1. Cân bằng phương trình hoá học Fe + S → FeS | Fe ra FeS | S ra FeS
- Phương trình phản ứng:
Fe+S→FeS↓màu đen
– Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ cao.
– Cách thực hiện phản ứng: Đặt kim loại sắt trong bột lưu huỳnh, sau đó đốt nóng hỗn hợp.
– Hiện tượng nhận biết phản ứng: Khi hỗn hợp được đốt nóng, lưu huỳnh nóng chảy, tạo ra một hỗn hợp cháy sáng. Trong quá trình này, chất béo màu đen được hình thành, làm cho môi trường xung quanh trở nên tối màu. Phản ứng diễn ra với sự tỏa ra nhiều nhiệt, chứng tỏ tính exothermic của quá trình.
2. Tìm hiểu về Fe và S
2.1. Tìm hiểu về Fe
Sắt, có ký hiệu hóa học là Fe và số nguyên tử là 26, là một nguyên tố hóa học nằm trong phân nhóm VIIIB và chu kỳ 4 của bảng tuần hoàn. Trên Trái Đất, sắt tồn tại rộng rãi trong các lớp vỏ và lõi của hành tinh. Dưới đây là một số thông số về sắt:
- Kí hiệu: 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 trên mỗi lớp vỏ: 2, 8, 14, 2.
- Số nguyên tử: 26.
Tính chất vật lý của sắt:
Sắt là một kim loại có màu trắng xám, có tính chất dẻo và dai, đồng thời rất dễ rèn. Nhiệt độ nóng chảy của sắt khá cao, đạt đến 1539 độ C. Sắt cũng có khả năng dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, và mang theo đó là khả năng từ tính.
Tính chất hóa học của sắt:
– Tác dụng với phi kim:
Khi được đun nóng, sắt phản ứng với hầu hết các phi kim. ví dụ, sắt phản ứng với oxi theo phương trình: 3Fe + 2O2 → Fe3O4, trong đó Fe3O4 là oxit sắt từ, là oxit của hỗn hợp sắt có hóa trị II và III: FeO và Fe2O3. ngoài ra, sắt còn phản ứng với nhiều phi kim khác như clorin (Cl2) theo phương trình: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3, tạo ra các muối.
– Tác dụng với axit:
+ Sắt phản ứng với axit HCl và H2SO4 loãng, tạo ra muối sắt (II) và giải phóng khí hydro:
Fe + 2HCl (loãng) → FeCl2 + H2 ↑
Fe + 2H2SO4 (loãng) → FeSO4 + H2 ↑
Chú ý: sắt (Fe) không phản ứng với axit HNO3 đặc, nguội và axit H2S04 đặc, nguội. vì ở nhiệt độ thường, sắt tạo ra một lớp oxit bảo vệ kim loại không bị “thụ động hóa”, không bị hòa tan.
+ Sắt phản ứng với HNO3 đặc nóng, H2SO4 đặc nóng tạo thành muối sắt III:
2Fe + 6H2SO4 (đặc, nóng) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe + 6HNO3 (đặc, nóng) → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
– Tác dụng với dung dịch muối:
Khi một kim loại sắt kết hợp với muối của một kim loại yếu hơn, phản ứng tạo ra một muối và kim loại mới.
Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4
– Tác dụng với nước:
Khi kim loại sắt có thể phản ứng với nước, với điều kiện đun nóng ở nhiệt độ cao.
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (< 5700C)
Fe + H2O → FeO + H2 (> 5700C)
Ứng dụng của Fe:
– Kim loại sắt chiếm vị thế quan trọng trong đa dạng các lĩnh vực, từ nhu cầu hàng ngày trong gia đình đến quy trình sản xuất công nghiệp. Sự đa dạng của ứng dụng sắt bao gồm:
– Đồ gia dụng: Từ bàn ghế, thùng rác, kệ sắt cho đến móc treo đồ gia dụng như máy giặt, máy xay, máy cắt, v.v.
– Ngoại nội thất: Sắt xuất hiện trong cầu thang, cửa sắt, cổng sắt, lan can, hàng rào sắt, tủ sắt, kệ sắt, phụ kiện cửa, và trụ đèn.
– Ngành giao thông vận tải: Sắt được tích hợp vào cấu trúc của cầu vượt, đường ray xe lửa, cột đèn đường, và khung của một số phương tiện giao thông.
– Ứng dụng trong ngành xây dựng: Sắt là thành phần chính của các sản phẩm như giàn giáo sắt, chốt, trụ, và lưới an toàn.
– Ngành cơ khí: Sắt không chỉ là nguyên liệu chính cho phụ tùng máy móc và thiết bị, mà còn là vật liệu quan trọng trong quá trình gia công cơ khí, đặc biệt là cho các sản phẩm chủ lực được tạo ra theo yêu cầu của khách hàng.
2.2. Tìm hiểu về S
S (lưu huỳnh) là một nguyên tố hóa học khác biệt, còn được biết đến với tên gọi Sulfur. Nó thuộc về chu kỳ 3, nhóm VIA trong bảng tuần hoàn hóa học, có ký hiệu hóa học là S, số nguyên tử là 16, cấu hình electron là 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4, và độ âm điện là 2,58.
Tính chất vật lí của lưu huỳnh bao gồm những đặc điểm sau:
– Lưu huỳnh có màu vàng tự nhiên khi ở dạng chất rắn và không tan trong nước, tuy nhiên, nó tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như benzen, rượu, v.v.
