Question

2) Cho sơ đồ :

FeS₂ \(^{\left(1\right)}=>\) SO₂ \(^{\left(2\right)}=>\) SO₃ \(^{\left(3\right)}=>\) H₂SO₄

a) Hoàn thành sơ đồ .

b) Từ 500 kg gam quặng Pirit sắt chứa 90% FeS₂ thì điều chế được bao nhiêu V _{dd H2SO4 18%} ( D = 1,8 g/ml) ?

Biết H _{phản ứng (1)} = 80%

H _{phản ứng (2)} = 75%

H _{phản ứng (3)} = 100%

Answer 1

Sơ đồ chuyển hóa được mô tả như sau: FeS2 (1)​ SO2 (2)​ SO3 (3)​ H2SO4

Các phương trình hóa học tương ứng:

Phản ứng (1): Nung quặng pirit sắt trong không khí để tạo ra lưu huỳnh đioxit (SO2) và sắt(III) oxit (Fe2O3).4FeS2​+11O2​t∘​2Fe2​O3​+8SO2​

Phản ứng (2): Oxi hóa SO2 bằng O2 (xúc tác V2O5, nhiệt độ) để tạo ra lưu huỳnh trioxit (SO3).2SO2​+O2​V2​O5​,t∘​2SO3​

Phản ứng (3): Hấp thụ SO3 bằng nước để tạo ra axit sunfuric (H2SO4).SO3​+H2​O→H2​SO4​

Khối lượng quặng pirit là 500 kg. Tỷ lệ FeS2 trong quặng là 90%. Khối lượng FeS2 tinh khiết là: mFeS2​​=500 kg×90%=450 kg

Phân tử khối của FeS2 là: MFeS2​​=56+2×32=120 g/mol

Đổi khối lượng FeS2 ra gam để tính số mol: mFeS2​​=450 kg=450000 g nFeS2​​=120450000​=3750 mol

heo phương trình phản ứng (1): 4FeS2​+11O2​→2Fe2​O3​+8SO2​ Từ 4 mol FeS2 tạo ra 8 mol SO2, suy ra tỉ lệ mol là nSO2​​=2×nFeS2​​. Số mol SO2 lý thuyết là: nSO2​ (lyˊ​ thuyeˆˊt)​=2×3750=7500 mol

Hiệu suất phản ứng (1) là H = 80%. Số mol SO2 thực tế thu được là: nSO2​ (thực teˆˊ)​=7500×80%=6000 mol

Theo phương trình phản ứng (2): 2SO2​+O2​→2SO3​ Từ 2 mol SO2 tạo ra 2 mol SO3, suy ra tỉ lệ mol là nSO3​​=nSO2​​. Số mol SO3 lý thuyết là: nSO3​ (lyˊ​ thuyeˆˊt)​=6000 mol

Hiệu suất phản ứng (2) là H = 75%. Số mol SO3 thực tế thu được là: nSO3​ (thực teˆˊ)​=6000×75%=4500 mol

Theo phương trình phản ứng (3): SO3​+H2​O→H2​SO4​ Từ 1 mol SO3 tạo ra 1 mol H2SO4, suy ra tỉ lệ mol là nH2​SO4​​=nSO3​​. Hiệu suất phản ứng (3) là H = 100%, do đó số mol H2SO4 thu được bằng số mol SO3 thực tế. nH2​SO4​​=4500 mol

Phân tử khối của H2SO4 là: MH2​SO4​​=2×1+32+4×16=98 g/mol

Khối lượng H2SO4 tinh khiết là: mH2​SO4​​=nH2​SO4​​×MH2​SO4​​=4500×98=441000 g Đổi sang kg: mH2​SO4​​=441 kg

Khối lượng dung dịch H2SO4 là: mdd​=C%mH2​SO4​​​=18%441 kg​=0,18441​=2450 kg

Sử dụng công thức liên hệ giữa khối lượng riêng (D), khối lượng (m) và thể tích (V): V=Dm​ Với: m=2450 kg=2450000 g D=1,8 g/ml Vdd​=1,8 g/ml2450000 g​≈1361111,11 ml Đổi sang lít: Vdd​=1361,11 lıˊt Đổi sang mét khối: Vdd​=1,36 m3

Vậy, từ 500 kg quặng pirit sắt chứa 90% FeS2, có thể điều chế được khoảng 1361,11 lít dung dịch H2SO4 18% (có D = 1,8 g/ml).