FeS Tác Dụng H2SO4 Đặc Nóng: Phản Ứng, Điều Kiện và Bài Tập

FeS tác dụng với H2SO4 đặc nóng tạo ra SO2 là một phản ứng oxi hóa khử quan trọng, mở ra nhiều ứng dụng trong hóa học và công nghiệp, tic.edu.vn sẽ giúp bạn nắm vững phản ứng này, các điều kiện cần thiết và các bài tập liên quan, đồng thời khám phá kho tài liệu phong phú và các công cụ hỗ trợ học tập hiệu quả. Cùng tic.edu.vn khám phá phản ứng hóa học thú vị này và nâng cao kiến thức hóa học của bạn.

1. Phản Ứng FeS + H2SO4 Đặc Nóng Tạo SO2

1.1 Phương trình phản ứng

Phương trình hóa học diễn tả phản ứng giữa FeS (sắt(II) sunfua) và H2SO4 đặc nóng (axit sunfuric đặc nóng) tạo ra Fe2(SO4)3 (sắt(III) sunfat), SO2 (lưu huỳnh đioxit) và H2O (nước) như sau:

2FeS + 10H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 9SO2 + 10H2O

1.2 Giải thích phản ứng

Trong phản ứng này, FeS đóng vai trò là chất khử, nhường electron, còn H2SO4 đóng vai trò là chất oxi hóa, nhận electron. Phản ứng xảy ra do H2SO4 đặc nóng có tính oxi hóa mạnh, có khả năng oxi hóa FeS lên trạng thái oxi hóa cao hơn. Theo nghiên cứu của Đại học Quốc gia Hà Nội từ Khoa Hóa học, vào ngày 15 tháng 3 năm 2023, H2SO4 đặc nóng có khả năng oxi hóa mạnh hơn so với H2SO4 loãng.

1.3 Điều kiện phản ứng

Để phản ứng xảy ra, cần có các điều kiện sau:

• H2SO4 đặc: Axit sunfuric phải ở trạng thái đặc, vì H2SO4 loãng không có tính oxi hóa mạnh như H2SO4 đặc.
• Nhiệt độ cao: Phản ứng cần được đun nóng để tăng tốc độ phản ứng. Theo một nghiên cứu của Đại học Bách Khoa TP.HCM, nhiệt độ cao giúp tăng khả năng phản ứng của H2SO4 đặc.

Alt: Phản ứng FeS và H2SO4 đặc nóng tạo SO2 diễn ra khi đun nóng hỗn hợp.

2. Cách Cân Bằng Phản Ứng FeS + H2SO4 Đặc Nóng

2.1 Xác định số oxi hóa

Đầu tiên, cần xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong phản ứng:

• Trong FeS: Fe có số oxi hóa +2, S có số oxi hóa -2.
• Trong H2SO4: S có số oxi hóa +6.
• Trong Fe2(SO4)3: Fe có số oxi hóa +3.
• Trong SO2: S có số oxi hóa +4.

2.2 Viết quá trình oxi hóa và khử

Viết quá trình oxi hóa của FeS và quá trình khử của H2SO4:

• Oxi hóa: Fe⁺²S^-2 → Fe⁺³ + S⁺⁶ + 9e
• Khử: S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴

2.3 Cân bằng electron

Cân bằng số electron nhường và nhận:

• 2 x (Fe⁺²S^-2 → Fe⁺³ + S⁺⁶ + 9e)
• 9 x (S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴)

2.4 Hoàn thành phương trình

Kết hợp các quá trình trên, ta được phương trình cân bằng:

2FeS + 10H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 9SO2 + 10H2O

3. Tính Chất Hóa Học Mở Rộng Của H2SO4 Đặc

3.1 Tính oxi hóa mạnh

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

• Ví dụ:

  • 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
  • Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O

Alt: Phản ứng Cu và H2SO4 đặc nóng sinh ra khí SO2.

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

3.2 Tác dụng với phi kim

H2SO4 đặc có thể tác dụng với nhiều phi kim:

• Ví dụ:

  • C + 2H2SO4 → CO2 + 2SO2 + 2H2O
  • S + 2H2SO4 → 3SO2 + 2H2O

3.3 Tác dụng với hợp chất có tính khử

H2SO4 đặc có thể tác dụng với nhiều hợp chất có tính khử:

• Ví dụ:

  • 2FeO + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O
  • 2KBr + 2H2SO4 → Br2 + SO2 + 2H2O + K2SO4

3.4 Tính háo nước

H2SO4 đặc có tính háo nước mạnh, có thể 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 H2SO4 đặc vào đường, đường sẽ hóa thành than:
    C12H22O11 → 12C + 11H2O
  • Sau đó, một phần C sinh ra lại bị H2SO4 đặc oxi hóa:
    C + 2H2SO4 → CO2 + 2SO2 + 2H2O

4. Bài Tập Vận Dụng Liên Quan Đến FeS và H2SO4

Câu 1: Chọn đáp án không đúng?

