Cân bằng phản ứng sau: FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
1. Phương trình đốt cháy quặng pirit
4FeS2 + 11O2 –> 2Fe2O3 + 8SO2↑
– Điều kiện phản ứng FeS2 thành SO2:
Phản ứng này xảy ra dưới điều kiện cụ thể, chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ.
– Cách tiến hành phản ứng FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2:
Để thực hiện phản ứng này, chúng ta sử dụng phương pháp đốt cháy quặng pirit ở nhiệt độ cao.
– Hiện tượng hóa học:
Khi phản ứng xảy ra, chúng ta quan sát sự hình thành màu nâu đỏ của sắt (III) oxit Fe2O3. Đây là
dấu hiệu cụ thể cho sự biến đổi hóa học trong quá trình phản ứng.
2. Tìm hiểu về FeS2 và O2
2.1. Tìm hiểu về FeS2 a. Khái niệm:
– Định nghĩa: Pirit sắt, còn gọi là FeS2, là một hợp chất của sắt với công thức hóa học FeS2. Nó
có bề ngoài có ánh kim loại và màu vàng từ sáng đến tối. Khi tiếp xúc với lửa hoặc một nguồn
nhiệt đủ cao như đá lửa, pirit sắt sẽ phát ra tia lửa.
– Công thức phân tử: FeS2
– Công thức cấu tạo: S-Fe-S.
b. Tính chất vật lí:
– Pirit sắt tồn tại dưới dạng chất rắn và có bề ngoại có ánh kim loại, thường xuất hiện với màu vàng đồng.
– Đặc điểm quan trọng, chất này không tan trong nước.
c. Tính chất hóa học:
Tính chất hóa học của muối pirit sắt:
– Pirit sắt thể hiện tính khử mạnh mẽ khi tiếp xúc với các chất oxi hóa.
– Nó tham gia vào phản ứng với axit như sau:
FeS2 + 8HNO3 → 2H2O + 2H2SO4 + 5NO + Fe(NO3)3
FeS2 + 2HCl → FeCl2 + H2S + S
– Pirit sắt cũng có khả năng phản ứng với oxi:
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
d. Ứng dụng của FeS2:
Các ứng dụng của pirit sắt bao gồm:
- Bánh xe đánh lửa: Pirit sắt thường được sử dụng để làm các bánh xe đánh lửa trong các loại súng cổ.
- Sản xuất sulfur dioxide: Pirit sắt có thể được sử dụng trong sản xuất sulfur dioxide, có các ứng
dụng trong công nghiệp sản xuất giấy và axit sulfuric. Tuy nhiên, vai trò của pirit sắt trong các ứng
dụng này đang suy giảm theo thời gian.
2.2. Tìm hiểu về O2 a.Khái niệm:
Khí O2, là nguyên tố thứ 8 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố, có phân tử O2 và thể hiện khả
năng tồn tại dưới dạng chất lỏng ở nhiệt độ cực thấp.
O2 chiếm khoảng 21% thể tích của khí quyển, và may mắn thay, tỷ lệ này nằm trong khoảng từ
17% - 25%, là một mức đủ quan trọng cho sự sống của nhiều sinh vật. Tuy nhiên, tính cháy nổ của
oxy đã tạo ra mối quan tâm đối với sự an toàn.
O2 tinh khiết đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực y học, sản xuất, và hàng không vũ trụ trong
thế giới hiện đại. Sự quan trọng của oxy vượt xa khỏi việc duy trì hô hấp của con người và động vật.
Tất cả các tế bào sống liên quan đến O2, bởi vì con người và các tế bào sống khác cần O2 liên tục
để tồn tại; nếu không, chúng sẽ chết chỉ trong vài phút. Một khu vực rộng lớn của tế bào bị thiếu
O2 có thể gây chết hoặc gây tổn thương mô.
O2, được Joseph Priestly phát hiện vào năm 1774, chủ yếu được sử dụng trong quá trình đốt cháy
và luyện kim. Nó đòi hỏi nhiệt độ cực cao để tạo ra các phản ứng hóa học quan trọng trong lĩnh vực này.
b.Tính chất vật lí:
- Oxi không có màu sắc, không có mùi, và ít tan trong nước.
- Với phân tử khối bằng 32, oxi nặng hơn không khí.
- Khi oxi được làm lỏng ở nhiệt độ -183 ºC, nó sẽ có màu xanh nhạt và có thể bị nam châm hút.
c.Tính chất hóa học:
* Oxy và phản ứng với kim loại:
– Oxy có khả năng tương tác với hầu hết các kim loại dưới tác động của nhiệt độ, tạo ra oxit (ngoại
trừ một số kim loại như vàng (kí hiệu: Au) và bạch kim (kí hiệu: Pt), không phản ứng với oxy).
* Oxy và phản ứng với phi kim:
– Oxy cũng có khả năng phản ứng trực tiếp với hầu hết các phi kim, ngoại trừ nhóm halogen (bao
gồm Fluorine, Clo, Brom, Iot và Astatin), không phản ứng với oxy và tạo ra các oxit axit.
