Giải bài tập Điều chế oxi – Phản ứng phân hủy
I – Điều chế Oxi
Trong sách giáo khoa hóa học các em đã được tìm hiểu về những phương pháp điều chế oxi là gì rồi đúng không nào ? Để điều chế oxi thì người ta chia thành: Điều chế oxi trong phòng thí nghiệm và điều chế oxi trong công nghiệp.
1. Điều chế oxi trong phòng thí nghiệm.
Điều chế oxi trong phòng thí nghiệm sử dụng phương pháp nung những hợp chất giàu oxi và dễ bị phân hỉu ở nhiệt độ cao.
Hai chất được sử dụng điều chế oxi trong phòng thí nghiệm nhiều nhất là KMnO4 và KClO3.
2. Điều chế(sản xuất) oxi trong công nghiệp.
Khác với điều chế oxi trong phòng thí nghiệm, việc tách được oxi nguyên chất để thương mại hóa chúng ta gọi là sản xuất khí oxi trong công nghiệp. Cách sản xuất khí oxi trong công nghiệp về cơ bản sẽ có 2 cách đó là sản xuất oxi từ không khí và sản xuất oxi từ nước.
– Sản xuất oxi từ không khí sẽ dựa vào tính chất vật lý của oxi sẽ bay hơi ở -183*C nên trước tiên nhà sản xuất sẽ hóa lỏng không khí trước và sau đó cho không khó lỏng bay hơi dần dần. Khi cho không khó lỏng bay hơi, trước tiên chúng ta sẽ thi được khí Nitơ ở -196*C và sau đó là khí Oxi ở -183*C.
– Sản xuất oxi từ nước là phương pháp sử dụng bình điện phân để điện phân nước nguyên chất thành O2 và H2. Khí oxi và khí Hidro sẽ thu được ở hai điện cực khác nhau và sau đó người ta hóa lỏng oxi bảo quản trong bình thép với áp suất rất cao.
II – Phản ứng phân hủy
Phản ứng phân hủy là một phản ứng hóa học mà trong đó chỉ có 1 chất tham gia tạo thành 2 hay nhiều sản phẩm.
Chất tham gia ở đây chúng ta hiểu ở chất bị biến đổi còn chất không bị biến đổi chúng ta sẽ không gọi là chất tham gia mà khi đó chúng ta nghĩ tới chất đó là chất xúc tác nhé các em!
III – Giải các dạng bài tập trong SGK hóa lớp 8
Bài 01: Những chất nào trong số các chất sau được dùng để điều chế oxi trong phòng thí nghiệm ?
A. Fe3O4
B. KClO3
C. KMnO4
D. CaCO3
E. Không khí
G. H2O
Lời giải:
Cách điều chế oxi trong phòng thí nghiệm là sử dụng những hợp chất giàu oxi và dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao tạo ra oxi.
Trong những đáp án trên, chúng ta có thể chọn được: KClO3 và KMnO4 sử dụng điều chế oxi trong phòng thí nghiệm.
Các chất như: Fe3O4, CaCO3, H2O, Không khí đều khó bị phần hủy ở nhiệt độ cao tạo ra oxi nên không được sử dụng để điều chế oxi trong phòng thí nghiệm.
Lưu ý: Các em viết phương trình phản ứng điều chế oxi bằng cách nung 2 hợp chất trên vào vở bài tập nhé!
Bài 02: Sự khác nhau về việc điều chế khí oxi trong phòng thì nghiệm và trong công nghiệp về nguyên liệu, sản lượng và giá thành ?
Dựa vào mục đích khác nhau nên người ta sẽ có những lựa chọn làm sao để tối ưu hóa chi phí sản xuất nhất. Ở đây, chúng ta đang bàn tới điều chế oxi trong phòng thí nghiệm và sản xuất oxi trong công nghiệp vậy thì có gì khác nhau ở đây ?
– Điều chế oxi trong phòng thí nghiệm chủ yếu để nghiên cứu các chất phân hủy tạo thành oxi và sử dụng oxi tạo thành để nghiên cứu tiếp theo ở phạm vi nhỏ, cần ít oxi là đủ nên không cần phải dùng nhiều do đó việc lựa chọn hóa chất sử dụng để điều chế oxi cũng không là mối quan tâm nhiều lắm vì những hóa chất sản xuất được oxi dễ dàng trong phòng thí nghiệm là rẻ hay rất rẻ.
– Sản xuất oxi trong công nghiệp lại dùng để kinh doanh hoặc làm việc gì đó giúp ích cho xã hội, cộng đồng . . . nên việc tối ưu hóa làm cho chi phí thấp nhất là điều rất cần thiết. Qua nhiều năm nghiên cứu và áp dụng thì hiện tại đang có 2 cách là hóa lỏng không khí và điện phân nước để sản xuất oxi trong công nghiệp sẽ giúp tối ưu hóa chi phí nhất.
Đáp án bài 02:
| STT So Sánh | Điều chế oxi trong PTN | Sản xuất oxi trong CN |
| 1 – Nguyên liệu | KMnO4 hoặc KClO3 | Không khí hoặc Nước |
| 2 – Sản lượng | Nhỏ – dùng để nghiên cứu hoặc làm thí nghiệm | Lớn – Sử dụng trong công nghiệp, y tế . . . |
| 3 – Giá thành | Cao | Thấp |
Bảng so sánh điều chế oxi trong phòng thí nghiệm và sản xuất oxi trong công nghiệp
Lưu ý: STT So Sánh thứ 3 về Giá thành ở đây là chi phí để sản xuất oxi trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp để được cùng 1 thể tích. Ví dụ sản xuất 1 lít khí oxi trong phòng thì nghiệm sẽ có chi phí cao hơn khi sản xuất 1 lít oxi trong công nghiệp.