– Lưu huỳnh có khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện kém.
– Có hai dạng hình thù chủ yếu của lưu huỳnh là lưu huỳnh α tà phương (hoặc lưu huỳnh β đơn tà) và dạng vô định hình (lưu huỳnh dẻo).
– Khi nung nóng, lưu huỳnh sôi ở nhiệt độ 444,6oC và tạo thành hơi có màu đỏ nâu. Khi nhanh chóng làm nguội, hơi lưu huỳnh chuyển thành bột mịn được gọi là lưu huỳnh hoa.
– Lưu huỳnh nóng chảy ở nhiệt độ 112,8oC, chỉ cao hơn nhiệt độ sôi của nước một chút. Đun nóng đến 1870C, lưu huỳnh có màu vàng nâu và đặc lại, được gọi là lưu huỳnh dẻo.
Tính chất hoá học của lưu huỳnh:
– Tương tác với kim loại.
+ Lưu huỳnh có khả năng tạo hợp chất với nhiều kim loại khi chúng được đun nóng. Chẳng hạn, khi hỗn hợp bột sắt và bột lưu huỳnh được đun nhẹ, phản ứng xảy ra mạnh mẽ, kèm theo sự toả nhiệt: Fe + S → FeS
+ Sự phản ứng giữa lưu huỳnh và nhôm hoặc kẽm cũng diễn ra mạnh mẽ và kèm theo hiện tượng loé sáng. Trong trường hợp dây đồng mảnh, chúng có thể cháy trong hơi lưu huỳnh để tạo ra CuS màu đen.
+ Thuỷ ngân phản ứng với lưu huỳnh ở nhiệt độ phòng: Hg + S → HgS
+ Hợp chất của lưu huỳnh với kim loại thuộc loại muối, được gọi là sunfua (FeS – sắt sunfua, Al2S3 – nhôm sunfua, …..)
– Tương tác với hidro.
+ Lưu huỳnh cũng phản ứng trực tiếp với hiđro. Khi dẫn hiđro vào ống nghiệm đứng lưu huỳnh đang sôi thì ở đầu ống dẫn khí xuất hiện khí mùi trứng thối, đó là hiđro sunfua: H2 + S → H2S
– Tương tác với phi kim.
+ Lưu huỳnh tác động hầu như với tất cả các phi kim, trừ nitơ và iot.
+ Khi bị đốt, lưu huỳnh cháy trong không khí với ngọn lửa màu xanh, tạo 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 của oxi nên liên kết cộng hoá trị giữa oxi và lưu huỳnh là có cực, số oxi hoá của lưu huỳnh trong các oxit đó là +4 và +6.
– Tương tác với các chất oxi hóa khác.
Thí dụ: 3S + 2KClO3 → 2KCl + 3SO2
S + 6HNO3 (đặc) → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O.
Ứng dụng của lưu huỳnh:
Lưu huỳnh có đa dạng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Trong lĩnh vực công nghiệp, lưu huỳnh chủ yếu được sử dụng để sản xuất axit sulfuric. Một lượng lớn lưu huỳnh được ứng dụng trong việc luyện chế cao su, nâng cao độ bền chắc và tính đàn hồi của sản phẩm. Bằng cách thêm nhiều lưu huỳnh vào cao su, chúng ta có thể tạo ra chất dẻo ebonit, một loại cao su được sử dụng làm chất cách điện. Ngoài ra, lưu huỳnh còn được sử dụng để trừ sâu trong nông nghiệp, làm nguyên liệu chế thuốc súng đen, sản xuất thuốc đầu đánh lửa cho que diêm, cũng như trong quá trình chế biến mỡ để chữa trị bệnh ngoại da và nhiều ứng dụng khác.
3. Một số bài tập vận dụng
Bài 1: Điều kiện để phản ứng giữa Fe và S xảy ra là
A. Nhiệt độ cao
B. Xúc tác
C. Áp suất cao
D. Cả A; B; C
Đáp án: A
Bài 2: Cho kim loại X tác dụng với S nung nóng thu được chất Y. Cho Y tác dụng với dung dịch HCl thu được khí Z có mùi trứng thối. X là kim loại nào?
A. Cu
B. Fe
C. Pb
D. Ag
Đáp án: B
Muối sunfua không tan trong HCl, H₂SO₄ loãng: CuS, PbS, Ag₂S.
Bài 3: Phản ứng nào sau đây tạo ra sản phẩm là muối sắt (II) sunfua
A. Sắt (II) clorua tác dụng với dung dịch hidrosunfua.
B. Sắt tác dụng với dung dịch natrisunfua
C. Sắt tác dụng với đồng sunfua nung nóng.
D. Sắt tác dụng với bột lưu huỳnh nung nóng.
Đáp án: D
FeCl₂ không phản ứng với H₂S.
Bài 4:
Trong các phản ứng hóa học sau, số phản ứng trong đó S 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 ở trạng thái kích thích của S khi tạo SO2 là:
A. 1s22s22p63s23p4
B. 1s22s22p63s23p33d1
C. 1s22s22p63s
23p23d2
D. 1s22s22p63s23p33d2
Đáp án: B
Bài viết liên quan: Cân bằng phương trình hóa học FeS2 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
Trên đây là nội dung bài viết của Luật Minh Khuê về cân bằng phương trình hoá học Fe + S → FeS | Fe ra FeS | S ra FeS. Xin cảm ơn quý bạn đọc đã quan tâm theo dõi!
