Phương pháp giải một số bài tập về Oxi – Ozon

Dạng 1: Lý thuyết về Oxi – Ozon

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Chỉ ra phát biểu sai :

A. Oxi là nguyên tố phi kim có tính oxi hóa mạnh.

B. Ozon có tính oxi hóa mạnh hơn oxi.

C. Oxi có số oxi hóa –2 trong mọi hợp chất.

D. Oxi là nguyên tố phổ biến nhất trên trái đất.

Hướng dẫn giải chi tiết

C sai do Oxi trong một số hợp chất khác có số OXH khác -2 như: H₂O₂, OF₂,..

Đáp án C

Ví dụ 2: Trong sản xuất, oxi được dùng nhiều nhất

A. để làm nhiên liệu tên lửa.

B. để luyện thép.

C. trong công nghiệp hoá chất.

D. để hàn, cắt kim loại.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Trong sản xuất, oxi được dùng nhiều nhất để luyện thép.

Đáp án B

Ví dụ 3: O₃ và O₂ là hai dạng thù hình của nhau vì :

A. Cùng cấu tạo từ những nguyên tử oxi.

B. Cùng có tính oxi hóa.   

 C. Số lượng nguyên tử khác nhau.

D. Cả 3 điều trên.

Hướng dẫn giải chi tiết:

O₂, O₃ là 2 dạng thù hình của nhau vì đều cùng cấu tạo từ các nguyên tử oxi

Đáp án A

Ví dụ 4: Chỉ ra nội dung đúng :

A. Ở điều kiện thường, O₂ không oxi hoá được Ag nhưng O₃ oxi hoá được Ag thành Ag₂O.

B. O₃ tan trong nước nhiều hơn O₂ gần 16 lần.

C. O₃ oxi hoá được hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt).

D. Cả ba điều trên.

Hướng dẫn giải chi tiết:

A. Ở điều kiện thường, O₂ không oxi hoá được Ag nhưng O₃ oxi hoá được Ag thành Ag₂O. => đúng

B. O₃ tan trong nước nhiều hơn O₂ gần 16 lần. => đúng

C. O₃ oxi hoá được hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt). => đúng

Đáp án D

Ví dụ 5: Những phản ứng nào sau đây chứng minh tính oxi hóa của ozon mạnh hơn oxi ?

(1) O₃ + Ag \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)

(2) O₃ +  KI + H₂O \(\to \)    

(3) O₃ + Fe \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)

(4) O₃ + CH₄ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)

A. 1, 2.                         B. 2, 3.

C. 2, 4.                         D. 3, 4.

Hướng dẫn giải chi tiết:

(3), (4) oxi đều có khả năng tác dụng với Fe và CH4 nên không thể dùng để chứng minh tính oxh của ozon mạnh hơn oxi

(1), (2) oxi không có khả năng tác dụng với Ag, dung dich KI nhưng ozon làm được điều này

Đáp án A

Dạng 2: Oxi, ozon tác dụng với kim loại

* Một số lưu ý cần nhớ:

- Oxi tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Ag, Au, Pt) sinh ra oxit kim loại

- Ozon tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt) sinh ra oxit kim loại và khí oxi.

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 17,4 gam hỗn hợp Mg và Al trong khí oxi (dư) thu được 30,2 gam hỗn hợp oxit. Thể tích khí oxi (đktc) đã tham gia phản ứng là

A. 17,92 lít.     B. 8,96 lít.

C. 11,20 lít.     D. 4,48 lít.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m KL + m O₂ = m Oxit

=> m O₂ = m Oxit – m KL = 30,2 – 17,4 = 12,8 gam

n O₂ = 12,8 : 32 = 0,4 mol

=> V O₂ = 0,4 * 22,4 = 8,96 lít

Đáp án B

Ví dụ 2: Oxi hóa hoàn toàn 10,8 gam kim loại X trong khí O₂ (dư), thu được 20,4 gam oxit kim loại. X là kim loại

A. Al       B. Fe

C. Mg     D. Ca

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có phương trình hóa học:

4X + nO₂ → 2X₂O_n (1)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m X + m O₂ = m Oxit

=> m O₂ = m Oxit – m X = 20,4 – 10,8 = 9,6 gam

n O₂ = 9,6 : 32 = 0,3 mol

Từ (1) => n X = 4/n n O₂ = 4/n * 0,3 = 1,2/n (mol)

=> M X = 10,8 : 1,2/n = 9n

=> n = 3 => M là Al

Đáp án A

Dạng 3: Bài tập điều chế oxi

* Một số lưu ý cần nhớ:

- Nguyên tắc điều chế oxi trong phòng thí nghiệm là nhiệt phân hợp chất giàu oxi, kém bền nhiệt.

vd: KMnO₄, KClO₃, ….

* Một số ví dụ điển hình

Ví dụ 1: Nhiệt phân hoàn toàn 110,6 gam KMnO₄ thu được V lít khí O₂ (đktc). Tìm V

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có phương trình:

2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ (1)

n KMnO₄ = 110,6 : 158 = 0,7 mol

Từ (1) => n O₂ = ½ n KMnO4 = 0,7 : 2 = 0,35 mol

=> V O₂ = 0,35 * 22,4 = 9,84 lít

Ví dụ 2: Để thu được 6,72 lít khí O₂ cần dùng bao nhiêu gam KClO₃ biết H% cả quá trình = 80%

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có phương trình:

KClO₃ → KCl + 3/2 O₂

n O₂ = 6,72 : 22,4 = 0,3 mol

Ta nhận thấy:

1 mol KClO₃ tạo ra 3/2 mol O₂

=> x mol KClO₃ tạo ra 0,3 mol O₂ => x = 0,2 mol

Theo đề bài H% của cả quá trình là 80%

=> Số mol KClO₃ cần dùng để đem đi điều chế là:

0,2 : 80 * 100 = 0,25 (mol)

=> m KClO₃ = 30,625 gam

Dạng 4: Bài toán về hỗn hợp oxi – ozon

Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Hỗn hợp khí A gồm O₂ và O₃ có tỉ khối hơi so với H₂ là 19,2. % về thể tích của O₂ trong A là?

Hướng dẫn giải chi tiết:

Khối lượng mol trung bình của O₂, O₃ là: 19,2 * 2 = 38,4 (gam/mol)

Gọi % số mol O₂ (thể tích O₂); % số mol O₃ (thể tích) là: x, 100 –x.

Ta có phương trình:

\(\frac{{32*x + 48*(100 - x)}}{{100}} = 38,4\)

=> x = 60%

Ví dụ 2: Cho hỗn hợp khí là 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%. Biết các thể tích khí đo được ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. Phần trăm thể tích của ozon trong hỗn hợp ban đầu là

A. 6%.      B. 10%.

C. 96%.     D. 4%.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có phương trình hóa học:

3O₂ → 2O₃ (1)

Gọi số mol O₂, O₃ trong hỗn hợp ban đầu lần lượt là : x, y

(1) => n O₂ = 3/2 n O₃ = 3/2 y

Sau phản ứng số mol khí tăng lên là:

n O₂ sinh ra – n O₃ = 3/2 y – y = y/2 (mol)

=> y/2 mol ứng với 2% => y ứng với 4%

=> O₃ chiếm 4%

Đáp án D.