Oxi: Tính chất, ứng dụng và cách điều chế [Tổng hợp Lớp 8 + 10] – PHÒNG GIÁO DỤC ĐÀO TẠO HUYỆN TRẠM TẤU

Oxy chiếm 49,4% khối lượng vỏ Trái đất và được coi là một nguyên tố hóa học phổ biến. Đây cũng là một nội dung quan trọng trong chương trình hóa học ở trường THCS và THPT. Bài viết dưới đây sẽ giúp các bạn tổng hợp những kiến ​​thức quan trọng về tính chất, cách điều chế và những ứng dụng quan trọng của nguyên tố này trong đời sống.

Định nghĩa của oxi là gì?

Oxy (tên tiếng Anh là Oxygen) là nguyên tố hóa học có ký hiệu O. Công thức hóa học của nguyên tố (khí) oxy là O2; Khối lượng nguyên tử là 16 và khối lượng phân tử là 32. Mọi người đều biết rằng oxy là nguyên tố hóa học có nhiều nhất trong vỏ trái đất. Tồn tại trong đường, nước, quặng, đá, cơ thể người và động vật dưới dạng hợp chất chứa oxi nguyên tố…

Oxi có số hiệu nguyên tử là 8, thuộc nhóm VIA, chu kỳ 2 của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Nguyên tử oxi có cấu hình electron là 1s22s22p4, có 6 electron ở lớp ngoài cùng. Ở điều kiện thường, phân tử oxi có hai nguyên tử và liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị không phân cực có thể viết công thức phân tử của oxi là O=O.

tính chất vật lý của oxi

Nhằm làm rõ tính chất vật lí của oxi, “Hóa học 8” (NXB Giáo dục Việt Nam) đưa ra các tình huống quan sát và trắc nghiệm kiến ​​thức, giúp bạn hình dung trực quan hơn.

Quan sát: Có một lọ khí oxi nút kín. Nhiệm vụ của học sinh là phán đoán màu của oxi. Sau đó mở nút chai đó ra, áp sát vào mũi, dùng tay thổi nhẹ oxi vào mũi và đánh giá mùi của nó.

Hai câu hỏi tiếp theo cần đặt ra để hiểu các tính chất của oxy là:

• 1 lít nước ở 20 độ C có thể hòa tan 31 ml oxy. Một số khí (ví dụ amoniac) có thể hòa tan 700 lít trong 1 lít nước. Là oxy hòa tan nhiều hơn trong nước hoặc hòa tan nhiều hơn trong nước?

• Xác định oxi nặng hơn hay nhẹ hơn không khí? (Tỷ lệ khối lượng của oxy với không khí là 32:29.)

Sau khi trả lời các câu hỏi và quan sát trên, chúng ta có thể dễ dàng kết luận rằng các tính chất vật lý điển hình của oxy là:

• Oxy không màu, không mùi, không vị và nặng hơn không khí (d=32/29, khoảng 1,1).

• Ở áp suất khí quyển, chất lỏng bị oxy hóa ở nhiệt độ -183 độ C.

• Oxy ít tan trong nước, 3,1 ml oxy có thể hòa tan trong 100 ml nước ở 20 độ C.

• Độ tan của oxi trong 100 gam nước ở 20 độ C, 1 atm là 0,0043 gam.

Tính chất hóa học của oxi

Tìm hiểu oxi không thể bỏ qua những tính chất hóa học cơ bản của nó. Nhìn chung, oxi là phi kim hoạt động rất mạnh, đặc biệt ở nhiệt độ cao, nó dễ dàng tham gia phản ứng hóa học với nhiều phi kim, nhiều kim loại và hợp chất. Trong hợp chất, nguyên tố oxi có hóa trị II.