Các em hãy làm một báo cáo về vấn đề trên nhé. Bạn nào quan tâm có thể i.b qua FaceBook – giải thưởng 50K cho bạn nào chứng minh được sản xuất 1 lít khí oxi trong PTN đắt hơn sản xuất 1 lít khí oxi trong công nghiệp.
Bài 03: Sự khác nhau giữa phản ứng phân hủy và phản ứng hóa hợp? Dẫn ra hai thí dụ để minh họa.
Lời giải:
| STT So Sánh | Phản ứng hóa hợp | Phản ứng phân hủy |
| 1 – Số chất tham gia | Từ 2 hoặc nhiều chất tham gia | Chỉ 1 chất duy nhất. |
| 2 – Số chất sản phẩm | Chỉ 1 chất duy nhất | Từ 2 hoặc nhiều chất tạo thành. |
| 3 – Giống nhau | Đều là phản ứng hóa học | |
Bảng so sánh phản ứng hóa học và phản ứng phân hủy
Bài 04: Tính số mol và số gam kali clorat cần thiết để điều chế được:
a. 48 g khí oxi.
b. 44,8 lít khí oxi.
Bài giải:
a. Để điều chế được 48 gam khí oxi chúng ta sẽ cần bao nhiều KClO3. Bằng việc quy đổi khối lượng hoặc số mol tương đương chúng ta sẽ tính được nhé các em.
Phương trình phản ứng:
| 2KClO3 | ↦ | 2KCl | 3O2 |
| 2 x 122,5 = 245 (g) | 2.74.5 = 149 (g) | 3 x 32 = 96(g) | |
| 122,5(g) | 74,5(g) | ↤ 48(g) |
Bằng việc chuyển 44,8 lít khí oxi về số mol sau đó chúng ta tính ra được khối lượng oxi của 44,8 lít khí oxi là bao nhiều gam và vận dụng cách giải ở câu a thì sẽ ra được ngay thôi.
Theo bài ra, ta có:
| 2KClO3 | ↦ | 2KCl | 3O2 |
| Theo phương trình: 2 (mol) | 2 (mol) | 3 (mol) | |
| 1,33333 (mol) | 1,33333 (mol) | ↤ 2 (mol) |
Vậy số mol KClO3 cần đủ để tạo ra được 44,8 lít khí oxi là 1,33333 (mol)
mKClO3 = 1,333333 x 122,5 = 163,33333 (gam)
Bài 05: Nung đá vôi (thành phần chính là CaCO3) được vôi sống CaO và khí cacbonic CO2.
a. Viết phương trình hóa học của phản ứng.
b. Phản ứng nung vôi thuộc loại phản ứng nào ? Vì sao ?
Lời giải:
a. CaCO3 ↦ CaO + CO2
Các em thêm nhiệt độ (to) vào mũi tên trong phương trình phản ứng trên nhé.
b. Phản ứng nung vôi thuộc loại phản ứng phân hủy vì:
– Chất tham gia phản ứng chỉ có 1 chất duy nhất là CaCO3.
– Chất tạo thành gồm có 2 sản phẩm là CaO và CO2.
Bài 06: Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế oxit sắt từ Fe3O4 bằng cách dùng oxi oxi hóa sắt ở nhiệt độ cao.
a. Tính số gam sắt và số gam khí oxi cần dùng để điều chế được 2,32 gam oxit sắt từ.
b. Tính số gam kali pemangagnat KMnO4 cần dùng để có được lượng oxi dùng cho phản ứng trên.
Lời giải:
a. Bài toán hóa học nào cùng vậy, nếu như viết được phương trình phản ứng thì các em viết ngay phương trình phản ứng nhé.
Phương trình phản ứng:
| 3Fe | 2O2 | ↦ | Fe3O4 | |
| (0,01 x 3) : 1 = 0,03 | (0,01 x 2) : 1 = 0,02 (mol) | ↤ 0,01 (mol) | ||
| mFe = 0,03 x 56 = 1,68 (gam) | mO2 = 0,02 x 32 = 0,64 (gam) | |||
| 2KMnO4 | ↦ | K2MnO4 | MnO2 | O2 |
| (0,02 x 2) : 1 = 0,04 (mol) | Nhiệt độ cao | ↤ 0,02(mol) | ||
| mKMnO4 = 0,04 x (39+55+16×4) = 6,32 (gam) | ||||
Kết luận:
a.
– Khối lượng sắt: mFe = 1,68 (gam)
– Khối lượng oxi: mO2 = 0,64 (gam)
b.
– Khối lượng Kali Pemanganat: mKMnO4 = 6,32 (gam)
Tác giả: TC – Chemistry, TC-Chemistry
Với đam mê truyền đạt và chia sẻ những kiến thức hóa học hữu ích với mọi người, TC Chemistry không chỉ giới hạn việc chia sẻ kiến thức hóa học từ cơ bản đến nâng cao, mà còn cung cấp câu hỏi, đề thi thử và phương trình phản ứng hóa học để giúp người đọc hiểu sâu về chủ đề và phát triển kỹ năng trong lĩnh vực này.