Oxi: Tính chất, ứng dụng và cách điều chế [Tổng hợp Lớp 8 + 10]

Chiếm tới 49.4% khối lượng của vỏ Trái Đất, oxi được coi là nhân tố hóa học phổ biến. Đây cũng là nội dung chương trình học quan yếu trong chương trình Hóa học cả cấp THCS và THPT. Bài viết dưới đây sẽ giúp những bạn tổng hợp những tri thức quan yếu về tính chất, cách điều chế cũng như những ứng dụng quan yếu của nhân tố này trong cuộc sống.

Khái niệm oxi là gì?

Oxi (tên tiếng Anh là Oxygen) là nhân tố hóa học mang ký hiệu là O. Công thức hóa học của đơn chất (khí) oxi là O2; Nguyên tử khối là 16 và phân tử khối là 32. Oxy được biết tới là nhân tố hóa học phổ biến chiếm khối lượng to nhất trong vỏ Trái Đất. Ở dạng hợp chất nhân tố oxi mang trong đường, nước, quặng, đất đá, thân thể người và động vật…

Oxi mang số hiệu nguyên tử là 8, thuộc nhóm VIA, chu kì Hai của bảng tuần hoàn những nhân tố hóa học.

Nguyên tử oxi mang cấu hình electron là 1s22s22p4, lớp ngoài cùng mang 6e. Ở trong điều kiện thường ngày, phân tử oxi mang Hai nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết cùng hóa trị ko cực mang thể viết công thức cấu tạo phân tử oxi là O=O.

Tính chất vật lý của oxi

Để làm rõ những tính chất vật lý của khí oxi, SGK hóa học 8 (NXB Giáo dục Việt Nam) đã đưa ra tình huống quan sát cũng như những thắc mắc gợi mở tri thức để những bạn hình dung rõ ràng hơn.

Quan sát: Với Một lọ đựng khí oxi được đậy nút. Nhiệm vụ của người học là nhận xét màu sắc của khí oxi. Tiếp đó mở nút của lọ đó, đưa lên sắp mũi và tiêu dùng tay phẩy nhẹ khí oxi vào mũi để nhận xét mùi của nó.

Hai thắc mắc tiếp theo được đưa ra để tìm hiểu tính chất của oxi là:

  • Một lít nước ở 20 độ C hòa tan được 31 ml khí oxi. Với chất khí (ví dụ amoniac) tan được 700 lít trong Một lít nước. Vậy khí oxi là chất tan nhiều hay ít trong nước?

  • Xác định khí oxi nặng hay nhẹ hơn ko khí? (Cho biết tỉ khối của oxi đối với ko khí là 32 : 29).

Sau lúc trả lời được những thắc mắc và quan sát ở trên, ta mang thể tiện dụng kết luận những tính chất vật lý tiêu biểu của khí oxi là:

  • Khí oxi là chất khí ko màu, ko mùi, ko vịnặng hơn ko khí (d= 32/29, xấp xỉ bằng 1.1).

  • Dưới áp suất khí quyển oxi hóa lỏng ở nhiệt độ -183 độ C.

  • Khí oxi ít tan ít trong nước, 100ml nước ở 20 độ C, Một atm hòa tan được 3.1ml khí oxi.

  • Độ tan của khí oxi ở 20 độ C và Một atm là 0.0043g trong 100g H2O.

Tính chất hóa học của oxi

Tìm hiểu về oxi ko thể bỏ qua những tính chất hóa học cơ bản của nó. Nhìn chung, oxi là một đơn chất phi kim rất hoạt động, đặc thù ở nhiệt độ cao, dễ tham gia phản ứng hóa học với nhiều phi kim, nhiều kim loại cũng như hợp chất. Trong những hợp chất hóa học nhân tố oxi mang hóa trị II.

