Điều chế Fe từ FeS2 và FeSO4 từ FeS2

Đề bài: Từ quặng Pirit sắt và nước cũng với thiết bị và chất xúc tác có đủ. Các em hãy viết phương trình pahr ứng điều chế Fe và FeSO4.
Tóm tắt đề bài:
– Quặng Pirit sắt có công thức là FeS2
– Có nước, chất xúc tác và thiết bị cần thiết.
Yêu cầu:
– Điều chế Fe
– Điều chế FeSO4

1. Điều chế Fe

Để điều chế được sắt thì chúng ta có nhiều cách khác nhau nhưng trong yêu cầu này thì cách duy nhất chúng ta nghĩ tới là từ oxit của sắt tạo thành sắt mà từ oxit của sắt tạo thành sắt thì chỉ có cách là khử oxit sắt. Vậy cần chất khử chúng ta có thể chọn là gì ?
Từ nước, chúng ta điện phân được H2 và O2 một cách dễ dàng đúng không nào. Trang thiết bị cần thiết ở đây là bình điện phân và có điện nhé các em.
H2O điện phân thu được H2 và O2. Nguồn H2 và O2 ở đây có thể gọi là vô tận, dùng thoải mái luôn.
Sau khi thu được 2 ông trên thì chúng ta đốt Pirit sắt trong oxi thu được Fe2O3 và SO2
Tới đây, chúng ta xài H2 để khử oxit sắt như vậy là thu được Fe rồi. Quá trình trên được chúng tôi thự hiện qua phương trình phản ứng như sau:
H2O ↣ H2 + O2 (Phản ứng này điện phân nha)
FeS + O2 ↣ Fe2O3 + H2O (Phản ứng này đốt trong oxi dư nha nhiều oxi mà nên không có FeO hay Fe3O4 đâu)
Fe2O3 + H2 ↣ Fe + H2O (Cái này H2 dùng thoải mái nha, nên cũng không có FeO hay Fe3O4 đâu yên tâm nha)
Như vậy với 3 phản ứng chúng ta đã điều chế được sắt nguyên chất chính chuẩn rồi đây các em. Tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu phương pháp điều chế FeSO4 nhé.

2. Điều chế FeSO4

Để điều chế được FeSO4 thì chúng ta cần phải có Fe và cái gì đó chứa -SO4. Vậy thì, sắt đã có rồi còn -SO4 lấy được ở đâu bây giờ ?
Các em đừng lo, người ra đề cho chúng ta quặng sắt pirit là trong đó đã có lưu huỳnh, họ cho các thiết bị cần thiết để chúng ta điện phân nước lấy oxi và hidro và họ còn cho chúng ta sử dụng chất xúc tác thoải mái nhất có thể.
Vậy từ FeS2 ta có thể điều chế được hẳn H2SO4 luôn nhé các em. Phương trình mô tả như ở bên dưới đây nè
– FeS2 + O2 ↣ Fe2O3 + SO2 (Cái này kế thừa của cái trên nha, đốt cháy quặng sắt pirit thu được chất rắn và khi)
– SO2 + O2 ↣ SO3 (Thêm xúc tác là V2O5 với đun ở nhiệt độ 450 độ C cho thoải mái)
Sau khi thu được SO3 thì chúng ta dẫn luồng khí trên qua dung dịch nước tinh khiết và sau cùng chúng ta sẽ thu được dung dịch H2SO4 đấy các em nhé.
SO3 + H2O ↣ H2SO4

Thu được H2SO4 rồi thì chúng ta có thể điều chế FeSO4 thoải mái luôn với phương trình:
Fe + H2SO4 ↣ FeSO4 + H2O ( Có một vấn đề ở đây là sao chúng ta biết được nồng độ H2SO4 ở mức nào liệu nó có đưa đẩy được Fe lên tới tận hóa trị III hay không ?)
Thật ra thì ở lớp 8, các thầy cô cũng không nên đưa ra yêu cầu quá loằng ngoằng như vậy, nhưng phòng khi có người đặt ra câu hỏi trên thì chúng ta có thể nói chuyện theo hướng sau đây:
” Bằng phương pháp nghiệp vụ kiểm tra đầu vào, phần trăm của FeS có trong quặng và tính toán chi ly hiệu suất của các phản ứng mà chúng em có thể tính toán được H2SO4 thu được là bao nhiêu và tính được nồng độ của dung dịch H2SO4. Dựa vào mức nồng độ dung dịch đó, chúng em có thể điều chế được FeSO4 dễ dàng”

Tham khảo thêm:

• Điều chế Fe từ Fe2O3
• Điều chế Fe từ Fe3O4
• Điều chế Fe từ FeCl3
• Điều chế Fe từ FeSO4
• Điều chế Fe từ FeCl2
• Điều chế Fe từ Fe(OH)3
• Điều chế Fe từ FeS
• Điều chế Fe từ Fe(NO3)3