Bài 29: OXI – OZON
A. Mục tiêu bài học
- Biết: Công thức cấu tạo của oxi và ozon, dạng thù hình, điều chế oxi và ozon. - Hiểu: Tính chất hóa học đặc trưng của oxi, ozon. Tính oxi hóa của ozon mạnh hơn oxi. Từ đó hiểu được ứng dụng quan trọng của chúng trong đời sống và sản xuất.
- Vận dụng: Nhận biết oxi và ozon, giải và làm bài tập liên quan (Tính % thể tích hoặc % khối lượng các chất trong hỗn hợp), vận dụng giải thích một số ứng dụng của oxi và ozon.
B. Hoạt động tự học
I. Chuẩn bị
1. Kiến thức cũ
- Nắm chắc các lí thuyết chủ đạo: Cấu tạo nguyên tử, phân tử; Định luật tuần hoàn; liên kết hóa học, phản ứng hóa học…
2. Tư liệu tham khảo
- Hóa vô cơ tập 1 – Hoàng Nhâm.
- Một số thí nghiệm hóa học (www.youtube.com).
- Một số chủ đề và ứng dụng của oxi và ozon trên các trang mạng.
3. Chuẩn bị bài mới
Hoạt động 1: Nghiên cứu về oxi
a. Vị trí và cấu tạo:
- Oxi có số hiệu nguyên tử là 8. Viết cấu hình, và cho biết vị trí của oxi trong bảng hệ thống tuần hoàn.
... ... ... b. Tính chất vật lý: Nêu một vài tính chất vật lý của oxi
- Tính tan trong nước: ... - Nhiệt độ hóa lỏng: ... c. Tính chất hóa học:
- Tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Au, Ag, Pt…). Viết 2 phương trình phản ứng minh họa.
... ...
- Tác dụng với hầu hết các phi kim (trừ halogen). Viết 2 phương trình phản ứng minh họa.
... ...
- Tác dụng với hợp chất. Viết 2 phương trình phản ứng minh họa.
... ...
- Vậy tính chất hóa học đặc trưng của oxi là gì? Viết bán phản ứng minh họa tính chất đó.
... d. Ứng dụng:
- Kể tên những ứng dụng kèm tranh ảnh minh họa của nguyên tố oxi. Một số ứng dụng quan trọng trong:
+ Sự sống:
+ Trong sản xuất:
+ Trong nghiên cứu khoa học: e. Điều chế:
Oxi trong bầu không khí chúng ta hít thở có từ đâu? Chúng ta có thể lấy oxi trong không khí vào sản xuất và nghiên cứu khoa học không? Làm sao để có được oxi tinh khiết?
- Trong phòng thí nghiệm:
Nhiệt phân những hợp chất giàu oxi ( KClO3, KMnO4, H2O2, CaOCl2…) Cân bằng những phương trình sau:
KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 KClO3 → KCl + O2 H2O2 → H2O + O2 CaOCl2 → CaCl2 + O2 - Trong công nghiệp
...
Hoạt động 2: Nghiên cứu về ozon
Kể tên một số ứng dụng của ozon mà em đã từng nghe.
... Vậy ozon là chất gì? Cấu tạo, tính chất lý hóa ra sao? Và điều chế như thế nào? a. Cấu tạo của ozon:
Là một trong những dạng thù hình của nguyên tố oxi, cấu tạo: gồm …..nguyên tử oxi.
Công thức phân tử: ... Công thức cấu tạo: ... b. Tính chất vật lý: Kể ra một vài tính chất vật lý của ozon.
- Trạng thái tập hợp, màu, mùi: ... - Tính tan trong nước: ... - Nhiệt độ hóa lỏng: ... c. Tính chất hóa học:
Vì sao ozon có tính oxi hóa mạnh hơn oxi?
