Bài 1 trang 162 SGK Hóa học 10 Nâng cao

Hãy giải thích:

a) Cấu hình của phân tử oxi.

b) Oxi là phi kim có tính oxi hóa mạnh. Lấy thí dụ minh họa.

Giải

a) Cấu tạo phân tử oxi: Nguyên tử oxi có cấu hình electron \(1{s^2}2{s^2}2{p^4}\), lớp ngoài cùng có 2 electron độc thân. Hai electron độc thân (ở phân lớp 2p) của mỗi nguyên tử xen phủ vào nhau tạo 2 liên kết cộng hóa trị.

b) Oxi là phi kim có tính oxi hóa mạnh.

- Tác dụng với kim loại: Oxi tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Ag, Au, Pt,…)

            \(3Fe + 2{O_2}\,\,\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow F{e_3}{O_4}\) ;                 

            \(2Cu + {O_2}\,\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow 2CuO\)

- Tác dụng với phi kim: oxi tác dụng với hầu hết các phi kim (trừ halogen)

            \(4P + 5{O_2}\,\,\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow 2{P_2}{O_5}\) ;                 

            \(S + {O_2}\,\,\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow S{O_2}\)

- Tác dụng với hợp chất: oxi tác dụng với nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ.

         \({C_2}{H_5}OH + 3{O_2}\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow 2C{O_2} + 3{H_2}O\);                 

          \(2{H_2}S + 3{O_2}\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow 2S{O_2}+2H_2O\)

Bài 2 trang 162 SGK Hóa học 10 Nâng cao

Trình bày những phương pháp điều chế oxi:

a) Trong phòng thí nghiệm.

b) Trong công nghiệp.

Giải

Phương pháp điều chế oxi trong phòng thí nghiệm:

\(\eqalign{  & 2KMn{O_4}\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow {K_2}Mn{O_4} + Mn{O_2} + {O_2} \uparrow   \cr  & 2KCl{O_3}\buildrel {Mn{O_2}} \over \longrightarrow 2KCl + 3{O_2}  \cr  & 2{H_2}O\buildrel {Mn{O_2}} \over \longrightarrow 2{H_2}O + {O_2} \uparrow  \cr} \)

b) Phương pháp điều chế oxi trong công nghiệp:

- Từ không khí: Không khí sau khi đã loại bỏ CO₂ và hơi nước, được hóa lỏng áp suất 200 atm. Chưng kết phân đoạn không khí lỏng, thu được oxi ở -183⁰C. Khí oxi được vận chuyển trong những bình thép có thể tích 100 lít (p = 150 atm).

- Từ nước:

\(2{H_2}O\mathrel{\mathop{\kern0pt\longrightarrow}\limits_{\left( {NaOH\,hoac\,{H_2}S{O_4}} \right)}^\text{điện phân}} 2{H_2} + {O_2} \uparrow \)

Bài 3 trang 162 SGK Hóa học 10 Nâng cao

Thêm 3,0 g MnO₂ vào 197 g hỗn hợp muối KCl và KClO₃. Trộn kĩ và đun nóng hỗn hợp đến phản ứng hoàn toàn, thu được chất rắn cân nặng 152g. Hãy xác định thành phần phần trăm khối lượng của hỗn hợp muối đã dùng.

Giải

\(2KCl{O_3}\buildrel {Mn{O_2},{t^0}} \over \longrightarrow 2KCl + 3{O_2}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left( 1 \right)\)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

Khối lượng oxi thoát ra: \(197 + 3 – 152 = 48\) (gam)

\( \Rightarrow {n_{{O_2}}} = {{48} \over {32}} = 1,5\,\,\left( {mol} \right)\)

Từ (1) \( \Rightarrow {n_{KCl{O_3}}} = {2 \over 3}.1,5 = 1\,\,\left( {mol} \right)\)

Khối lượng \(KCl{O_3}\) trong hỗn hợp đầu: \(1.122,5 = 122,5\) (gam)

Khối lượng KCl trong hỗn hợp đầu: \(197 – 122,5 = 74,5\) (gam)

Vậy \(\% {m_{KCl{O_3}}} = {{122,5} \over {197}}.100 = 62,18\% \)

\(\% {m_{KCl}} = 100\%  - 62,18\%  = 37,82\% .\)

Bài 4 trang 162 SGK Hóa học 10 Nâng cao

So sánh thể tích khí oxi thu được (trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) khi phân hủy hoàn toàn KMnO₄, KClO₃, H₂O₂ trong các trường hợp sau:

a) Lấy cùng khối lượng các chất đem phân hủy.

b) Lấy cùng lượng các chất đem phân hủy.

Giải

Nếu lấy cùng khối lượng a gam.

\(\eqalign{  & 2KMn{O_4}\,\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow {K_2}Mn{O_4} + Mn{O_2} + {O_2} \uparrow   \cr  & \,\,\,\,{a \over {158}}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \to \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\;\;\;\;\;\;{a \over {316}}  \cr  & 2KCl{O_3}\,\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow 2KCl + 3{O_2} \uparrow   \cr  & \,\,{a \over {122,5}}\,\,\,\,\,\,\,\, \to \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{{3a} \over {245}}  \cr  & 2{H_2}{O_2}\,\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow 2{H_2}O + {O_2} \uparrow   \cr  & \,\,\,\,\,{a \over {34}}\,\,\,\,\,\,\,\,\, \to \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{a \over {68}} \cr} \)

Ta có

\({a \over {316}} = {{a.4165} \over {316.4165}} = {{4165a} \over {1316140}}\)  ứng với \({V_1}\) lít O₂.