Oxi tác dụng với kim loại

SGK Hóa học 8 đã lấy ví dụ là một thí nghiệm để chứng minh oxi mang thể tác dụng với kim loại như sau:

Lấy một đoạn dây sắt nhỏ đưa vào lọ đựng khí oxi. Quan sát thí nghiệm để xem mang phản ứng hóa học nào xảy ra ko. Tiếp tục quấn thêm vào đầu dây sắt một mẩu than gỗ, đốt cho sắt và than nóng đỏ rồi đưa vào lọ chứa khí oxi. Qua quan sát chúng ta mang thể rút ra nhận xét: Lúc cho dây sắt mang quấn mẩu than hồng vào lọ khí oxi, mẩu than cháy trước tạo nhiệt độ đủ cao cho sắt cháy. Sắt cháy mạnh, sáng chói ko mang ngọn lửa, ko mang khói, tạo ra những hạt nhỏ nóng chảy màu nâu là sắt (II, III) oxit, công thức hóa học là Fe3O4 (oxit sắt từ).

Phương trình hóa học xảy ra như sau:

3Fe (r) + 2O2 (k) → Fe3O4 (Điều kiện: Nhiệt độ)

Ví dụ khác: Mg + O2 → 2MgO (Điều kiện: Nhiệt độ)

Oxi tác dụng với phi kim

  • Oxi tác dụng với lưu huỳnh (S)

Thực hiện thí nghiệm đưa muỗng sắt mang chứa một lượng nhỏ bột lưu huỳnh vào ngọn lửa đèn cồn để quan sát. Tiếp tục đưa lưu huỳnh đang cháy vào lọ mang chứa khí oxi và so sánh hiện tượng lưu huỳnh cháy trong oxi và trong ko khí.

Quan sát thí nghiệm ta mang thể rút ra nhận xét:

Lưu huỳnh cháy trong ko khí với ngọn lửa nhỏ màu xanh nhạt, lúc cháy trong ko khí mãnh liệt hơn tạo thành khí lưu huỳnh đioxit SO2 (hay khí sunfurơ) và rất ít lưu huỳnh trioxit (SO3).

Sự cháy của lưu huỳnh ở trong ko khí và khí oxi được trình diễn bằng phương trình hóa học như sau:

S (r)+ O2 (k) → SO2 (k) (Điều kiện: Nhiệt độ)

  • Oxi tác dụng với photpho (P)

Thực hiện thí nghiệm cho vào muỗng sắt một lượng photpho đỏ (chất rắn mang màu đỏ nâu, ko tan trong nước). Đưa muỗng sắt mang chứa photpho vào lọ đựng khí oxi. Quan sát xem mang tín hiệu của phản ứng hóa học ko. Đốt cháy photpho đỏ trong ko khí rồi đưa nhanh vào lọ chứa khí oxi và so sánh sự cháy của photpho trong ko khí và trong khí oxi. Nhận xét chất tạo thành ở trong lọ và thành lọ.

Qua quá trình quan sát ta mang thể tiện dụng rút ra nhận xét: Photpho cháy mạnh trong khí oxi với ngọn lửa sáng chói, tạo ra khói trắng dày đặc bám vào thành lọ dưới dạng bột tan được trong nước. Bột trắng đó là điphotpho pentaoxit, mang công thức hóa học là P2O5.

Ta mang phương trình hóa học như sau:

4P (r) + 5O2 (k) → 2P2O5 (r) (Điều kiện: Nhiệt độ)

  • Cacbon cháy trong ko khí

C + O2 → CO2 (Điều kiện: Nhiệt độ)

Oxi tác dụng với hợp chất

Ngoài tác dụng với kim loại và phi kim thì tác dụng với hợp chất cũng là một trong những tính chất hóa học quan yếu của oxi.

  • Oxi tác dụng tác khí metan (CH4)

Khí metan (mang trong khí bùn ao, khí bioga) cháy trong ko khí do tác dụng với khí oxi tỏa ra nhiều nhiệt. Ta mang PTHH:

CH4 (k) + 2O2 (k) → CO2 (k) + 2H2O (h) (Điều kiện: Nhiệt độ)

  • Oxi tác dụng với CO (CO cháy trong ko khí)

2CO + O2 → 2CO2

  • Etanol cháy trong ko khí

C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

Điều chế oxi như thế nào?

