Buzz
1. Phương trình cháy quặng pirit
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2↑
– Điều kiện phản ứng để chuyển FeS2 thành SO2:
Phản ứng này diễn ra trong điều kiện cụ thể, chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ.
– Cách thực hiện phản ứng FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2:
Để thực hiện phản ứng này, chúng ta đốt cháy quặng pirit ở nhiệt độ cao.
– Hiện tượng hóa học quan sát được:
Trong quá trình phản ứng, chúng ta sẽ thấy sự xuất hiện của màu nâu đỏ từ sắt (III) oxit Fe2O3. Đây là dấu hiệu cho thấy sự thay đổi hóa học đang diễn ra.
2. Khám phá FeS2 và O2
2.1. Khám phá FeS2
a. Định nghĩa:
– Pirit sắt, hay FeS2, là hợp chất sắt với công thức hóa học FeS2. Nó có màu vàng kim loại, từ sáng đến tối, và phát ra tia lửa khi tiếp xúc với lửa hoặc nguồn nhiệt cao như đá lửa.
– Công thức phân tử: FeS2
– Công thức cấu tạo: S-Fe-S.
b. Đặc điểm vật lý:
– Pirit sắt ở dạng rắn, có ánh kim loại và thường có màu vàng đồng.
– Quan trọng, pirit sắt không hòa tan trong nước.
c. Đặc điểm hóa học:
Các tính chất hóa học của pirit sắt:
– Pirit sắt có khả năng khử mạnh khi tiếp xúc với các chất oxy hóa.
– Nó phản ứng với axit theo các phương trình sau:
FeS2 + 8HNO3 → 2H2O + 2H2SO4 + 5NO + Fe(NO3)3
FeS2 + 2HCl → FeCl2 + H2S + S
– Pirit sắt còn có thể phản ứng với oxy:
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
d. Ứng dụng của FeS2:
Pirit sắt có các ứng dụng như sau:
- Bánh xe đánh lửa: Thường được sử dụng để chế tạo bánh xe đánh lửa cho các loại súng cổ.
- Sản xuất sulfur dioxide: Pirit sắt được dùng trong sản xuất sulfur dioxide, phục vụ trong công nghiệp giấy và axit sulfuric. Tuy nhiên, sự sử dụng của pirit sắt trong các lĩnh vực này đang giảm dần.
2.2. Khám phá O2
a. Định nghĩa:
Khí O2, nguyên tố thứ 8 trong bảng tuần hoàn, có phân tử O2 và có thể tồn tại dưới dạng lỏng ở nhiệt độ rất thấp.
O2 chiếm khoảng 21% thể tích khí quyển, và tỷ lệ này từ 17% đến 25% đủ cho sự sống của nhiều sinh vật. Tuy nhiên, tính dễ cháy của oxy đặt ra vấn đề về an toàn.
O2 tinh khiết có vai trò quan trọng trong y học, sản xuất và hàng không vũ trụ. Sự cần thiết của oxy không chỉ để duy trì sự sống của con người và động vật mà còn trong nhiều ứng dụng khác.
Tất cả các tế bào sống đều cần O2 để duy trì sự sống, vì con người và các sinh vật khác cần O2 liên tục; thiếu O2 trong vài phút có thể dẫn đến cái chết hoặc tổn thương mô. Một vùng tế bào thiếu O2 nghiêm trọng có thể gây tử vong hoặc hỏng hóc mô.
O2, được phát hiện bởi Joseph Priestly vào năm 1774, chủ yếu được sử dụng trong đốt cháy và luyện kim. Nó yêu cầu nhiệt độ rất cao để kích hoạt các phản ứng hóa học quan trọng trong các lĩnh vực này.
b. Đặc điểm vật lý:
- Oxy không màu, không mùi và ít hòa tan trong nước.
- Với phân tử khối 32, oxy nặng hơn không khí.
- Khi oxy được làm lỏng ở nhiệt độ -183 ºC, nó có màu xanh nhạt và có thể bị từ tính.
c. Đặc điểm hóa học:
* Oxy và phản ứng với kim loại:
– Oxy phản ứng với hầu hết các kim loại khi có nhiệt, tạo thành các oxit, trừ một số kim loại như vàng (Au) và bạch kim (Pt) không phản ứng với oxy.
* Oxy và phản ứng với phi kim:
– Oxy có khả năng phản ứng với hầu hết các phi kim, trừ nhóm halogen (Fluor, Clo, Brom, Iot và Astatin) mà không tạo ra oxit axit.
* Oxy và phản ứng với các hợp chất khác:
– Oxy có thể tương tác với các chất khử hoặc hợp chất hữu cơ, tạo thành các hợp chất mới.
d. Ứng dụng của O2:
Oxy được ứng dụng chủ yếu trong ba lĩnh vực chính:
* Ứng dụng trong Sinh lý và Y tế:
- Oxy giữ vai trò thiết yếu trong quá trình hô hấp, cung cấp năng lượng cho cơ thể từ thực phẩm.
