Номер 5, страница 67 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

5. Как можно получить из пирита $FeS_2$ железо и серную кислоту? Запишите уравнения реакций.

Получение железа и серной кислоты из пирита ($FeS_2$) — это комплексный промышленный процесс. Он начинается с общей для обоих производств стадии — обжига пирита, в результате которого образуются оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) и диоксид серы ($SO_2$), которые являются исходными веществами для получения целевых продуктов.

Первая стадия — обжиг пирита:

$4FeS_2 + 11O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3 + 8SO_2$

Далее пути переработки полученных веществ разделяются.

Оксид железа(III), полученный при обжиге, является сырьем для доменного производства. В доменной печи его восстанавливают до металлического железа. В качестве восстановителя выступает угарный газ ($CO$), который образуется при неполном сгорании кокса.

Уравнение реакции восстановления:

$Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO_2$

Диоксид серы ($SO_2$), полученный при обжиге пирита, служит сырьем для производства серной кислоты контактным методом. Этот процесс включает три основные химические стадии:

1. Каталитическое окисление диоксида серы до триоксида серы. Реакция проводится в присутствии катализатора, например, оксида ванадия(V) ($V_2O_5$), при повышенной температуре.

$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

2. Поглощение триоксида серы концентрированной серной кислотой. Это делается для избежания образования тумана серной кислоты, который возник бы при прямом контакте $SO_3$ с водой. В результате образуется олеум ($H_2S_2O_7$).

$SO_3 + H_2SO_4 \rightarrow H_2S_2O_7$

3. Разбавление олеума водой. На заключительной стадии олеум осторожно разбавляют водой для получения серной кислоты требуемой концентрации.

$H_2S_2O_7 + H_2O \rightarrow 2H_2SO_4$

Ответ: Уравнения реакций, описывающие получение железа и серной кислоты из пирита:
Для получения железа:
1. $4FeS_2 + 11O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3 + 8SO_2$
2. $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO_2$
Для получения серной кислоты (из продуктов реакции 1):
3. $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$
4. $SO_3 + H_2SO_4 \rightarrow H_2S_2O_7$
5. $H_2S_2O_7 + H_2O \rightarrow 2H_2SO_4$