Trong công nghiệp, sulfuric acid được sản xuất từ quặng pirite sắt có thành phần chính là FeS2, theo sơ đồ sau

Giải sách bài tập Hóa học lớp 10 Bài 13: Phản ứng oxi hóa – khử

Bài 13.12 trang 39 SBT Hóa học 10: Trong công nghiệp, sulfuric acid được sản xuất từ quặng pirite sắt có thành phần chính là FeS₂, theo sơ đồ sau:

FeS₂ → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄

a) Hoàn thành sơ đồ trên bằng các phương trình hoá học, cân bằng các phương trình hoá học đó. Trong sơ đồ trên, những phản ứng nào là phản ứng oxi hoá - khử? Chỉ rõ chất khử và chất oxi hoá của mỗi phản ứng đó.

b) Tính khối lượng H₂SO₄ 98% điều chế được từ 1 tấn quặng chứa 60% FeS₂. Biết hiệu suất cả quá trình là 80%.

c) Đề xuất một công thức cấu tạo phù hợp cho FeS₂, biết S có số oxi hoá -1 trong chất này.

Lời giải:

a) Hoàn thành các phương trình hóa học:

1) $\stackrel{0}{\stackrel{⏜}{{\mathrm{FeS}}_2}}+{\stackrel{0}{\mathrm{O}}}_2\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }{\stackrel{+3}{\mathrm{Fe}}}_2{\mathrm{O}}_3+\stackrel{+4}{\mathrm{S}}{\mathrm{O}}_2$

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

Phương trình hóa học:

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

Trong phản ứng oxi hóa – khử này FeS₂ là chất khử, O₂ là chất oxi hóa.

2/ $\stackrel{+4}{\mathrm{S}}{\mathrm{O}}_2+{\stackrel{0}{\mathrm{O}}}_2\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}},{\mathrm{V}}_2{\mathrm{O}}_5}{\to }\stackrel{+6}{\mathrm{S}}{\stackrel{-2}{\mathrm{O}}}_3$

$\left.\begin{array}{l}2\times \\ 1\times \end{array}\right|\begin{array}{c}\stackrel{+4}{\mathrm{S}}\to \stackrel{+6}{\mathrm{S}}+\text{ 2}\mathrm{e}\\ {\stackrel{0}{\mathrm{O}}}_2+4\mathrm{e}\to 2\stackrel{-2}{\mathrm{O}}\end{array}$

Phương trình hóa học:

2SO₂ + O₂ $\stackrel{{\mathrm{V}}_2{\mathrm{O}}_5,{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }$2SO₃

Trong phản ứng oxi hóa – khử này SO₂ là chất khử, O₂ là chất oxi hóa.

3/ SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Phản ứng này không phải là phản ứng oxi hóa - khử.

b) 1 tấn quặng chứa 60% FeS₂ (M = 120 g mol^-1)

Số mol FeS₂ trong 1 tấn quặng trên là: $\frac{{10}^6}{120}.\frac{60}{100}=$ 5000 mol

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

Dựa trên sơ đồ có số mol H₂SO₄ là 2.5000 = 10 000 mol.

Khối lượng H₂SO₄ thu được là:

98 × 10 000 = 980 000 gam = 980 kg = 0,98 tấn.

Khối lượng H₂SO₄ 98% thu được là: $\frac{0,98}{98}.100=1$tấn.

Do hiệu suất cả quá trình là 80% nên khối lượng H₂SO₄ 98% thực tế thu được là:

$1.\frac{80}{100}=0,8$ tấn.

c) Trong FeS₂ nguyên tố S có số oxi hóa -1, đề xuất công thức cấu tạo là:

Xem thêm các bài giải sách bài tập Hóa học 10 bộ Cánh diều hay, chi tiết khác: 

Bài 13.1 trang 37 SBT Hóa học 10: Phát biểu nào sau đây là đúng...

Bài 13.2 trang 37 SBT Hóa học 10: Phát biểu nào sau đây không đúng...

Bài 13.3 trang 37 SBT Hóa học 10: Số oxi hoá của chromium (Cr) trong Na₂CrO₄ là...

Bài 13.4 trang 37 SBT Hóa học 10: Số oxi hoá của carbon và oxygen trong C₂O₄^2- lần lượt là...

Bài 13.5 trang 37 SBT Hóa học 10: Số oxi hoá của Cl trong các chất NaOCl, NaClO₂, NaClO₃, NaClO₄ lần lượt là...

Bài 13.6 trang 37 SBT Hóa học 10: a) Xác định số oxi hoá của mỗi nguyên tử trong các chất hoá học hoặc các ion sau: NO₃^-; H₂PO₄^-; CaHAsO₄; Mg₂TiO_4...

Bài 13.7 trang 38 SBT Hóa học 10: Dựa vào công thức cấu tạo, hãy xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tố trong các hợp chất sau...

Bài 13.8* trang 38 SBT Hóa học 10: Magnetite là một loại sắt oxide có công thức Fe₃O₄ (còn gọi là oxit sắt từ)...

Bài 13.9 trang 38 SBT Hóa học 10: Những phát biểu nào sau đây đúng...

Bài 13.10 trang 39 SBT Hóa học 10: hững phát biểu nào sau đây không đúng...

Bài 13.11 trang 39 SBT Hóa học 10: Điền vào chỗ trống trong đoạn thông tin sau...

Bài 13.12 trang 39 SBT Hóa học 10: Trong công nghiệp, sulfuric acid được sản xuất từ quặng pirite sắt có thành phần chính là FeS₂, theo sơ đồ sau...

Bài 13.13 trang 39 SBT Hóa học 10: Trong những phản ứng hoá học xảy ra theo các phương trình dưới đây...

Bài 13.14 trang 40 SBT Hóa học 10: Hãy xác định chất bị khử, chất bị oxi hóa trong các phản ứng hóa học dưới đây...

Bài 13.15 trang 40 SBT Hóa học 10: Viết các phản ứng cho quá trình oxi hóa, quá trình khử và cân bằng các phản ứng sau...

Bài 13.16 trang 40 SBT Hóa học 10: Một số loại xe ô tô được trang bị một thiết bị an toàn là túi chứa một lượng...

Bài 13.17* trang 40 SBT Hóa học 10: Sự cháy của hydrocarbon trong oxygen...

Xem thêm lời giải sách bài tập Hóa học lớp 10 Cánh diều với cuộc sống hay, chi tiết khác: 

Bài 14: Phản ứng hóa học và enthalpy

Bài 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học

Bài 16: Tốc độ phản ứng hóa học

Bài 17: Nguyên tố và đơn chất halogen

Bài 18: Hydrogen halide và hydrohalic acid