Oxy phản ứng với kim loại

SGK Hóa học 8 đã đưa ra các ví dụ chứng minh oxi tác dụng được với kim loại như sau:

Lấy một đoạn dây ngắn và đặt nó vào bình oxy. Quan sát thí nghiệm xem có phản ứng hóa học nào xảy ra không. Tiếp tục quấn một đầu mẩu than củi vào một đầu dây sắt, đốt đỏ miếng sắt và than rồi cho vào bình đựng khí oxi. Qua quan sát ta có thể rút ra nhận xét sau: Khi đặt cuộn sắt quấn trong than hồng vào bình chứa oxi thì than cháy trước, tạo ra nhiệt độ đủ cao để sắt cháy. Sắt cháy mãnh liệt và sáng, không có ngọn lửa và khói, tạo ra các hạt sắt (II, III) oxit nóng chảy màu nâu có công thức hóa học là Fe3O4 (oxit sắt từ).

Phương trình hóa học là thế này:

3Fe(r) + 2O2(k) → Fe3O4 (điều kiện: nhiệt độ)

Một ví dụ khác: Mg + O2 → 2MgO (điều kiện: nhiệt độ)

Oxi tác dụng với phi kim

Để tiến hành thí nghiệm, người ta cho một thìa sắt có chứa một ít bột lưu huỳnh vào ngọn lửa đèn cồn và quan sát. Hãy tiếp tục và cho lưu huỳnh đang cháy vào bình có oxi và so sánh lưu huỳnh cháy như thế nào trong oxi và trong không khí.

Nhìn vào thí nghiệm, chúng ta có thể đưa ra những nhận xét sau:

Lưu huỳnh phát ra ngọn lửa nhỏ màu xanh lam nhạt khi bị đốt cháy trong không khí và tạo ra sulfur dioxide SO2 (hoặc khí lưu huỳnh) và một lượng rất nhỏ sulfur trioxide (SO3) khi bị đốt cháy mạnh hơn trong không khí.

Quá trình đốt cháy lưu huỳnh và oxi trong không khí được biểu diễn bằng phương trình hóa học sau:

S(r)+ O2(k) → SO2(k) (điều kiện: nhiệt độ)

Làm thí nghiệm bằng cách cho photpho đỏ vào bằng thìa sắt (chất rắn màu đỏ nâu, không tan trong nước). Đặt thìa sắt chứa đầy photpho vào xi lanh khí oxi. Theo dõi các dấu hiệu của phản ứng hóa học. Đốt photpho đỏ trong không khí rồi cho nhanh vào bình đựng oxi, so sánh sự cháy của photpho trong không khí và oxi. Nhận xét về thành phần trong lọ và thành lọ.

Qua quan sát quá trình ta dễ dàng rút ra nhận xét sau: Photpho cháy mãnh liệt trong oxi với ngọn lửa cháy sáng, sinh ra khói trắng đặc, bám vào thành lọ ở dạng bột dễ tan trong nước. Bột màu trắng này là diphotphat pentoxit có công thức hóa học là P2O5.

Ta có phương trình hóa học sau:

4P(r) + 5O2(k) → 2P2O5(r) (điều kiện: nhiệt độ)

C + O2 → CO2 (điều kiện: nhiệt độ)

Oxy phản ứng với các hợp chất

Ngoài tương tác với kim loại và phi kim thì phản ứng với hợp chất cũng là một trong những tính chất hóa học quan trọng của oxi.

Khí metan (có trong bùn ao, khí sinh học) cháy trong không khí bằng cách phản ứng với oxy, giải phóng nhiều nhiệt. Ta có PTTH:

CH4(k) + 2O2(k) → CO2(k) + 2H2O(h) (điều kiện: nhiệt độ)

2CO + O2 → 2CO2

C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

Xem thêm: Iốt là gì?Tính chất và ứng dụng phổ biến nhất

Làm thế nào để điều chỉnh oxy?

Tùy theo ứng dụng có nhiều cách điều chế oxi. Dưới đây là các phương pháp điều chế và sản xuất oxi phổ biến nhất trong phòng thí nghiệm và công nghiệp!

Điều chế oxi trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, oxi thu được khi phân hủy các hợp chất giàu oxi nhưng kém bền nhiệt như KMnO4 (rắn), KClO3 (rắn)… chẳng hạn:

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 (điều kiện: nhiệt độ)

oxy công nghiệp

Oxy được sản xuất công nghiệp theo hai cách: từ không khí và nước.

