ thu được ở đktc là:

A. 3,36 lít

B. 1,68 lít

C. 33,6 lít

D. 16,8 lít

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

n _Fe = 0,05 mol

$3 n_{F e} = 2 n_{S O_{2}} \to n_{S O_{2}} = 0,075 m o l$

$\to V_{S O_{2}} = 1,681$

Câu 17: Hòa tan hoàn toàn 2,8 gam hỗn hợp FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄ cần vừa đủ V ml dung dịch HCl 1M , thu được dung dịch X. Cho từ từ dung dịch NaOH dư vào dung dịch X thu được kết tủa Y. Nung Y trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 3 gam chất rắn. Tính V ?

A. 87,5 ml B. 125 ml C. 62,5 ml D. 175 ml

Hướng dẫn giải

Đáp án A

FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ $\overset{+ H C l}{\to}$ FeCl₂, FeCl₃ $\overset{+ N a O H, t ° C}{\to}$ Fe₂O₃
$m_{F e_{2} O_{3}}$ = 3 : 160 = 0,01875 gam

Coi hỗn hợp ban đầu gồm Fe, O.

n_Fe= 2 $n_{F e_{2} O_{3}}$ = 2.0,01875 = 0,0375 mol

→ n_O = $\frac{2,8 - 0,0375.56}{16}$ = 0,04375 mol
Bảo toàn nguyên tố O → $n_{H_{2} O}$ = n_O= 0,04375 mol
Bảo toàn nguyên tố H: n_HCl = 2 $n_{H_{2} O}$ = 2.0,04375 = 0,0875 mol