Câu trong ảnh làm như nào các bạn ơi... Một hỗn hợp gồm $FeS_2,Cu_2S,$ và Z nS được nung nóng trong môi trường oxi hóa không hoàn toàn,,thu được hỗn hợp khí gồm $SO_2$ và một lượng nhỏ $O_2,$ đồng thời tạo ra chất rắn gồm $Fe_2O_3.$ CuO,và ZnO.,1. Viết các phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.,2. Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trước và sau phản ứng để chứng minh đây là các phản ứng,oxi hóa khử.,3. Tính hiệu suất của quá trình nếu biết khối lượng ban đầu của hỗn hợp là 100 g và khối lượng Z n.,thu được là 20 g.,4. Phân tích ảnh hưởng của lượng $O_2$ trong khí phản ứng đến thành phần của sản phẩm rắn.,5. Nếu thêm một lượng vừa đủ $H_2$ vào sản phẩm rắn sau khi nung, hãy xác định các phản ứng xảy ra,và tính khối lượng kim loại thu được.

Question

Accepted Answer

### **1. Viết các phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra**

Khi nung nóng trong môi trường oxi hóa không hoàn toàn, các sulfua kim loại phản ứng với oxy để tạo thành oxit kim loại và khí $ SO_2 $. Các phương trình phản ứng như sau:

#### **Quá trình oxy hóa các sulfua thành oxit**
$$
4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8SO_2
$$
$$
2Cu_2S + 3O_2 \rightarrow 2CuO + 2SO_2
$$
$$
2ZnS + 3O_2 \rightarrow 2ZnO + 2SO_2
$$

Ngoài ra, do môi trường **oxi hóa không hoàn toàn**, có thể có một lượng nhỏ khí $ O_2 $ dư trong sản phẩm khí.

---

### **2. Xác định số oxi hóa để chứng minh phản ứng oxi hóa – khử**

Xét số oxi hóa của các nguyên tố trước và sau phản ứng:

| Chất phản ứng | Số oxi hóa ban đầu | Số oxi hóa sau phản ứng | Quá trình |
|--------------|------------------|-----------------|-----------|
| Fe trong $ FeS_2 $ | $ +2 $ | $ +3 $ (trong $ Fe_2O_3 $) | **Oxi hóa** |
| S trong $ FeS_2 $, $ Cu_2S $, $ ZnS $ | $ -2 $ | $ +4 $ (trong $ SO_2 $) | **Oxi hóa** |
| Cu trong $ Cu_2S $ | $ +1 $ | $ +2 $ (trong $ CuO $) | **Oxi hóa** |
| Zn trong $ ZnS $ | $ +2 $ | $ +2 $ (trong $ ZnO $) | **Không đổi** |
| O trong $ O_2 $ | $ 0 $ | $ -2 $ (trong oxit kim loại) | **Khử** |

Do có sự thay đổi số oxi hóa giữa các nguyên tố, đây là phản ứng **oxi hóa – khử**.

---

### **3. Tính hiệu suất của quá trình**

- Gọi $ m_{ZnS} $ là khối lượng của $ ZnS $ trong hỗn hợp ban đầu.
- Từ phương trình:
$$
ZnS + \frac{3}{2}O_2 \rightarrow ZnO + SO_2
$$
có thể thấy **tỉ lệ mol** giữa $ ZnS $ và $ ZnO $ là **1:1**.

- Khối lượng mol của $ ZnS $ và $ ZnO $:
$$
M_{ZnS} = 65 + 32 = 97 \text{ g/mol}, \quad M_{ZnO} = 65 + 16 = 81 \text{ g/mol}
$$

- Do $ m_{ZnO} = 20 $ g, số mol $ ZnO $ là:
$$
n_{ZnO} = \frac{20}{81} \approx 0.247 \text{ mol}
$$

- Theo phương trình phản ứng, số mol $ ZnS $ ban đầu cũng là **0.247 mol**, nên khối lượng $ ZnS $ ban đầu là:
$$
m_{ZnS} = 0.247 \times 97 \approx 24 g
$$

- **Hiệu suất phản ứng** là:
$$
H = \frac{m_{ZnS}}{m_{\text{hỗn hợp ban đầu}}} \times 100\% = \frac{24}{100} \times 100\% = 24\%
$$

---

### **4. Ảnh hưởng của lượng $ O_2 $ đến thành phần sản phẩm rắn**

- **Nếu lượng $ O_2 $ dồi dào (môi trường oxi hóa mạnh)**
- Toàn bộ các sulfua **bị oxi hóa hoàn toàn** thành oxit.
- Sản phẩm rắn **chỉ gồm oxit**: $ Fe_2O_3, CuO, ZnO $.

- **Nếu lượng $ O_2 $ không đủ (môi trường oxi hóa yếu)**
- Một phần sulfua **không bị oxi hóa hoàn toàn**, dẫn đến sự xuất hiện của **FeS, Cu_2S, ZnS** trong sản phẩm rắn.
- Khi đó, hệ quả là sẽ có **ít $ SO_2 $ hơn** trong sản phẩm khí.

---

### **5. Nếu thêm $ H_2 $ vào sản phẩm rắn, tính khối lượng kim loại thu được**

- Khi cho $ H_2 $ đi qua hỗn hợp oxit kim loại ở nhiệt độ cao, các oxit bị khử thành kim loại.
- Các phản ứng xảy ra:

$$
Fe_2O_3 + 3H_2 \rightarrow 2Fe + 3H_2O
$$
$$
CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O
$$
$$
ZnO + H_2 \rightarrow Zn + H_2O
$$

- **Khối lượng kim loại thu được:**
- Từ câu 3, $ m_{ZnO} = 20 $ g
- **Số mol $ ZnO $:**
$$
n_{ZnO} = \frac{20}{81} \approx 0.247 \text{ mol}
$$
- **Số mol Zn tạo thành cũng là 0.247 mol, khối lượng Zn:**
$$
m_{Zn} = 0.247 \times 65 \approx 16 g
$$

- Giả sử tất cả các oxit bị khử hoàn toàn, tổng khối lượng rắn ban đầu sau nung là 100 g. Nếu lượng oxit khác là 80 g thì toàn bộ oxit này sẽ bị khử. Gọi $ M_{\text{oxit khác}} $ là khối lượng oxit trừ ZnO:
$$
M_{\text{oxit khác}} = 100 - 20 = 80 \text{ g}
$$
- Do $ Fe_2O_3 $ và $ CuO $ có khối lượng mol khác nhau, cần biết tỷ lệ chính xác để tính tiếp.

**Tóm lại:** Khối lượng kim loại thu được là tổng của $ Fe, Cu $ và $ Zn $, và để có kết quả chính xác hơn cần biết khối lượng từng oxit trong 80 g còn lại.

---

### **Kết luận**
1. **Phương trình phản ứng** xác định được các sản phẩm hình thành trong quá trình nung.
2. **Phân tích số oxi hóa** cho thấy phản ứng là phản ứng oxi hóa – khử.
3. **Hiệu suất của phản ứng** là **24%**, tính từ lượng $ ZnS $ đã phản ứng.
4. **Lượng $ O_2 $ dư hay thiếu** ảnh hưởng đến sản phẩm rắn, quyết định có sulfua còn lại hay không.
5. **Khi cho $ H_2 $ khử oxit**, thu được kim loại, với **16 g Zn** được tạo thành từ $ ZnO $, còn $ Fe $ và $ Cu $ phụ thuộc vào tỷ lệ oxit còn lại.