Với nhiều cách để điều chế oxi, tùy vào mục đích của nó. Dưới đây là những cách điều chế, sản xuất oxi trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp phổ biến nhất!

Điều chế oxi trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, khí oxi được điều chế bằng cách phân hủy những hợp chất giàu oxi và ít bền đối với nhiệt như KMnO4 (rắn), KClO3 (rắn)… Ví dụ:

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 (Điều kiện: Nhiệt độ)

Sản xuất oxi trong công nghiệp

Với Hai cách để sản xuất oxi trong công nghiệp đó là sản xuất từ ko khí và từ nước.

  • Sản xuất oxi từ ko khí: Ko khí sau lúc đã loại bỏ hết nước, bụi, khí cacbon đioxit, được hóa lỏng. Chưng đựng phân đoạn ko khí lỏng sẽ thu được oxi. Oxi được vận chuyển trong những bình thép mang dung tích 100 lít dưới áp suất 150 atm.

  • Sản xuất oxi từ nước: Tiến hành điện phân nước (nước mang hòa tan một lượng nhỏ H2SO4 hoặc NaOH để tăng tính dẫn điện của nước), chúng ta thu được khí oxi ở cực dương và khí hidro ở cực âm. PTHH như sau:

2H2O → (điện phân) 2H2 + O2 (k)

Ứng dụng của oxi trong đời sống

Khí oxi mang vai trò quan yếu trong đời sống con người cũng như trong công nghiệp đốt nhiên liệu. 

Vai trò của oxi với sự sống của con người và động vật

Oxi mang nhiều ứng dụng quan yếu, mang vai trò quyết định sự sống của con người và động vật. Mỗi ngày, chúng ta cần khoảng 20-30m3 khí oxi để duy trì sự sống.

Những thợ chữa cháy, phi công hay thợ lặn lúc thực hiện nhiệm vụ đều cần thở khí oxi chứa trong những bình đặc thù.

Ứng dụng oxi trong công nghiệp – đốt nhiên liệu

Lúc những nhiên liệu cháy trong oxi sẽ tạo nhiệt độ cao hơn khá nhiều so với cháy trong ko khí. Ứng dụng dụng trong công nghiệp đốt nhiên liệu của oxi còn thể hiện qua hoạt động chế tạo mìn phá đá, oxi lỏng tiêu dùng để đốt nhiên liệu trong tên lửa. Một ứng dụng khá sắp gũi của oxi trong công nghiệp luyện gang thép là thổi khí oxi để tạo nhiệt độ to hơn, tăng hiệu suất và chất lượng của gang và thép.

Bài tập về oxi SGK Hóa học kèm lời giải chi tiết

Sau lúc đã nắm vững những tri thức lý thuyết cơ bản về oxi bạn hãy bắt tay thực hiện làm bài tập để hiểu bài nhanh hơn nhé. Dưới đây là một vài bài tập về oxi SGK Hóa học 8 và 10 Monkey tổng hợp kèm lời giải chi tiết để bạn tham khảo.

Bài tập về oxi SGK Hóa học 8

Bài 1 (SGK Hóa học 8, trang 84)

Sử dụng từ thích hợp trong khuông để điền vào chỗ trống trong những câu sau:

Kim loại, phi kim, rất hoạt động, phi kim rất hoạt động, hợp chất.

Khí oxi là một đơn chất … Oxi mang thể phản ứng với nhiều …, …, …

Gợi ý đáp án:

Khí oxi là một đơn chất phi kim rất hoạt động. Oxi mang thể phản ứng với nhiều phi kim, kim loại, hợp chất.

Bài 2 (SGK Hóa học 8, trang 84)

Nêu những ví dụ chứng minh rằng oxi là một đơn chất rất hoạt động (đặc thù ở nhiệt độ cao)

Gợi ý đáp án:

Oxi là một đơn chất rất hoạt động (đặc thù ở nhiệt độ cao), ví dụ:

3Fe + 2O2 → Fe3O4.