- Tính oxi hóa mạnh hơn oxi vì: ... + Tác dụng với hầu hết kim loại kể cả Ag, và Pt (để nhận biết ozon)
... + Tác dụng với phi kim:
... + Tác dụng với nhiều hợp chất:
d. Điều chế:
- Trong tự nhiên: ... - Trong công nghiệp: ... e. Ứng dụng: Một số ứng dụng của ozon ... ... ... II. Kiến thức cần nhớ 1. Oxi a. Vị trí, cấu tạo -Vị trí: Ô số 8, nhóm VIA, chu kì 2. -Cấu hình electron lớp ngoài cùng:2s22p4 - Số electron độc thân : 6e
- Công thức phân tử oxi: O2
- Công thức cấu tạo oxi : O=O.
b. Tính chất vật lý
- Không màu, không mùi, không vị, duy trì sự cháy, sự sống, nặng hơn không khí.
- Ít tan trong nước, hóa lỏng ở -183°C.
c. Tính chất hóa học: Tính oxi hóa mạnh
- Tác dụng với kim loại (trừ Au, Pt…) tạo oxit: Al + O2 → t° Al2O3 - Tác dụng với phi kim (trừ halogen) tạo oxit: H2 +O2 → t° H2O
- Tác dụng với hợp chất: CH4 + O2 → t° CO2 + H2O
d. Ứng dụng: Quyết định sự sống, có nhiều ứng dụng trong công nghiệp (luyện thép, y khoa, hóa chất…)
e. Điều chế
- Trong PTN: Nhiệt phân những hợp chất giàu oxi như: KClO3, KMnO4, H2O2…
2 KClO3 →2 KCl + 3O2
- Trong CN: + Chưng cất phân đoạn không khí lỏng. + Điện phân nước: 2 H2O → 2H2 + O2
2. Ozon: Là 1 dạng thù hình của nguyên tố oxi a. Tính chất vật lí
- Khí màu xanh nhạt, mùi đặc trưng (nồng độ cao có mùi khét). - Hóa lỏng ở nhiệt độ -112°C.
- Tan nhiều trong nước.
b. Tính chất hóa học: Tính oxi hóa mạnh, mạnh hơn oxi
Ag + O3 → Ag2O + O2
O3 + KI + H2O → O2 + I2 + KOH c. Trạng thái tự nhiên
3O2 →hν 2O3 d. Ứng dụng:
- Tầng ozon trong khí quyển (bảo vệ khỏi bức xạ tử ngoại của mặt trời). - Tủ lạnh, máy lọc nước ozon (tác dụng diệt khuẩn).
- Tẩy trắng thực phẩm, chữa sâu răng.
III. Củng cố
1. Bài tập có lời giải
Bài 1: Khi nung 273,47 g hỗn hợp KClO3 và KMnO4 thu được 49,28 lít O2 (đktc). Xác định thành phần phần trăm khối lượng các chất trong hỗn hợp.
Giải:
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 2KClO3 → 2KCl + 3O2
x mol 0,5x mol y mol 1,5y mol
số mol oxi: n = 49,28/22,4 = 2,2 mol ta có hệ phương trình:
158x + 122,5y = 273,47 x= 0,8 mol 0,5x + 1,5y = 2,2 y= 1,2 mol
% KMnO4 = 100% 46,22% 47 , 273 158 . 8 , 0 × ≈ % KClO3 = 100 – 46,22 = 53,78%
Bài 2: Hỗn hợp khí oxi, ozon có tỷ khối với H2 là 18
a. Xác định thành phần % về thể tích của ozon trong hỗn hợp.
b. Khi cho 1 mol hỗn hợp khí đó đi qua miếng bạc kim loại thấy khối lượng miếng bạc tăng lên bao nhiêu?
Giải:
a. Đặt: số mol của oxi là x mol; số mol của ozon là y mol Hỗn hợp khí oxi, ozon có tỷ khối với H2 là 18 ⇒M =18.2=36
3y x 36 48 . 32 = ⇒ = + + = ⇒ y x y x M % 25 % 100 4 % 100 % 3 × = × = + = ⇒ y y y x y VO
b. Trong 1 mol hỗn hợp khí có 0,25 mol khí ozon Phương trình phản ứng
2 Ag + O3 → Ag2O + O2 0,5 mol ← 0,25 mol → 0,25 mol
Khối lượng miếng bạc tăng là: 0,25. (108.2+16) – 0,5.108 = 0,25.16 = 4(g).