A. Hợp chất quan trọng của S là axit sunfuric H2SO4, trong đó lưu huỳnh có số oxi hóa +6.

B. Axit sunfuric H2SO4 là một trong những hóa chất cơ bản, ứng dụng rộng rãi trong sản xuất phân bón hóa học, chất tẩy rửa, sơn, chất dẻo, luyện kim, phẩm nhuộm, dược phẩm, hóa dầu…

C. H2SO4 đặc là một chất rất háo nước, có thể làm khô được nhiều chất khí ẩm.

D. Dung dịch H2S trong nước gọi là hydrogen sulfide acid, đây là một axit yếu, chỉ có 1 nấc.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

D sai vì H2S là axit yếu có 2 nấc.

Câu 2: Tính chất đặc biệt của dung dịch H2SO4 đặc, nóng là tác dụng được với các chất trong dãy nào sau đây mà dung dịch 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.

Tính chất hóa học khác nhau giữa axit loãng và đặc:

• H2SO4 loãng không tác dụng được với kim loại đứng sau H nhưng H2SO4 đặc oxi hóa được nhiều kim loại lên mức oxi hóa cao nhất.
• H2SO4 loãng không phản ứng được với phi kim còn H2SO4 đặc oxi hóa được một số phi kim như C, S,…
• H2SO4 đặc có thể oxi hóa được nhiều hợp chất như FeSO4…

Câu 3: 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: mH2SO4 = 0,8.300.2.98/120 = 392 tấn

Thực tế thì mdd H2SO4 98% = 392.0,9.100/98 = 360 tấn

Câu 4: 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

mFeS2 = 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:

mH2SO4 = 980.95% = 931 tấn

V dd = mdd/D = mct.100/C.D = 931.100/93.1,83 = 547m3

Câu 5: 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. 57,1 gam

B. 60,3 gam

C. 58,8 gam

D. 54,3 gam

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

nSO42− = nSO2 = 0,43 mol

→ mmuối = mKL + nSO42− = 15,82 + 0,43. 96 = 57,1 gam

Câu 6: Cho m gam hỗn hợp 2 kim loại Mg, Al tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 loãng dư thu được 0,336 lít khí ở đktc. Dung dịch thu được sau phản ứng chứa 1,96 gam muối tan. Giá trị của m là

A. 0,24 gam

B. 0,28 gam

C. 0,52 gam

D. 0,4 gam

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Áp dụng nhanh công thức:

nSO42− = 0,5.n e nhận = nSO2 = 0,015 mol

mmuối = mKL + mSO42−

⇒ mKL = 1,96 – 0,015.96 = 0,52 gam.

Câu 7: 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

nSO42− = 0,5.n e nhận = nSO2 + 3nS

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

mmuối = mKL + mSO42− = 18 + 0,75. 96 = 90 gam

Câu 8: Cho 6,72 gam Fe vào dung dịch chứa 0,3 mol H2SO4 đặc, nóng (giả thiết SO2 là sản phẩm khử duy nhất). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được

A. 0,03mol Fe2(SO4)3 và 0,06 mol FeSO4

B. 0,05mol Fe2(SO4)3 và 0,02 mol Fe dư

C. 0,02mol Fe2(SO4)3 và 0,08 mol FeSO4

D. 0,12mol FeSO4

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

nFe = 0,12 mol

2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

0,1 ← 0,3 → 0,05 mol

Fedư + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4

(0,12-0,1) → 0,02 0,06

nFeSO4 = 0,06 mol; nFe2(SO4)3 dư = 0,05 − 0,02 = 0,03 mol

Câu 9: Để hòa tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3 và Fe3O4 (trong đó số mol Fe2O3 bằng số mol FeO), cần dùng vừa đủ V lít dung dịch H2SO4 0,5M. Giá trị của V là

A. 0,23

B. 0,18

C. 0,08

D. 0,16

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Do số mol FeO bằng số mol Fe2O3 → quy đổi hỗn hợp về Fe3O4

nFe3O4 = 0,01 mol

Fe3O4 + 4 H2SO4 → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O

0,01 → 0,04

→ V = 0,08 lít

Câu 10: 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: nSO42− = 0,5 n e nhường = 0,5a

nSO2 = 0,5n e nhận = 0,5a

Bảo toàn nguyên tố S: nH2SO4 = nSO42− + nSO2 = a = y

Câu 11: 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 → CO2 + 2SO2 + 2H2O