S + O2 → SO2.

Bài 3 (SGK Hóa học 8, trang 84)

Butan mang công thức C4H10 lúc cháy tạo ra khí cacbonic và tương đối nước, đồng thời tỏa nhiều nhiệt. Viết phương trình hóa học trình diễn sự cháy của butan.

Gợi ý đáp án:

Phương trình hóa học:

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

Bài 4 (SGK Hóa học 8, trang 84)

Đốt cháy 12,4g photpho trong bình chứa 17g khí oxi tạo thành điphotpho pentaoxit P2O5 (là chất rắn, trắng).

a) Photpho hay oxi chất nào còn thừa và số mol chất còn thừa là bao nhiêu?

b) Chất nào được tạo thành? Khối lượng là bao nhiêu?

Gợi ý đáp án:

a) Ta mang nP = 12.4/31 = 0.4 (mol); nCO2 = 17/32 = 0.53 (mol).

4P + 5O2 → 2P2O5

Xét tỉ lệ số mol đề bài với số mol phương trình của P và O2 ta mang:

nO2 pư = 5/4 x nP = 0.5 (mol).

Xác định nO2 dư = 0.53 – 0.5 = 0.03 (mol).

b) Chất tạo thành là điphotpho pentaoxit P2O5.

Ta mang nP2O5 = ½ x nP = 0.4/2 = 0.Hai mol

mP2O5 = n.M = 0.Hai x (31x 2 + 16 x 5) = 28.4 (g).

Bài tập về oxi SGK Hóa học 10

Bài tập 1 (SGK Hóa 10, trang 127)

Hãy 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; d/ F

Gợi ý đáp án:

A - d; B - c; C - b; D - a.

Bài 2 (SGK Hóa 10, trang 127)

Chất nào mang liên kết cùng hóa trị ko cực:

A. H2S; B. O2; C. Al2S3; D. SO2.

Gợi ý đáp án:

B. O2

Bài 4 (SGK Hóa 10, trang 127)

Hãy trình bày những phương pháp điều chế khí oxi trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. Vì sao ko ứng dụng phương pháp điều chế khí oxi trong phòng thí nghiệm cho công nghiệp và trái lại?

Gợi ý đáp án:

Điều chế oxi trong phòng thí nghiệm:

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

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

2KClO3 → 2KCl + 3O2

Điều chế oxi trong công nghiệp:

Với Hai cách sản xuất là:

  • Sản xuất oxi từ ko khí: Ko khí sau lúc đã loại bỏ hết nước, bụi, khí cacbon đioxit, được hóa lỏng. Chưng đựng phân đoạn ko khí lỏng sẽ thu được oxi. Oxi được vận chuyển trong những bình thép mang dung tích 100 lít dưới áp suất 150 atm.

  • Sản xuất oxi từ nước: Tiến hành điện phân nước (nước mang hòa tan một lượng nhỏ H2So2 hoặc NaOH để tăng tính dẫn điện của nước), chúng ta thu được khí oxi ở cực dương và khí hidro ở cực âm. PTHH như sau:

2H2O → (điện phân) 2H2 + O2 (k)

Ko thể ứng dụng tráo đổi Hai thứ tự vì điều chế trong công nghiệp cần lượng to oxi với giá thành rẻ trong lúc ở phòng thí nghiệm chỉ cần Một lượng nhỏ. 

Trên đây là toàn bộ những thông tin về oxi kỳ vọng sẽ giúp bạn tiện dụng tổng hợp tri thức để ôn tập hiệu quả. Tiếp tục chuyên mục Tri thức cơ bản của Monkey mỗi ngày để đón đọc thêm nhiều bài san sớt thú vị nhé! San sẻ nếu bạn thấy bài viết hữu ích hoặc nhấn “NHẬN CẬP NHẬT” trên đầu bài viết để đọc những thông tin san sớt sớm nhất mỗi tuần từ Monkey qua email. 

Leave a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *