Bài tập số 4, trang 50 SGK Hóa học 11 (Cánh Diều), là bài toán về chuỗi phản ứng hóa học điển hình mô phỏng quy trình sản xuất công nghiệp acid sulfuric ($\text{H}_2\text{SO}_4$) từ quặng pyrite ($\text{FeS}_2$). Việc hoàn thành và cân bằng các phương trình này giúp củng cố kiến thức về tính chất hóa học của lưu huỳnh và các hợp chất.
Viết phương trình hoá học của các phản ứng theo dãy chuyển hoá dưới đây.
FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4 → (NH4)2SO4.
Chuỗi phản ứng này bao gồm 4 giai đoạn cơ bản trong công nghiệp:
Chuyển hóa 1 ($\text{FeS}_2 \to \text{SO}_2$): Phản ứng đốt cháy quặng sulfide kim loại (pyrite) trong không khí.
Chuyển hóa 2 ($\text{SO}_2 \to \text{SO}_3$): Phản ứng oxi hóa $\text{SO}_2$ (cần điều kiện xúc tác và nhiệt độ, trong công nghiệp thường dùng $\text{V}_2\text{O}_5$).
Chuyển hóa 3 ($\text{SO}_3 \to \text{H}_2\text{SO}_4$): Tác dụng của $\text{SO}_3$ với nước (để tránh tạo sương mù acid, công nghiệp thường hòa tan trong $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc tạo oleum, sau đó pha loãng).
Chuyển hóa 4 ($\text{H}_2\text{SO}_4 \to (\text{NH}_4)_2\text{SO}_4$): Phản ứng trung hòa $\text{H}_2\text{SO}_4$ với $\text{NH}_3$ để tạo muối phân bón.
(1) 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2;
(2) 2SO2 + O2 –NO/NO2→ 2SO3
(3) SO3 + H2O → H2SO4;
(4) H2SO4 + 2NH3 → (NH4)2SO4.
Chuỗi phản ứng đã mô tả thành công các giai đoạn cơ bản trong quy trình sản xuất $\text{H}_2\text{SO}_4$ công nghiệp. Bắt đầu từ sự oxi hóa lưu huỳnh trong quặng $\text{FeS}_2$, tạo ra $\text{SO}_2$, sau đó là sự oxi hóa xúc tác $\text{SO}_2$ thành $\text{SO}_3$, và cuối cùng là sự tạo thành acid $\text{H}_2\text{SO}_4}$ và ứng dụng nó để sản xuất muối phân bón $(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4}$.
• Xem thêm: