Giải bài tập SGK Hóa 10 Bài 29: Oxi - Ozon

Hãy ghép cấu hình electron với nguyên tử thích hợp :

Cấu hình electron                             Nguyên tử

A. 1s²2s²2p⁵                                     a) Cl

B. 1s²2s²2p⁴                                      b) S

C. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴                          c) O

D. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵                          d) F  

Phương pháp giải

Dựa vào cấu hình electron để xác định Z của từng nguyên tử → ghép cấu hình phù hợp.

Hướng dẫn giải

Ta có:

Cl có 17 electron nên ghép D - a.

S có 16 elctron nên ghép C - b.

O có 8 electron nên ghép B - c.

F có 9 electron nên ghép A - d.

Chất nào sau đây có liên kết cộng hóa trị không cực?

A. H₂S.               

B. O₂.                  

C. Al₂S₃                 

D. SO₂.

Phương pháp giải

- Liên kết trong các phân tử H₂ , N₂ tạo nên từ 2 nguyên tử của cùng 1 nguyên tố (có độ âm điện như nhau), do đó liên kết trong các phân tử đó không phân cực 

Hướng dẫn giải

O₂ có liên kết cộng hóa trị không cực.

⇒ Đáp án B.

Hãy dẫn ra những phản ứng hóa học để chứng minh rằng : 

a) Oxi và ozon đều có tính oxi hóa.

b) Ozon có tính oxi hóa mạnh hơn oxi.

Phương pháp giải

Để giải bài tập này cần nắm vững tính chất hóa học của Oxi, Ozon

Hướng dẫn giải

a) Oxi và ozon đều có tính oxi hóa.

(1) Tác dụng với kim loại, oxi tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Pt, Au, Ag... còn ozon tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt.

3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄

2Ag + O₃ → Ag₂O + O₂

(2) Tác dụng với phi kim.

 4P + 5O₂ → 2P₂O₅

2C + 2O₃ → 2CO₂ + O₂

(3) Tác dụng với nhiều hợp chất vô cơ, hữu cơ :

C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O

b) Ozon có tính oxi hóa mạnh hơn oxi.

- Oxi không tác dụng được với Ag, nhưng ozon tác dụng được :

2Ag + O₃ → Ag₂O + O₂

- O₂ không oxi hóa được I^-  nhưng O₃ oxi hóa được thành I₂ :

2KI + O₃ + H₂O → I₂ + 2KOH + O₂

Giải thích:

- Khi tham gia phản ứng, nguyên tử O dễ dàng nhận thêm 2e. nguyên tố oxi có độ âm điện lớn (3,5), chỉ kém flo (4). Do vậy, oxi là nguyên tố phi kim rất hoạt động có tính oxi hóa mạnh.

- So với phân tử O₂, phân tử O₃ kém bền, dễ bị phân hủy .

O₃ → O₂ +  O

2O → O₂

Oxi dạng nguyên tử hoạt động mạnh hơn oxi dạng phân tử nên ozon hoạt động mạnh hơn oxi.

Hãy trình bày các phương pháp điều chế oxi trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. Tại sao không áp dụng phương pháp điều chế oxi trong phòng thí nghiệm cho công nghiệp và ngược lại ?

Phương pháp giải

Để giải bài tập này cần nắm vững phương pháp điều chế oxi

- So sánh về chất lượng sản phẩm, giá thành của 2 phương pháp, từ đó rút ra kết luận

Hướng dẫn giải

a) Phương pháp điều chế oxi trong phòng thí nghiệm:

Trong phòng thí nghiệm được điều chế bằng cách phân hủy những hợp chất giàu oxi và kém bền với nhiệt như KMnO₄, KClO₃,...

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

2KMnO­₄ →  K₂MnO₂ + MnO₂ + O₂

b) Phương pháp điều chế oxi trong trong công nghiệp:

- Từ không khí: Chưng cất phân đoạn không khí lỏng.

Không khí sau khi đã loại bỏ hết hơi nước, khí \(CO_2\), được hóa lỏng dưới áp suất 200atm đồng thời hạ thấp nhiệt độ. Chưng cất phân đoạn không khí loảng, thu được oxi lỏng. Oxi lỏng được vận chuyển trong những bình thép có thể tích 100 lít dưới áp suất 150atm.

- Từ nước : Điện phân nước trong môi trường H₂SO₄ hoặc NaOH:

   2H₂O → 2H₂ + O₂ 

Người ta không áp dụng phương pháp trong phòng thí nghiệm cho công nghiệp và ngược lại vì trong phòng thí nghiệm chỉ cần điều chế lượng nhỏ oxi, còn trong công nghiệp cần một lượng lớn, giá thành rẻ.

Hãy cho biết những ứng dụng của khí oxi và khí ozon.

Phương pháp giải

Để giải bài tập này cần nắm vững những ứng dụng cơ bản của oxi và ozon

Hướng dẫn giải

Ứng dụng của khí oxi :

- Oxi cần thiết cho quá trình hô hấp nên có vai trò quyết định sự sống của con người và động vật.

- Oxi đáp ứng nhu cầu cho các ngành công nghiệp: hóa chất, luyện thép, hàn cắt kim loại…

Ứng dụng của ozon :

- Trong công nghiệp, người ta dùng ozon để tẩy trắng các loại tinh bột, dầu ăn và nhiều vật phẩm khác, ...

- Trong đời sống, người ta dùng ozon để sát trùng nước sinh hoạt.

- Trong y học, ozon được dùng để chữa sâu răng.

Cho hỗn hợp  khí oxi và ozon. Sau một thời gian, ozon bị phân hủy hết, ta được một chất khí duy nhất có thể tích tăng thêm 2%.

(Phương trình hóa học là 2O₃ → 3O­₂)

a) Hãy giải thích sự gia tăng thể tích của hỗn hợp khí.

b) Xác định thành phần phần trăm theo thể tích của hỗn hợp khí ban đầu.

(Biết các thể tích khí được đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất).

Phương pháp giải

Đặt x và y lần lượt là số mol O₃ và O₂ trong hỗn hợp

2O₃ → 3O₂

Xác định số mol các chất trước và sau phản ứng

→ Số mol khí tăng = nSau phản ứng - n trước phản ứng

0,5y ứng với 2% nên y ứng với 4% → %O₃ và %O₂ = ?

Hướng dẫn giải

a. Đặt x và y lần lượt là số mol O₃ và O₂ trong hỗn hợp

2O₃ → 3O₂

Trước phản ứng: n_{hỗn hợp} = x + y (mol)

Sau phản ứng: n_{hỗn hợp} = \(x + \dfrac{3}{2}y\,\,\,(mol)\)

Số mol khí tăng: n_tăng = \((x + \dfrac{3}{2}y) - (x + y) = 0,5y\,\,(mol)\)

b. Ta có: 0,5y ứng với 2% nên y ứng với 4%

Vậy O₃ chiếm 4% và O₂ chiếm 96%