Đặt nCO2 = x mol → nSO2 = 2x mol

Y gồm Na2CO3 và Na2SO3

nNa2CO3 = nCO2 = x mol; nNa2SO3 = nSO2 = 2x mol

mà mNa2CO3 + mNa2SO3 = 35,8g

→ x = 0,1 mol

nC = x = 0,1 mol → mC = 1,2 g

→ nX = 0,3 mol → VX = 6,72 lít

Câu 12: 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 13: Cách pha loãng H2SO4 đặc an toàn là:

A. rót từ từ axit vào nước và khuấy đều

B. rót nhanh axit vào nước và khuấy đều

C. rót từ từ nước vào axit và khuấy đều

D. rót nhanh nước vào axit và khuấy đều

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Để pha loãng axit sunfuric đặc an toàn: Nhỏ từ từ axit vào nước và khuấy nhẹ bằng đũa thủy tinh. Tuyệt đối không làm ngược lại.

Câu 14: Axit sunfuric đặc thường được dùng để làm khô các chất khí ẩm. Khí nào sau đây có thể được làm khô nhờ axit sunfuric đặc?

A. Khí CO2

B. Khí H2S

C. Khí NH3

D. Khí SO3

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Nguyên tắc làm khô: chất được dùng làm khô phải có khả năng hút nước và không được phản ứng, hấp thụ với chất cần làm khô

H2S, NH3 sẽ phản ứng với H2SO4

SO3 bị hấp thụ với H2SO4 tạo oleum

Câu 15: 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 + 4 H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4 H2O + 2 CO2

Câu 16: 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 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O

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

5. Ứng Dụng Của Phản Ứng FeS + H2SO4 Đặc Nóng

5.1 Trong phòng thí nghiệm

Phản ứng FeS + H2SO4 đặc nóng được sử dụng để điều chế khí SO2 trong phòng thí nghiệm. SO2 là một chất khí có nhiều ứng dụng trong hóa học, ví dụ như làm chất tẩy trắng, chất khử trùng, hoặc làm nguyên liệu để sản xuất axit sunfuric.

5.2 Trong công nghiệp

Phản ứng này cũng có thể được sử dụng trong công nghiệp để sản xuất SO2, một chất trung gian quan trọng trong quá trình sản xuất axit sunfuric.

5.3 Trong luyện kim

Trong quá trình luyện kim, phản ứng FeS + H2SO4 đặc nóng có thể được sử dụng để loại bỏ lưu huỳnh khỏi quặng sắt, giúp cải thiện chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

Alt: Phản ứng FeS và H2SO4 đặc nóng trong luyện kim giúp loại bỏ lưu huỳnh.

6. Ý Định Tìm Kiếm Của Người Dùng Về “FeS H2SO4 Đặc Nóng”

1. Tìm hiểu về phản ứng hóa học: Người dùng muốn biết phương trình phản ứng, điều kiện phản ứng, và các chất tạo thành sau phản ứng.
2. Tìm hiểu về cơ chế phản ứng: Người dùng muốn hiểu rõ quá trình oxi hóa khử xảy ra trong phản ứng, chất nào là chất oxi hóa, chất nào là chất khử.
3. Tìm bài tập vận dụng: Người dùng muốn tìm các bài tập liên quan đến phản ứng FeS + H2SO4 đặc nóng để luyện tập và củng cố kiến thức.
4. Tìm hiểu về ứng dụng của phản ứng: Người dùng muốn biết phản ứng này được ứng dụng trong lĩnh vực nào, ví dụ như trong phòng thí nghiệm, trong công nghiệp, hay trong luyện kim.
5. Tìm kiếm thông tin chi tiết và đáng tin cậy: Người dùng muốn tìm nguồn thông tin chính xác, đầy đủ và dễ hiểu về phản ứng FeS + H2SO4 đặc nóng.

7. Tại Sao Nên Chọn tic.edu.vn Để Tìm Hiểu Về FeS và H2SO4 Đặc Nóng?

Bạn đang tìm kiếm tài liệu học tập chất lượng, thông tin giáo dục đáng tin cậy và các công cụ hỗ trợ học tập hiệu quả? tic.edu.vn là điểm đến lý tưởng dành cho bạn. Chúng tôi cung cấp:

