FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2

Phản ứng FeS₂ + O₂ tạo ra Fe₂O₃ 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:

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

1. Phương trình đốt cháy quặng pirit

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

2. Điều kiện phản ứng FeS₂ ra SO₂

Đốt ở nhiệt độ cao.

3. Cách cân bằng phản ứng

                                         $\begin{array}{l}\stackrel{+2}{Fe}{\stackrel{-1}{S}}_2 +{\stackrel{0}{O}}_2 \to {\stackrel{+3}{Fe}}_2{O}_3 +\stackrel{+4}{S}{O}_2\\ \begin{array}{c}4\times \\ 11\times \end{array}\left|\begin{array}{l}\stackrel{+2}{Fe}{\stackrel{-1}{S}}_2\to \stackrel{+3}{Fe}+2\stackrel{+4}{S}+11e\\ {\stackrel{0}{O}}_2+4e\to 2\stackrel{-2}{O}\end{array}\right.\end{array}$

Phản ứng được cân bằng: 4FeS₂ + 11O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$2Fe₂O₃ + 8SO₂↑

4. Ứng dụng của phản ứng

Là giai đoạn đầu trong quá trình sản xuất axit sunfuric.

5. Mở rộng quy trình sản xuất axit sunfuric trong công nghiệp

Axit sunfuric được sản xuất trong công nghiệp bằng phương pháp tiếp xúc. Phương pháp này có 3 công đoạn chính:

- Sản xuất lưu huỳnh đioxit (SO₂)

Phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu có sẵn, người ta đi từ nguyên liệu ban đầu là lưu huỳnh hoặc pirit sắt FeS₂...

+ Đốt cháy lưu huỳnh:  S + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ SO₂    

+ Đốt quặng pirit sắt FeS₂:  4FeS₂ + 11O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Fe₂O₃ + 8SO₂

- Sản xuất lưu huỳnh trioxit (SO₃)

Oxi hoá SO₂ bằng khí oxi hoặc không khí dư ở nhiệt độ 450 - 500⁰C, xúc tác V₂O₅:

                        2SO₂ + O₂­  2SO₃

- Hấp thụ SO₃ bằng H₂SO₄

 Dùng H₂SO₄ 98% hấp thụ SO₃, được oleum H₂SO₄.nSO₃:

                        H₂SO₄ + nSO₃ → H₂SO₄ .nSO₃

Sau đó dùng lượng nước thích hợp pha loãng oleum, được H₂SO₄ đặc:

                     H₂SO₄.nSO₃ + nH₂O  → (n + 1) H₂SO₄

6. Bài tập vận dụng liên quan 

Câu 1: Cho các chất: FeS, FeS₂ , FeO, Fe₂O₃. Chất chứa hàm lượng sắt lớn nhất là:

A. FeS

B. FeS₂

C. FeO

D. Fe₂O₃

Hướng dẫn giải

Đáp án C

Hàm lượng Fe trong FeO là lớn nhất:

%Fe = $\frac{56.100}{\left(56+16\right)}$= 77,78%

Câu 2. Dãy các chất nào sau đây tác dụng với dung dịch axit sunfuric loãng?

A. Fe₂O₃, CuO, Al₂O₃, MgO

B. Fe₂O₃, CuO, Al₂O₃, CO

C. P₂O₅, CuO, Al₂O₃, MgO

D. P₂O₅, CuO, SO₃, MgO

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Dãy các chất tác dụng với dung dịch axit sunfuric loãng: Fe₂O₃, CuO, Al₂O₃, MgO

Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O

CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O

MgO + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂O

Al₂O₃ + 3H ₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

Câu 3. Hòa tan một oxit sắt vào dung dịch H₂SO₄ loãng dư được dung dịch X.

Chia dung dịch X làm 2 phần bằng nhau:

- Phần 1: Cho một ít vụn Cu vào thấy tan ra và cho dung dịch có màu xanh

- Phần 2: Cho một vài giọt dung dịch KMnO₄ vào thấy bị mất màu.

Oxit sắt là

A. FeO.

B. Fe₃O₄.

C. Fe₂O₃.

D. FeO hoặc Fe₂O₃.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Cho Cu vào dung dịch thấy tan ra và có màu xanh chứng tỏ trong dung dịch có Fe³⁺:

Cu + 2Fe³⁺ → 2Fe²⁺ + Cu²⁺

Cho KMnO₄ vào thấy dung dịch bị mất màu → chứng tỏ dung dịch có cả Fe²⁺ (xảy ra phản ứng oxi hóa khử giữa Fe²⁺ và KMnO₄ do Mn⁺⁷ + 5e → Mn⁺² và Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e.

Câu 4. Từ 1,6 tấn quặng pirit sắt có chứa 60% FeS₂ có thể sản xuất được bao nhiêu tấn axit H₂SO₄? Biết hiệu suất của quá trình phản ứng là 90%. Kết quả gần nhất với đáp án nào sau đây?

A. 1,4 tấn

B. 1,5 tấn

C. 1,6 tấn

D. 1,5 tấn

Hướng dẫn giải

Đáp án A

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

120                           196

1,6.60% = 0,96 tấn → 1,568 tấn

=> khối lượng axit sunfuric thực tế thu được = 1,568.90% = 1,2544 tấn = 1411,2 kg

Đáp án cần chọn là: A

Câu 5: 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                       →                2.98            gam

300.0,8                 →                x                 tấn

→ Theo lý thuyết thì: $m_{H_{2}S{O}_4}=\frac{\mathrm{0,8.300.2.98}}{120}=392$ tấn

 Thực tế thì $m_{dd{H}_{2}S{O}_{4}98\%}=\frac{\mathrm{392.0,9.100}}{98}=360$tấn

Câu 6: 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

$m_{Fe{S}_2}$ = 800.75% = 600 tấn

Sơ đồ sản xuất H₂SO₄ từ FeS₂:

FeS₂ →2SO₂ →2SO₃ →2H₂SO₄

120 tấn                              2.98 = 196 tấn

600                    →            980 tấn

Do hao hụt 5% (hiệu suất 95%) nên lượng H₂SO₄ thu được là:

$m_{H_{2}S{O}_4}$ = 980.95% = 931 tấn

$V{}_{dd}=\frac{m_{dd}}{D}=\frac{m_{ct}.100}{C.D}=\frac{931.100}{\mathrm{93.1,83}}=547m^3$

Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:

• 4FeS + 7O₂ → 2Fe₂O₃ + 4SO₂
• FeS +2HCl → FeCl₂ + H₂S ↑
• FeS + H₂SO₄ → H₂S ↑+ FeSO₄
• FeS + 6HNO₃ → 2H₂O + H₂SO₄ + 3NO ↑ + Fe(NO₃)₃
• Phương trình nhiệt phân: FeCO₃ → FeO + CO₂ ↑
• 4FeCO₃ + O2₂ → 2Fe₂O₃ + 4CO₂ ↑
• FeCO₃ + 4HNO₃ → 2H₂O + NO₂ ↑+ Fe(NO₃)₃+ CO₂ ↑
• 2FeS + 10H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 9SO₂↑ + 10H₂O
• FeS₂ + 8HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + 2H₂SO₄ + 5NO + 2H₂O
• 2FeS₂ + 14H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 15SO₂↑ + 14H₂O
• 2FeCO₃ + 4H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + 2CO₂↑ + 4H₂O
• FeSO₄ + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + NO₂↑ + H₂O
• 6FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O