Cách điều chế H2SO4 từ FeS2?
Chúng tôi xin giới thiệu bài Cách điều chế H2SO4 từ FeS2? được VnDoc sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh học tốt môn Hóa học 11 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.
Điều chế H2SO4 từ FeS2?
I. Điều chế H2SO4 trong công nghiệp
Trong công nghiệp, sulfuric acid chủ yếu được sản xuất bằng phương pháp tiếp xúc, đi từ nguyên liệu chính là sulfur, quặng pyrite (chứa FeS2).
Phương pháp tiếp xúc gồm ba giai đoạn chính.
Giai đoạn 1: Sản xuất sulfur dioxide
Tuỳ thuộc vào nguồn nguyên liệu, sulfur dioxide được sản xuất bằng cách đốt cháy sulfur, pyrite hoặc quặng sulfide trong lò đốt bằng không khí.
S(g) + O2(g) 
\(\overset{t^{o} }{\rightarrow}\) SO2(g)
4FeS2(s) + 11O2(g) \(\overset{t^{o} }{\rightarrow}\) 2Fe2O3(s) + 8SO2(g)
Giai đoạn 2: Sản xuất sulfur trioxide
Oxi hoá sulfur dioxide bằng không khí dư ở nhiệt độ khoảng 450 oC, áp suất 1 – 2 bar, xúc tác vanadium(V) oxide (V2O5), hiệu suất đạt trên 98%:
2SO2(g) + O2(g) \(\overset{t^{o},V_{2}O_{5} }{\rightleftharpoons}\)2SO3(g)
Giai đoạn 3: Hấp thụ sulfur trioxide bằng sulfuric acid đặc, tạo ra oleum (hỗn hợp các acid có công thức chung dạng H2SO4.nSO3). Sau đó, pha loãng oleum vào nước thu được dung dịch sulfuric acid loãng.
II. Tính chất hóa học của sulfuric acid (H2SO4) loãng
Dung dịch sulfuric acid loãng có đầy đủ tính chất của một acid mạnh.
1. Làm đổi màu quỳ tím thành đỏ
2. Sulfuric acid tác dụng với nhiều kim loại
Sulfuric acid (H2SO4) loãng tác dụng với nhiều kim loại (Mg, Al, Zn, Fe,...) tạo thành muối sulfate và giải phóng khí hydrogen.
Ví dụ:
H2SO4 (loãng) + Mg → MgSO4 + H2
3H2SO4 (loãng) + 2Al → Al2(SO4)3 + 3H2
Chú ý: Các kim loại Hg, Cu, Ag, Au, Pt …không tác dụng với H2SO4 loãng.
Khi Fe tác dụng với H2SO4 loãng, sản phẩm thu được là muối iron(II).
H2SO4 (loãng) + Fe → FeSO4 + H2
3. Sulfuric acid tác dụng với base
Sulfuric acid tác dụng với base tạo thành muối sulfate và nước.
Ví dụ:
H2SO4 + Cu(OH)2 → CuSO4 + 2H2O
H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O
4. Sulfuric acid tác dụng với basic oxide
Sulfuric acid tác dụng với basic oxide tạo thành muối sulfate và nước.
Ví dụ:
H2SO4 + CuO → CuSO4 + H2O
H2SO4 + Na2O → Na2SO4 + H2O
5. Sulfuric acid tác dụng với một số muối
Sulfuric acid tác dụng với một số muối tạo thành muối sulfate và acid mới
Ví dụ:
MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + CO2 + H2O
III. Tính chất hóa học của sulfuric acid (H2SO4) đặc
1. Tính acid
Dung dịch sulfuric acid đặc có tính acid mạnh và khó bay hơi, được sử dụng để điều chế một số acid dễ bay hơi.
Ví dụ: Dung dịch sulfuric acid đặc được dùng trong công nghiệp để điều chế HF bằng cách tác dụng với quặng fluorite.
CaF2 + H2SO4 \(\overset{250^{o}C}{\rightarrow}\)CaSO4 + 2HF
2. Tính oxi hoá
Dung dịch sulfuric acid đặc thể hiện tính oxi hoá mạnh, nhất là khi đun nóng, kèm theo sự giảm số oxi hoá của nguyên tử sulfur:
S+6 + 2e → S+4;
S+6 + 6e → S0;
S+6 + 8e → S-2;
Dung dịch sulfuric acid đặc, nóng oxi hoá được nhiều kim loại, phi kim và hợp chất.
Ví dụ:
Cu + 2H2SO4 \(\overset{t^{o} }{\rightarrow}\) CuSO4 + SO2 + 2H2O
C + 2H2SO4 \(\overset{t^{o} }{\rightarrow}\) CO2 + 2SO2 + 2H2O
2KBr + 2H2SO4 \(\overset{t^{o} }{\rightarrow}\) Br2 + SO2 + 2H2O + K2SO4
3. Tính háo nước
Dung dịch sulfuric acid hấp thụ nước rất mạnh. Nó có khả năng chiếm nước hoặc chiếm các nguyên tố O và H (thành phần của nước) trong nhiều hợp chất. Ví dụ:
Cn(H2O)m (s) \(\overset{H_{2} SO_{4}đn}{\rightarrow}\)nC(s) + mH2O(l)
C(s) + 2H2SO4(aq) → CO2(g) + 2SO2(g) + 2H2O(l)
Vì vậy, các hợp chất Cn(H2O)m bị than hóa do phản ứng tạo carbon. Một phần carbon sẽ tiếp tục bị oxi hóa bởi acid tạo thành khí.
Khi bị dính dung dịch sulfuric acid đặc, vùng cơ thể bị tiếp xúc với acid sẽ bị tổn thương nặng do các tế bào bị mất nước, oxi hóa mạnh, bị đốt nóng từ lượng nhiệt lớn phát ra. Vì vậy cần hết sức thận trọng khi sử dụng dung dịch sulfuric acid đặc.
----------------------------------------