- Bình chứa oxy nén được dùng ở độ cao lớn để đảm bảo áp suất oxy trong không khí phù hợp cho sự sống của con người.
- Oxy là yếu tố cần thiết cho bệnh nhân trong phẫu thuật và máy thở, giúp duy trì các chức năng sống cơ bản.
- Oxy cũng được dùng làm chất khử trùng để tiêu diệt vi khuẩn trong không khí.
* Ứng dụng trong Công nghiệp:
- Oxy là chất xúc tác trong quá trình chuyển đổi carbon thành khí carbon dioxide trong luyện thép, đặc biệt tại lò cao.
- Nó tham gia vào các kỹ thuật hàn cắt và chế tạo kim loại ở nhiệt độ cao, như trong hàn bằng khí.
* Ứng dụng trong Không gian và Công nghệ Cao:
- Oxy lỏng được sử dụng phổ biến trong động cơ tên lửa như một chất oxy hóa để tạo ra lực đẩy mạnh mẽ.
- Oxy còn được sử dụng để phân hủy các hợp chất hydrocarbon qua quá trình nung nóng, tạo ra các sản phẩm như axetylen, propylen và etylen.
- Trong các ứng dụng khác, oxy hỗ trợ trong xử lý nước thải, sản xuất điện và nhiều quá trình chế tạo như epoxy ethane và chloroethene.
- Khí oxy cũng được dùng phổ biến trong hàn cắt kim loại với phương pháp oxy-axetylen.
Tóm lại, oxy giữ vai trò thiết yếu trong nhiều lĩnh vực, từ y tế đến công nghiệp và công nghệ cao, góp phần vào sự tiến bộ và sự sống của con người.
3. Bài tập ứng dụng liên quan
Câu 1: Trong các hợp chất sau: FeS, FeS2, FeO, Fe2O3, hợp chất nào chứa lượng sắt cao nhất?
A. FeS
B. FeS2
C. FeO
D. Fe2O3
D. Fe2O3
Giải thích: Chất Fe2O3 (oxit sắt III) có hàm lượng sắt cao nhất vì chứa sắt ở hóa trị III trong công thức.
Câu 2: Để phân biệt khí O2 và O3, chúng ta dùng hóa chất nào dưới đây?
A. Dung dịch KI và hồ tinh bột
B. Kim loại Fe
C. Đốt cháy carbon
D. Phản ứng với SO2
Đáp án A
Giải thích: Để phân biệt khí O2 và O3, sử dụng dung dịch KI và hồ tinh bột. Khi gặp khí O3, dung dịch sẽ chuyển sang màu xanh, còn khí O2 không làm thay đổi màu sắc của dung dịch.
Câu 3: Các chất nào dưới đây phản ứng 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: Các chất phản ứng với dung dịch axit sulfuric loãng là Fe2O3, CuO, Al2O3, và MgO. Các phản ứng tương ứng với các chất này 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 sau đây khi phản ứng với nước sẽ tạo ra dung dịch có pH lớn hơn 7?
A. CO2
B. SO2
C. CaO
D. P2O5
Đáp án C
Giải thích: Oxit canxi (CaO) khi phản ứng với nước tạo thành dung dịch Ca(OH)2 (hidroxit canxi), có tính kiềm và pH lớn hơn 7.
Câu 5: Để phân biệt ba khí không màu SO2, O2, H2 trong ba lọ không nhãn, ta cần sử dụng phương pháp nào?
A. Giấy quỳ tím ẩm
B. Giấy quỳ tím ẩm kết hợp với que đóm cháy dở còn tàn đỏ
C. Que đóm với than hồng
D. Dẫn khí qua nước vôi trong
Đáp án B
Giải thích: Để phân biệt ba khí này, bạn nên dùng giấy quỳ tím ẩm.
- Khí SO2 (lưu huỳnh dioxide) hòa tan trong nước, tạo ra dung dịch axit sulfurous, làm giấy quỳ tím chuyển sang màu đỏ.
- Khí O2 (oxi) không làm thay đổi màu giấy quỳ tím.
- Khí H2 (hydro) không có tác động với giấy quỳ tím.
Bạn cũng có thể dùng que đóm để kiểm tra các khí như sau:
- Khí SO2 khi tiếp xúc với không khí sẽ tạo ra SO3, làm que đóm phát sáng với màu xanh đỏ.
- Khí O2 không làm que đóm phát sáng màu đỏ.
- Khi cháy, khí H2 tạo ra hiện tượng sáng màu xanh đỏ trên que đóm.
Đây là toàn bộ thông tin bài viết của Mytour về cân bằng phản ứng FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2. Cảm ơn quý độc giả đã theo dõi và quan tâm!
