Cân bằng phương trình hóa học: Fe + S → FeS | Fe chuyển thành FeS | S chuyển thành FeS

1. Cân bằng phương trình hóa học: Fe + S → FeS | Fe chuyển thành FeS | S chuyển thành FeS

- Phương trình phản ứng là:

Fe+S→FeS↓màu đen

– Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ cao là cần thiết.

– Cách thực hiện phản ứng: Đặt sắt vào bột lưu huỳnh và đốt nóng hỗn hợp.

– Hiện tượng nhận biết phản ứng: Khi đốt nóng hỗn hợp, lưu huỳnh nóng chảy và tạo ra ánh sáng rực rỡ. Quá trình này tạo ra một chất màu đen, làm môi trường xung quanh trở nên tối hơn. Phản ứng tỏa nhiều nhiệt, cho thấy tính exothermic của nó.

2. Tìm hiểu về Fe và S

2.1. Khám phá về Fe

Sắt, ký hiệu hóa học là Fe và có số nguyên tử 26, thuộc phân nhóm VIIIB và chu kỳ 4 trong bảng tuần hoàn. Trên Trái Đất, sắt phổ biến trong lớp vỏ và lõi của hành tinh. Dưới đây là một số thông tin về sắt:

- Ký hiệu hóa học: Fe.

- Nguyên tử khối: 56.

- Khối lượng riêng: 7.86 g/cm³.

- Điểm nóng chảy: 1539 °C.

- Khối lượng nguyên tử: 55.845u.

- Số electron phân bổ trên các lớp: 2, 8, 14, 2.

- Số nguyên tử: 26.

Đặc điểm vật lý của sắt:

Sắt là kim loại màu trắng xám, dẻo dai và dễ chế tạo. Nó có nhiệt độ nóng chảy cao, lên tới 1539 °C, dẫn nhiệt và điện tốt, đồng thời có tính từ tính.

Đặc điểm hóa học của sắt:

– Phản ứng với phi kim:

Khi được nung nóng, sắt phản ứng với hầu hết các phi kim. Ví dụ, phản ứng với oxi tạo thành Fe3O4 theo phương trình: 3Fe + 2O2 → Fe3O4, trong đó Fe3O4 là oxit sắt từ, kết hợp giữa FeO và Fe2O3. Sắt cũng phản ứng với clorin (Cl2) tạo ra muối FeCl3 theo phương trình: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3.

– Phản ứng với axit:

+ Sắt phản ứng với axit HCl và H2SO4 loãng, tạo muối sắt (II) và giải phóng khí hydro:

Fe + 2HCl (loãng) → FeCl2 + H2 ↑

Fe + 2H2SO4 (loãng) → FeSO4 + H2 ↑

Lưu ý: Sắt (Fe) không phản ứng với axit HNO3 đặc nguội và axit H2SO4 đặc nguội vì ở nhiệt độ bình thường, sắt hình thành lớp oxit bảo vệ, không bị hòa tan.

Sắt phản ứng với HNO3 đặc nóng và H2SO4 đặc nóng để tạo thành muối sắt III:

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

Fe + 6HNO3 (đặc, nóng) → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

– Phản ứng với dung dịch muối:

Khi sắt phản ứng với muối của kim loại yếu hơn, sản phẩm tạo thành là một muối mới và kim loại được giải phóng.

Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4

– Phản ứng với nước:

Sắt phản ứng với nước khi được đun nóng ở nhiệt độ cao.

3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (< 570°C)

Fe + H2O → FeO + H2 (> 570°C)

Ứng dụng của sắt:

– Sắt đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ các nhu cầu hàng ngày đến các quy trình công nghiệp. Các ứng dụng của sắt rất đa dạng bao gồm:

– Đồ gia dụng: Sắt được sử dụng trong bàn ghế, thùng rác, kệ sắt và các móc treo đồ dùng như máy giặt, máy xay, máy cắt, v.v.

– Ngoại thất và nội thất: Sắt có mặt trong cầu thang, cửa sắt, cổng sắt, lan can, hàng rào, tủ sắt, kệ sắt, phụ kiện cửa, và trụ đèn.

– Ngành giao thông: Sắt cấu thành các cầu vượt, đường ray xe lửa, cột đèn đường, và khung của một số phương tiện giao thông.

– Ngành xây dựng: Sắt là thành phần chính trong giàn giáo, chốt, trụ, và lưới an toàn.

– Ngành cơ khí: Sắt là nguyên liệu chính cho phụ tùng máy móc và thiết bị, đồng thời là vật liệu quan trọng trong gia công cơ khí, đặc biệt cho các sản phẩm theo yêu cầu khách hàng.

2.2. Khám phá về lưu huỳnh

Lưu huỳnh (S) là một nguyên tố hóa học độc đáo, còn gọi là Sulfur. Nó thuộc chu kỳ 3, nhóm VIA trong bảng tuần hoàn, có ký hiệu S, số nguyên tử 16, cấu hình electron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4, và độ âm điện là 2,58.

Đặc điểm vật lý của lưu huỳnh bao gồm:

– Lưu huỳnh xuất hiện màu vàng khi ở dạng rắn và không hòa tan trong nước, nhưng dễ hòa tan trong các dung môi hữu cơ như benzen và rượu.

– Lưu huỳnh dẫn nhiệt và dẫn điện kém.