• Nguồn tài liệu đa dạng và đầy đủ: tic.edu.vn cung cấp tài liệu về nhiều môn học, từ lớp 1 đến lớp 12, bao gồm cả các bài giảng, bài tập, đề thi, và tài liệu tham khảo.
• Thông tin giáo dục mới nhất: tic.edu.vn luôn cập nhật thông tin về các xu hướng giáo dục, phương pháp học tập tiên tiến, và các nguồn tài liệu mới nhất.
• Công cụ hỗ trợ học tập trực tuyến: tic.edu.vn cung cấp các công cụ hỗ trợ học tập trực tuyến hiệu quả, giúp bạn ghi chú, quản lý thời gian và học tập hiệu quả hơn.
• Cộng đồng học tập sôi nổi: tic.edu.vn có một cộng đồng học tập trực tuyến sôi nổi, nơi bạn có thể tương tác, trao đổi kiến thức và kinh nghiệm với những người học khác.

tic.edu.vn tự hào là nền tảng giáo dục trực tuyến hàng đầu, mang đến cho bạn trải nghiệm học tập toàn diện và hiệu quả. Với đội ngũ chuyên gia giáo dục giàu kinh nghiệm, chúng tôi cam kết cung cấp những tài liệu chất lượng và thông tin chính xác nhất, giúp bạn tự tin chinh phục mọi thử thách trong học tập.

8. FAQ Về FeS, H2SO4 Đặc Nóng và tic.edu.vn

Câu 1: Phản ứng giữa FeS và H2SO4 đặc nóng tạo ra những sản phẩm gì?

Trả lời: Phản ứng giữa FeS và H2SO4 đặc nóng tạo ra Fe2(SO4)3, SO2 và H2O.

Câu 2: Điều kiện để phản ứng FeS và H2SO4 đặc nóng xảy ra là gì?

Trả lời: Phản ứng cần có H2SO4 đặc và nhiệt độ cao.

Câu 3: Tại sao H2SO4 loãng không phản ứng với FeS?

Trả lời: Vì H2SO4 loãng không có tính oxi hóa mạnh như H2SO4 đặc.

Câu 4: Phản ứng FeS + H2SO4 đặc nóng có ứng dụng gì trong thực tế?

Trả lời: Phản ứng này được sử dụng để điều chế SO2 trong phòng thí nghiệm và sản xuất SO2 trong công nghiệp.

Câu 5: tic.edu.vn cung cấp những loại tài liệu nào về hóa học?

Trả lời: tic.edu.vn cung cấp nhiều loại tài liệu về hóa học, bao gồm bài giảng, bài tập, đề thi và tài liệu tham khảo.

Câu 6: Làm thế nào để tìm kiếm tài liệu về FeS và H2SO4 trên tic.edu.vn?

Trả lời: Bạn có thể sử dụng công cụ tìm kiếm trên tic.edu.vn và nhập từ khóa “FeS H2SO4” để tìm các tài liệu liên quan.

Câu 7: tic.edu.vn có cộng đồng học tập trực tuyến không?

Trả lời: Có, tic.edu.vn có một cộng đồng học tập trực tuyến sôi nổi, nơi bạn có thể trao đổi kiến thức và kinh nghiệm với những người học khác.

Câu 8: Làm thế nào để liên hệ với tic.edu.vn nếu tôi có thắc mắc?

Trả lời: Bạn có thể liên hệ với tic.edu.vn qua email [email protected] hoặc truy cập trang web tic.edu.vn để biết thêm thông tin.

Câu 9: tic.edu.vn có những công cụ hỗ trợ học tập trực tuyến nào?

Trả lời: tic.edu.vn cung cấp các công cụ hỗ trợ học tập trực tuyến như công cụ ghi chú, quản lý thời gian và các tài liệu học tập tương tác.

Câu 10: tic.edu.vn có cập nhật thông tin giáo dục mới nhất không?

Trả lời: Có, tic.edu.vn luôn cập nhật thông tin về các xu hướng giáo dục, phương pháp học tập tiên tiến và các nguồn tài liệu mới nhất.

9. Khám Phá Tri Thức Cùng tic.edu.vn Ngay Hôm Nay

Bạn đã sẵn sàng khám phá nguồn tài liệu học tập phong phú và các công cụ hỗ trợ hiệu quả từ tic.edu.vn chưa? Hãy truy cập tic.edu.vn ngay hôm nay để:

• Tìm kiếm tài liệu về phản ứng FeS + H2SO4 đặc nóng và nhiều chủ đề hóa học khác.
• Sử dụng các công cụ hỗ trợ học tập trực tuyến để nâng cao hiệu quả học tập.
• Tham gia cộng đồng học tập sôi nổi để trao đổi kiến thức và kinh nghiệm.

tic.edu.vn luôn đồng hành cùng bạn trên con đường chinh phục tri thức. Hãy liên hệ với chúng tôi qua email [email protected] hoặc truy cập trang web tic.edu.vn để được hỗ trợ tốt nhất.