Bài 3: Cho 1 mol các chất KMnO4, KClO3, H2O2. Hỏi thể tích khí O2 (đktc) sinh ra là bao nhiêu? Chất nào cho nhiều khí O2 nhất?
Giải:
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 1 mol → 0,5 mol 2KClO3 → 2KCl + 3O2
1 mol → 1,5 mol 2H2O2 → 2H2O + O2 1 mol 0,5 mol Vậy, KClO3 cho nhiều khí oxi nhất.
Bài 4: Khi ozon hóa một thể tích khí oxi thì thấy thể tích giảm đi 5 ml. Tính thể tích ozon đã được tạo thành và thể tích khí oxi đã tham gia phản ứng. Các thể tích đo ở điều kiện tiêu chuẩn.
Giải:
Đặt thể tích khí oxi phản ứng là V lít. Vậy số mol oxi là: V/22,4 3O2 → 2O3
V/22,4 2V/(3.22,4)
Số mol khí giảm: V/22,4 – 2V/(3.22,4) = V/(3.22,4).
Thể tích khí giảm: 22,4.V/(3.22,4) = V/3 = 0.005 V= 0.015 lít = 15 ml. Thể tích ozon tao thành là: 22,4.2.15/(3.22,4) = 2.15/3 = 10 ml.
Thể tích oxi tham gia phản ứng là: V = 15 ml.
Bài 5: Cho 6 lít khí oxi phản ứng ozon hóa, sau phản ứng thu được 5 lít hỗn hợp khí ở cùng điều kiện. Tính hiệu suất của phản ứng.
Giải: Ta có tỉ lệ số mol bằng tỉ lệ về thể tích 3O2 → 2O3 Ban đầu: 6 lít 0 lít Phản ứng: 3V lít 2V lít Còn lại: 6 -3V 2V Vậy tổng thể tích sau phản ứng là: 6 – 3V + 2V = 6 – V = 5 => V= 1 lít. Thể tích oxi phản ứng là: 3V = 3 lít. Hiệu suất phản ứng: H = 100% 50% 6 3 % 100 = × = × lt tt V V . 2. Bài tập tự giải
Bài 1:Viết cấu hình electron của oxy, dự đoán số oxi hoá của oxy trong các hợp chất.
Bài 2:Tính chất hoá học đặc trưng của oxy là gì? Viết 4 phương trình phản ứng minh hoạ.
Bài 3:Có 2 bình đựng riêng biệt 2 khí oxy và ozon. Trình bày phương pháp hoá học để phân biệt hai khí đó.
Bài 4:Hãy cho biết sự hình thành tầng ozon trên tầng cao khí quyển và sự tạo thành ozon trên mặt đất. Ở đâu ozon có vai trò bảo vệ sự sống, ở đâu ozon có hại cho sự sống?
Bài 5:Oxy tác dụng được với các chất nào sau đây? Viết phương trình phản ứng: H2; Cl2; S; C; CO; Fe; Na; Ag; SO2; SO3; Fe2O3; CH4.
Bài 6:Viết các phương trình phản ứng khi cho oxy tác dụng lần lượt các hợp chất sau: CS2 ; FeS2; C2H6O; C3H4O2; C3H7N; CxHy; C3H5Cl; CxHyOz; CxHyOzNt.
Bài 7:Thực hiện chuỗi phản ứng sau (ghi rõ điều kiện phản ứng nếu có): a) KNO3 → O2 → FeO → Fe3O4 → Fe2O3 → FeCl3
b) KClO3 → O2 → CO2 → CaCO3 → CaCl2 → Ca(NO3)2 → O2 c) Al2O3 → O2 → P2O5 → H3PO4→ Cu3(PO4)2
↑ KMnO4
Bài 8:Cho 30,4 (g) hỗn hợp X chứa Cu và Al tác dụng hoàn toàn với oxy thu được 40 (g) hỗn hợp CuO và Fe2O3. Tính % khối lượng mỗi kim loại trong X.
Bài 9:Đốt cháy hoàn toàn 18,8 (g) hỗn hợp A chứa H2S và C3H8O ta thu được 17,92 (l) hỗn hợp CO2 và SO2 .Tính % khối lượng các chất trong hỗn hợp A.