• Tạo oxy từ không khí: Không khí được hóa lỏng sau khi loại bỏ hết nước, bụi và carbon dioxide. Chưng cất phân đoạn không khí lỏng tạo ra oxy. Oxy được vận chuyển trong bình thép có dung tích 100 lít ở áp suất 150 atm.

• Sản xuất oxi từ nước: điện phân nước (hoà tan một lượng nhỏ H2SO4 hoặc NaOH vào nước để tăng độ dẫn điện của nước), thu oxi ở cực dương, thu hiđro ở cực âm. PTTH như sau:

2H2O → (chất điện phân) 2H2 + O2 (k)

Ứng dụng của oxi trong đời sống hàng ngày

Oxy đóng vai trò quan trọng trong cả đời sống con người và công nghiệp đốt cháy nhiên liệu.

Vai trò của oxi đối với đời sống con người và động vật

Oxy có nhiều ứng dụng quan trọng và đóng vai trò cốt yếu trong đời sống con người và động vật. Mỗi ngày, chúng ta cần khoảng 20-30 mét khối oxy để duy trì sự sống.

Lính cứu hỏa, phi công hoặc thợ lặn thở oxy được lưu trữ trong bình đặc biệt khi làm nhiệm vụ.

Oxy công nghiệp – nhiên liệu đốt

Khi nhiên liệu đốt cháy trong oxy, chúng tạo ra nhiệt độ cao hơn nhiều so với khi đốt cháy trong không khí. Ứng dụng của oxi trong công nghiệp nhiên liệu còn thể hiện ở việc sản xuất mỏ nghiền đá, oxi lỏng để đốt cháy nhiên liệu tên lửa. Một ứng dụng khá gần gũi của oxy trong ngành thép đó là thổi oxy để tạo ra nhiệt độ cao hơn, nâng cao hiệu suất và chất lượng của gang, thép.

Bài tập oxi SGK hóa học có lời giải chi tiết

Sau khi đã nắm được những kiến ​​thức lý thuyết cơ bản về oxi, chúng ta cùng bắt tay vào làm bài tập để hiểu nội dung bài học nhanh hơn nhé. Dưới đây là tổng hợp một số bài tập oxi SGK Hóa học 8, 10 có lời giải chi tiết cho các bạn tham khảo.

Bài tập về oxi SGK Hóa học 8

Bài 1 (Hóa 8, tr. 84)

Điền vào các câu sau với các từ thích hợp trong hộp:

Kim loại, phi kim, rất dễ phản ứng, phi kim rất dễ phản ứng, hợp chất.

Oxy là một nguyên tố duy nhất…Oxy có thể phản ứng với nhiều…,…,…

Câu trả lời gợi ý:

Oxi là một nguyên tố phi kim rất hoạt động. Oxy có thể phản ứng với nhiều phi kim, kim loại và hợp chất.

Bài 2 (Hóa 8, tr. 84)

Ví dụ, oxy là một nguyên tố rất phản ứng (đặc biệt là ở nhiệt độ cao).

Câu trả lời gợi ý:

Oxy là một nguyên tố rất dễ phản ứng (đặc biệt là ở nhiệt độ cao), chẳng hạn như:

3Fe + 2O2 → Fe3O4.

S + O2 → SO2.

Bài 3 (Hóa 8, tr. 84)

Butan có công thức phân tử là C4H10, khi đốt cháy tạo ra khí cacbonic và hơi nước, đồng thời tỏa nhiều nhiệt. Viết phương trình hóa học đốt cháy butan.

Câu trả lời gợi ý:

Công thức hóa học:

2C4H10 + 13O2 → (nhiệt độ) 8CO2 + 10H2O

Bài 4 (SGK Hóa học 8, tr. 84)

Đốt cháy 12,4 gam photpho trong bình chứa 17 gam oxi tạo ra photpho pentoxit P2O5 (chất rắn màu trắng).

a) Photpho hoặc oxi thuộc loại nào và mỗi loại còn lại bao nhiêu mol?

b) Những chất nào được tạo thành? Khối lượng là gì?

Câu trả lời gợi ý:

a) Ta có nP = 12,4/31 = 0,4 (mol); nCO2 = 17/32 = 0,53 (mol).