– Lưu huỳnh có hai dạng chính: lưu huỳnh α dạng tà phương (hay lưu huỳnh β đơn tà) và dạng vô định hình (lưu huỳnh dẻo).

– Khi được đun nóng, lưu huỳnh sôi ở 444,6°C và tạo thành hơi có màu đỏ nâu. Nếu làm nguội nhanh chóng, hơi lưu huỳnh sẽ chuyển thành bột mịn gọi là lưu huỳnh hoa.

– Lưu huỳnh nóng chảy ở 112,8°C, chỉ cao hơn một chút so với nhiệt độ sôi của nước. Khi đun nóng đến 187°C, lưu huỳnh có màu vàng nâu và trở nên đặc hơn, được gọi là lưu huỳnh dẻo.

Tính chất hóa học của lưu huỳnh:

– Phản ứng với kim loại.

+ Lưu huỳnh có khả năng phản ứng với nhiều kim loại khi được đun nóng. Ví dụ, khi đun hỗn hợp bột sắt và bột lưu huỳnh, phản ứng xảy ra mạnh mẽ và tỏa nhiệt: Fe + S → FeS

+ Phản ứng của lưu huỳnh với nhôm hoặc kẽm cũng rất mạnh và kèm theo hiện tượng loé sáng. Dây đồng mảnh có thể cháy trong hơi lưu huỳnh, tạo ra CuS màu đen.

+ Thuỷ ngân phản ứng với lưu huỳnh ở nhiệt độ phòng, tạo thành HgS: Hg + S → HgS

+ Các hợp chất của lưu huỳnh với kim loại thuộc loại muối, gọi là sunfua (ví dụ: FeS – sắt sunfua, Al2S3 – nhôm sunfua, …).

– Phản ứng với hydro.

+ Lưu huỳnh cũng có thể phản ứng trực tiếp với hydro. Khi dẫn hydro vào ống nghiệm chứa lưu huỳnh đang sôi, ở đầu ống dẫn khí xuất hiện mùi trứng thối, đó là khí hydro sunfua: H2 + S → H2S

– Phản ứng với phi kim.

+ Lưu huỳnh phản ứng với hầu hết các phi kim, trừ nitơ và iot.

+ Khi cháy trong không khí, lưu huỳnh tạo ra ngọn lửa màu xanh và sinh ra lưu huỳnh (iv) oxit: S + O2 → SO2

+ Trong các oxit SO2 và SO3, do độ âm điện của lưu huỳnh (2,5) nhỏ hơn oxi, liên kết cộng hoá trị giữa oxi và lưu huỳnh có tính cực. Số oxi hoá của lưu huỳnh trong các oxit này là +4 và +6.

– Phản ứng với các chất oxi hóa khác.

Ví dụ: 3S + 2KClO3 → 2KCl + 3SO2

S + 6HNO3 (đặc) → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O.

Ứng dụng của lưu huỳnh:

Lưu huỳnh có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Trong công nghiệp, nó chủ yếu được dùng để sản xuất axit sulfuric. Lưu huỳnh cũng được sử dụng rộng rãi trong việc chế tạo cao su, giúp tăng cường độ bền và tính đàn hồi của sản phẩm. Khi kết hợp với cao su, lưu huỳnh tạo ra ebonit, một loại cao su cách điện. Thêm vào đó, lưu huỳnh còn đóng vai trò quan trọng trong nông nghiệp để trừ sâu, sản xuất thuốc súng đen, thuốc đánh lửa cho diêm, và chế biến mỡ để điều trị bệnh da và nhiều ứng dụng khác.

3. Bài tập áp dụng

Bài 1: Điều kiện cần để phản ứng giữa Fe và S xảy ra là

A. Nhiệt độ cao

B. Có xúc tác

C. Áp suất lớn

D. Tất cả A; B; C

Đáp án: A

Bài 2: Cho kim loại X phản ứng với S khi nung nóng để tạo chất Y. Khi Y phản ứng với dung dịch HCl, sinh ra khí Z có mùi trứng thối. X là kim loại nào?

A. Cu

B. Fe

C. Pb

D. Ag

Đáp án: B

Các muối sunfua không tan trong HCl và H₂SO₄ loãng bao gồm CuS, PbS, Ag₂S.

Bài 3: Phản ứng nào dưới đây tạo ra muối sắt (II) sunfua?

A. Sắt (II) clorua phản ứng với dung dịch hidrosunfua.

B. Sắt tương tác với dung dịch natrisunfua.

C. Sắt phản ứng với đồng sunfua khi nung nóng.

D. Sắt phản ứng với bột lưu huỳnh khi đun nóng.

Đáp án: D

FeCl₂ không tương tác với H₂S.

Bài 4:

Trong các phản ứng hóa học dưới đây, số phản ứng mà lưu huỳnh thể hiện tính khử là:

S + O2 → SO2

S + 3F2 → SF6

S + Hg → HgS

S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

Đáp án: 3

Bài 5:

Cấu hình electron của lưu huỳnh ở trạng thái kích thích khi tạo SO2 là:

A. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

B. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 3d1

C. 1s2 2s2 2p6 3s

D. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 3d2

E. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 3d2

Đáp án: B

Bài viết của Mytour đã cung cấp thông tin về cân bằng phương trình hóa học Fe + S → FeS | Fe chuyển thành FeS | S chuyển thành FeS. Cảm ơn bạn đọc đã theo dõi!