Bài 10: Để đốt cháy hết 10 (l) CH4 ta dùng 16 (l) hỗn hợp khí G gồm oxy và ozon. Tính % thể tích của G.
Bài 11: Để đốt cháy m gam cacbon trong V lít khí O2 (đktc) thu được hỗn hợp khí A có tỷ khối với oxi là 1,25. Xác định thành phần % thể tích các khí trong hỗn hợp khí A.
Bài 12: Cho 2,24 (l) khí ozon (đkc) vào dung dịch KI 0,5 (M). Tính V dd KI cần dùng và khối lượng iôt sinh ra.
Bài 13: Đốt cháy hoàn toàn 17,92 (l) hỗn hợp khí G gồm CH4 và C2H4 thu được 48,4 (g) CO2. Tính % về thể tích của G và thể tích O2 cần dùng.
Bài 14: Nung 360 (g) FeS2 trong không khí thu được 264 (g) hỗn hợp rắn G. Tính hiệu suất phản ứng và thể tích SO2 sinh ra (đkc).
Bài 15: Một bình cầu dung tích 448 ml được nạp đầy khí oxi rồi cân. Phóng điện để ozon hóa, sau đó nạp oxi rồi cân. Khối lượng trong hai trường hợp chênh lệch nhau 0,03 g. Tính thành phần % về khối lượng của ozon trong hỗn hợp sau phản ứng. Biết các thể tích khí nạp vào bình đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn.
Bài 16: Trong PTN, để điều chế O2 người ta dùng các phản ứng sau: 2 KClO3 →to 2 KCl + 3O2
2 KMnO4 →to K2 MnO4 + MnO2 + O2
Nung 80,6 (g) hỗn hợp G gồm KMnO4 và KClO3 thu được 15,68 (l) O2 ( đkc). Tính khối lượng mỗi chất trong G.
Bài 17: Đốt cháy hoàn toàn 12 (g) hỗn hợp G gồm C và S thu được 11,2 (l) hỗn hợp khí G’. Tính % về khối lượng mỗi chất trong G và tỷ khối hơi của G’ đối với hiđro.
Bài 18: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm H2S và S ta cần 8,96 (l) O2 thu được 7,84 (l) SO2. Tính % khối lượng các chất trong hỗn hợp X, các khí đo ở đkc.
Khi đốt 18,4 (g) hỗn hợp Zn và Al thì cần 5,6 (l) khí O2 (đkc).Tính % khối lượng hỗn hợp đầu.
C. Tự đánh giá
MỤC
TIÊU CÂU SỐ TỔNG KINỘI DUNG ẾN THỨC YẾU TB KHÁ TỐT
KẾT QUÁ Số câu đúng Xếp loại BIẾT 1, 2, 4, 7, 12 5 -Vị trí, cấu hình. -Tính chất vật lý, ứng dụng 0-2 3 4 5 HIỂU 3, 5, 6, 9 4 - Cấu tạo. - Tính chất hóa học của oxi, ozon. 0-1 2 3 4 VẬN DỤNG 8, 10, 11, 13, 14, 15 6 - Chứng minh, nhận biết.
-Giải toán hóa 0-2 3 4-5 6
Tổng
Câu 1:Lượng khí oxi trong không khí hầu như không đổi do sự quang hợp của cây xanh. Trong không khí, thể tích oxi chiếm
A. 10%. B. 20%. C. 30%. D. 40%.
Câu 2: Cấu hình electron của ion O−2
A. 1s22s22p4. B. 1s22s22p2. C. 1s22s22p6. D. 1s22s2.
Câu 3: Số oxi hóa của oxi trong các hợp chất sau: OF2, Fe2O3.