\({{3a} \over {245}} = {{3a.5372} \over {245.5372}} = {{16116a} \over {1316140}}\)  ứng với V₂ lít O₂.

\({a \over {34}} = {{a.38710} \over {34.38710}} = {{38710a} \over {1316140}}\)  ứng với V₃ lít O₂.

Vậy \({V_3} > {V_2} > {V_1}\).

b) Nếu lấy cùng số mol là b mol.

\(\eqalign{  & 2KMn{O_4}\,\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow {K_2}Mn{O_4} + Mn{O_2} + {O_2} \uparrow   \cr  & \,\,\,\,\,\,\,\,\,b\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \to \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\;\;\;\;\;\;\;{n_1} = {b \over 2}  \cr  & 2KCl{O_3}\,\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow 2KCl + 3{O_2} \uparrow   \cr  & \,\,\,\,\,\,\,\,b\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \to \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{n_2} = {{3a} \over 2}  \cr  & 2{H_2}{O_2}\,\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow 2{H_2}O + {O_2} \uparrow   \cr  & \,\,\,\,\,\,\,b\,\,\,\,\,\,\,\,\, \to \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{n_3} = {b \over 2} \cr} \)

Ta có \({n_1} = {n_3} < {n_2} \Rightarrow {V_1} = {V_3} < {V_2}\).

Bài 5 trang 162 SGK Hóa học 10 Nâng cao

Đốt cháy hoàn toàn m gam cacbon trong V lít khí oxi (điều kiện tiêu chuẩn), thu được hỗn hợp khí A có tỉ khối đối với oxi là 1,25.

a) Hãy xác định thành phần phần trăm theo thể tích các khí có trong hỗn hợp A.

b) Tính m và V. Biết rằng khi dẫn hỗn hợp khí A vào bình đựng dung dịch \(Ca{\left( {OH} \right)_2}\) dư tạo thành 6g kết tủa trắng.

Giải

Ta có: \({d_{A/{O_2}}} = {{\overline {{M_A}} } \over {32}} = 1,25 \Rightarrow \overline {{M_A}}  = 32.1,25 = 40\,\,\left( * \right)\)

Phương trình phản ứng : \(\eqalign{  & C + {O_2}\,\, \to \,\,C{O_2}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left( 1 \right)  \cr  & C + C{O_2}\,\, \to \,\,2CO\,\,\,\,\,\,\,\left( 2 \right) \cr} \)

Bài toán này có thể xảy ra hia trường hợp sau :

Trường hợp 1 : Oxi dư (không có phản ứng 2) : Hỗn hợp A gồm CO₂ và O₂ dư. Thành phần phần trăm các chất trong hỗn hợp về mặt toán học không ảnh hưởng đến số mol hỗn hợp. Xét 1 mol hỗn hợp A, trong đó X là số mol của CO₂ và (1-x) là số mol của O₂ dư.

Ta có \(\overline {{M_A}}  = {{44x + \left( {1 - x} \right)32} \over 1} = 40 \Rightarrow x = {2 \over 3}\)

Vậy \(\% {V_{C{O_2}}} = {2 \over 3}.100 = 66,67\% \)

        \(\% {V_{{O_2}}} = 33,33\% .\)

Trường hợp 2 : O₂ thiếu (có phản ứng 2), hỗn hợp A có CO₂ và CO.

Tương tự trên, xét 1 mol hỗn hợp A, trong đó A là số mol của CO₂ và (1-a) là số mol của CO.

Ta có : \(\overline {{M_A}}  = {{44x + \left( {1 - x} \right)28} \over 1} = 40 \Rightarrow x = 0,75\)

Vậy \(\% {V_{C{O_2}}} = {a \over {a + b}}.100 = {{3b} \over {4b}}.100 = 75\% \)

       \(\% {V_{CO}} = 25\% .\)

b) Tính m, V.

\(\eqalign{  & C{O_2} + Ca{\left( {OH} \right)_2}\,\, \to \,\,CaC{O_3} \downarrow  + {H_2}O  \cr  & 0,06\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \leftarrow \,\,\,\,\,0,06 = {6 \over {100}} \cr} \)

Trường hợp 1 : \({n_{C{O_2}}} = 0,06\,mol \Rightarrow {n_{{O_2}\,dư}} = 0,03\,\,\left( {mol} \right)\)

Vậy \({m_c} = 0,06.12 = 0,72\,gam\)

\({V_{{O_2}}} = \left( {0,06 + 0,03} \right).22,4 = 2,016\,\,\)(lít)

Trường hợp 2 : \({n_{C{O_2}}} = 0,06\,mol,\,{n_{CO}} = {1 \over 3}{n_{C{O_2}}} = 0,02\,\left( {mol} \right)\)

\(\eqalign{  &  \Rightarrow {n_C} = {n_{C{O_2}}} + {n_{CO}} = 0,06 + 0,02 = 0,08 \cr&\Rightarrow {m_C} = 0,08.12 = 0,96\left( g \right)  \cr  & {n_{{O_2}}} = {n_{C{O_2}}} + {1 \over 2}{n_{CO}} = 0,06 + 0,01 = 0,07\,mol\,\cr& \Rightarrow {V_{{O_2}}} = 0,07.22,4 = 1,568\,\,\left( {lit} \right) \cr} \)  

Giaibaitap.me