4P + 5O2 → 2P2O5

Xét tỉ lệ số mol đang hỏi với số mol trong phương trình P và O2, ta có:

0,4/4 < 0.53/5 => P phản ứng hết với O2 dư.

nO2 pứ = 5/4 x nP = 0,5 (mol).

Xác định nO2 dư = 0,53 – 0,5 = 0,03 (mol).

b) Chất tạo thành là điphotphat pentoxit P2O5.

Ta có nP2O5 = x nP = 0,4/2 = 0,2 mol

mP2O5 = nM = 0,2 x (31x 2 + 16 x 5) = 28,4 (g).

Bài tập oxi SGK Hóa học lớp 10

Bài tập 1 (Hóa 10, tr. 127)

Ghép cấu hình electron với nguyên tử thích hợp.

Cấu hình electron: A. 1s22s22p5;B. 1s22s22p4;C.1s22s22p63s23p4;D.1s22s22p63s23p5

Nguyên tử: a/ Cl; b/S; c/O; phương hướng

Câu trả lời gợi ý:

Quảng cáo; BC; Cb; ĐA.

Bài 2 (Hóa 10, tr. 127)

Chất nào có liên kết cộng hóa trị không phân cực?

A. Hiđro sunfua B. Ôxi C. Al2S3 D. Lưu huỳnh đioxit.

Câu trả lời gợi ý:

B. O2

Bài 4 (Hóa 10, tr. 127)

Nêu các phương pháp sản xuất oxi trong phòng thí nghiệm và công nghiệp. Tại sao không áp dụng phương pháp sản xuất oxi trong phòng thí nghiệm vào công nghiệp và ngược lại?

Câu trả lời gợi ý:

Tạo khí oxi trong phòng thí nghiệm:

Trong phòng thí nghiệm, oxi được điều chế bằng cách đun nóng và phân hủy các hợp chất giàu oxi, ít cacbon như KMnO4, KClO3,…

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

2KClO3 → 2KCl + 3O2

Sản xuất oxy công nghiệp:

Có hai cách sản xuất:

• Để tạo ra oxy từ không khí: Sau khi loại bỏ tất cả nước, bụi và carbon dioxide, không khí được hóa lỏng. Chưng cất phân đoạn không khí lỏng tạo ra oxy. Oxy được vận chuyển trong bình thép có dung tích 100 lít ở áp suất 150 atm.

• Để tạo ra oxy từ nước: Điện phân nước (hoà tan một lượng nhỏ H2SO2 hoặc NaOH vào nước để tăng độ dẫn điện của nước), thu được oxi ở cực dương, thu được hiđro ở cực âm. PTTH như sau:

2H2O → (chất điện phân) 2H2 + O2 (k)

Hai quá trình này không thể thay thế cho nhau vì quá trình điều chế công nghiệp cần một lượng lớn oxy với chi phí thấp, trong khi chỉ cần một lượng nhỏ trong phòng thí nghiệm.

Trên đây là toàn bộ thông tin về Oxy, hi vọng sẽ giúp các bạn dễ dàng tổng hợp kiến ​​thức để ôn tập hiệu quả. Tiếp tục theo dõi chuyên mục kiến ​​thức cơ bản của pgddttramtau.edu.vn mỗi ngày để đón đọc thêm nhiều bài viết hay nhé! Nếu thấy bài viết hữu ích, hãy chia sẻ, hoặc bấm “Get Updates” ở đầu bài viết để nhận được những chia sẻ hàng tuần sớm nhất từ ​​pgddttramtau.edu.vn qua email.

Bạn thấy bài viết Oxi: Tính chất, ứng dụng và cách điều chế [Tổng hợp Lớp 8 + 10] có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Oxi: Tính chất, ứng dụng và cách điều chế [Tổng hợp Lớp 8 + 10] bên dưới để pgddttramtau.edu.vn có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: pgddttramtau.edu.vn của PHÒNG GIÁO DỤC ĐÀO TẠO HUYỆN TRẠM TẤU

Nhớ để nguồn bài viết này: Oxi: Tính chất, ứng dụng và cách điều chế [Tổng hợp Lớp 8 + 10] của website pgddttramtau.edu.vn

Chuyên mục: Giáo dục