A. -2, -2. B. -2, 0. C. 0, -2. D. +2, -2.
Câu 4: O2 và O3 là hai dạng thù hình của nguyên tố oxi vì
A. cùng cấu tạo từ nguyên tử oxi. B. có cùng tính oxi hóa.
C. có số lượng nguyên tử khác nhau. D . cả A, B, C đều đúng.
Câu 5: Chọn phát biểu đúng:
A. Oxi phản ứng trực tiếp với tất cả kim loại.
B. Oxi có tính oxi hóa mạnh hơn ozon.
C. Phân tử O2 có hai liên kết cộng hóa trị.
D. Số oxi hóa của oxi trong hợp chất Cl2O7 là +2.
Câu 6: Sản phẩm nhiệt phân KMnO4 theo phản ứng sau. KMnO4 → t° X + MnO2 + O2 . X là
A. K2MnO3. B. K2MnO4. C. K2MnO2. D. K2O.
Câu 7: Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế một lượng nhỏ oxi bằng phương pháp
A. Điện phân nước.
B. Điện phân dung dịch muối Cu(NO3)2.
C. Để dung dịch H2O2 ra ngoài ánh sáng.
D. Nhiệt phân muối KClO3 có xúc tác MnO2.
Câu 8: Cho các chất có cùng khối lượng: KMnO4, KClO3, H2O2, KNO3. Khí Oxi thu được nhiều nhất khi nhiệt phân
A. KMnO4. B. KClO3. C. H2O2. D. KNO3.
Câu 9: Phản ứng chứng minh ozon có tính oxi hóa mạnh hơn oxi (1) 2O3 +3C → 3CO2. (2) O3 + 2 Al → Al2O3.
(3) O3 + 2KI + H2O → 2KOH + I2 + O2. (4) 2O3 + C2H5OH → 2CO2 + 3H2O. (5) O3 + Ag → Ag2O + O2.
A. (1), (2), (3). B. (1), (3), (5). C. (3), (5). D. (1), (4).
Câu 10:Để phân biệt 3 khí không màu: CO2, O2, O3 ta dùng các hóa chất:
A. Nước vôi trong, dung dịch NaOH.
B. Tàn đóm, nước vôi trong.
C. Bạc, nước.
D. Dung dịch KI có hồ tinh bột, nước vôi trong.
Câu 11: Hỗn hợp X gồm khí oxi và ozon. Tỷ khối của X so với He là 10. Xác định thành phần % theo thể tích của oxi và ozon trong hỗn hợp X.
A. 25%, 75%. B. 40%, 60%. C. 50%, 50%. D. 20%, 80%.
Câu 12: Chọn phát biểu sai:
A. Ozon có tính oxi hóa mạnh hơn oxi.
B. Ozon trong tự nhiên được hình thành từ oxi dưới tác dụng của tia tử ngoại.
C. Ozon dùng tẩy trắng, chữa sâu răng, sát trùng nước sinh hoạt.
D. Ozon duy trì sự sống, sự cháy.
Câu 13: Tính thể tích khí oxi (đktc) sinh ra khi nhiệt phân 12,25g KClO3 xúc tác MnO2.
A. 2,24 lít. B. 3,36 lít. C. 4,48 lít. D. 6,72 lít.
Câu 14:Đốt cháy hết 16,8g Fe trong oxi không khí. Tính khối lượng sản phẩm tạo thành.
A. 16,8 g. B. 24 g. C. 21,6 g. D. 23,2 g.
Câu 15: Cho 6 lít O3 bị phân hủy. Biết H=80%, thể tích khí oxi thu được ở cùng điều kiện là
Bài 30: LƯU HUỲNH
A. Mục tiêu bài học
- Biết:
+ Vị trí, cấu hình của lưu huỳnh trong bảng hệ thống tuần hoàn.
+ Tính chất vật lí, sự biến đổi trạng thái và 2 dạng thù hình của S khi thay đổi nhiệt độ.
+ Ứng dụng và điều chế.
- Hiểu:
+ Từ cấu hình suy ra tính chất hóa học cơ bản của lưu huỳnh: Tính khử và tính oxi hóa.
+ Từ độ âm điện, so sánh được tính chất hóa học của lưu huỳnh đối với các nguyên tố khác.
- Vận dụng:
+ Nhận biết lưu huỳnh và các hợp chất.
+ Chứng minh tính oxi hóa và tính khử của lưu huỳnh. + Giải toán hóa.