* Oxy và phản ứng với các hợp chất khác:
– Oxy cũng có thể tham gia vào các phản ứng với các chất khử hoặc các hợp chất hữu cơ, tạo ra các hợp chất mới.
d. Ứng dụng của O2
Các ứng dụng của oxy có thể được chia thành ba lĩnh vực chính:
* Sử dụng trong Sinh lý và Y tế:
- Oxy đóng vai trò quan trọng trong quá trình hô hấp, hỗ trợ cung cấp năng lượng cho cơ thể từ thức ăn.
- Bình chứa khí nén được sử dụng ở độ cao cao để duy trì áp suất oxy trong không khí đủ để hỗ
trợ sinh hoạt con người.
- Oxy cần thiết cho bệnh nhân trong quá trình phẫu thuật và trong máy thở y tế để duy trì chức năng cơ bản của họ.
- Nó cũng có thể được sử dụng làm chất khử trùng để tiêu diệt vi khuẩn trong môi trường khí.
* Sử dụng trong Công nghiệp:
- Oxy làm nền cho phản ứng chuyển đổi carbon thành khí carbon dioxide trong luyện thép, đặc biệt trong lò cao.
- Nó tham gia vào các quá trình kim loại và hàn cắt ở nhiệt độ cao, như trong mỏ hàn.
* Sử dụng trong Không gian và Công nghệ Cao:
- Oxy lỏng được sử dụng rộng rãi trong tên lửa như chất oxy hóa để tạo lực đẩy mạnh mẽ.
- Nó cũng được sử dụng để phân hủy các hợp chất hydrocarbon thông qua quá trình đun nóng,
tạo ra các sản phẩm như axetylen, propylen, và etylen.
- Trong các ứng dụng khác, oxy được sử dụng trong xử lý nước thải, sản xuất năng lượng điện
và nhiều quá trình sản xuất như epoxy ethane và chloroethene.
- Khí oxy cũng được sử dụng rộng rãi trong hàn cắt kim loại bằng oxy-axetylen.
Tổng hợp lại, oxy có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm y tế, công nghiệp và công
nghệ cao, đóng góp vào sự phát triển và sự sống của con người.
3. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1: Trong số các chất sau: FeS, FeS2, FeO, Fe2O3, chất chứa hàm lượng sắt lớn nhất là: A. FeS B. FeS2 C. FeO D. Fe2O3 Đáp án D
Giải thích: Hàm lượng sắt cao nhất nằm trong chất Fe2O3 (oxit sắt III) vì công thức này chứa sắt
ở dạng oxit với hóa trị III.
Câu 2: Để nhận biết khí O2 và O3 ta sử dụng hóa chất nào dưới đây?
A. Dung dịch KI và hồ tinh bột B. Kim loại Fe C. Đốt cháy cacbon D. Tác dụng với SO2 Đáp án A
Giải thích: Để nhận biết khí O2 và O3, ta sử dụng dung dịch KI và hồ tinh bột. Khí O3 sẽ tạo ra
màu xanh khi tác động lên dung dịch này, trong khi khí O2 sẽ không làm thay đổi màu sắc của dung dịch.
Câu 3: Dãy các chất nào dưới đây tác dụng với dung dịch axit sulfuric loãng? A. Fe2O3, CuO, Al2O3, MgO B. Fe2O3, CuO, Al2O3, CO C. P2O5, CuO, Al2O3, MgO D. P2O5, CuO, SO3, MgO Đáp án A
Giải thích: Dãy các chất tác dụng với dung dịch axit sulfuric loãng là Fe2O3, CuO, Al2O3, MgO.
Các phản ứng tương ứng là:
Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O
Câu 4: Oxit nào dưới đây khi tác dụng với nước tạo ra dung dịch có pH > 7? A. CO2 B. SO2 C. CaO D. P2O5 Đáp án C
Giải thích: Oxit CaO (oxit canxi) tác dụng với nước để tạo thành Ca(OH)2 (hidroxit canxi), một
dung dịch có tính kiềm và có pH > 7.
Câu 5: Để nhận biết 3 khí không màu: SO2, O2, H2 đựng trong 3 lọ mất nhãn ta dùng gì: A. Giấy quỳ tím ẩm
B. Giấy quỳ tím ẩm và dùng que đóm cháy dở còn tàn đỏ
C. Than hồng trên que đóm
D. Dẫn các khí vào nước vôi trong Đáp án B
Giải thích: Để nhận biết 3 khí này, bạn có thể sử dụng giấy quỳ tím ẩm.
- SO2 (khí lưu huỳnh dioxide) tan trong nước tạo dung dịch axit sulfurous, làm cho giấy quỳ tím chuyển sang màu đỏ.
- O2 (khí oxi) không ảnh hưởng đến màu sắc của giấy quỳ tím.
- H2 (khí hydro) không tác động lên giấy quỳ tím.
Ngoài ra, bạn cũng có thể sử dụng que đóm để kiểm tra:
- SO2 cháy trong không khí để tạo ra SO3 và tạo hiện tượng cháy màu xanh đỏ trên que đóm.
- O2 không tạo hiện tượng cháy màu đỏ trên que đóm.
- H2 cháy để tạo nên hiện tượng cháy màu xanh đỏ trên que đóm