Giải bài tập SGK Hóa 10 Nâng cao Bài 42: Ozon và hiđro peoxit

Hiđro peoxit có thể tham gia những phản ứng hóa học:

H₂O₂ + 2KI → I₂ + 2KOH

H₂O₂ + Ag₂O → 2Ag + H₂O + O₂

Tính chất của H₂O₂ được diễn tả đúng nhất là:

A. Hiđro peoxit chỉ có tính oxi hóa.

B. Hiđro peoxit chỉ có tính khử.

C. Hiđro peoxit không có tính oxi hóa, không có tính khử.

D. Hiđro peoxit vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử.

Phương pháp giải

Tính oxi hoá:

H₂O₂ + 2KI → I₂ + 2KOH

H₂O₂ + KNO₂ → KNO₃ + H₂O

Tính khử :

H₂O₂ + Ag₂O → 2Ag + H₂O + O₂

5H₂O₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5O₂ + 8H₂O

Hướng dẫn giải

Hiđro peoxit vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử.

Đáp án cần chọn là D

Có hai bình, một đựng khí oxi, một đựng khí ozon. Hãy giới thiệu thuốc thử để phân biệt từng khí.

Phương pháp giải

Sử dụng dung dịch KI có pha hồ tinh bột

Hướng dẫn giải

Cho hai khí đi qua dung dịch KI có pha hồ tinh bột, dung dịch tạo màu xanh thì khí dẫn vào là O₃, còn lại là O₂.

2KI + O₃ + H₂O → I₂ + 2KOH + O₂ ↑.

Hãy dẫn ra những phản ứng hóa học để chứng minh cho tính chất của các chất sau:

a) Oxi và ozon cùng có tính oxi hóa, nhưng ozon có tính oxi hóa mạnh hơn oxi.

b) Nước và hiđro peoxit cùng có tính oxi hóa, nhưng hiđro peoxit có tính oxi hóa mạnh hơn nước.

Phương pháp giải

- Ozon tác dụng được với Ag ở điều kiện thường.

- H₂O₂ là hợp chất không bền, dễ bị phân hủy thành H₂O và O₂.

Hướng dẫn giải

Câu a: Oxi và ozon cùng có tính oxi hóa:

3O₂ + 4Al → 2Al₂O₃;

O₃ + 2Al → Al₂O₃

Ozon có tính oxi hóa mạnh hơn oxi: 2Ag + O₃ → Ag₂O + O₂

Oxi không phản ứng với Ag ở điều kiện thường.

Câu b: H₂O + CO → H₂ + CO₂ (đk: nhiệt độ)

H₂O₂ + CO → H₂O + CO₂ (nhiệt độ thường)

H₂O và H₂O₂ đều oxi hóa được CO nhưng H₂O₂ oxi hóa mạnh hơn H₂O.

H₂O₂ là hợp chất không bền, dễ bị phân hủy thành H₂O và O₂.

Ozon và hiđro peoxit có những tính chất hóa học nào giống nhau, khác nhau? Lấy ví dụ minh họa.

Phương pháp giải

Ozon có tính oxi hóa; hiđro peoxit vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử

Hướng dẫn giải

Giống nhau: Đều có tính oxi hóa.

O₃ + 2KI + H₂O → I₂ + 2KOH + O₂

H₂O₂ + 2KI → I₂ + 2KOH

Khác nhau: H₂O₂ có tính khử

H₂O₂ + Ag₂O → 2Ag + H₂O + O₂.

Có 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%. Hãy 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 số mol O₂ ban đầu và số mol O₃ ban đầu lần lượt là a mol và b mol

Ta có hệ phương trình: a + b = 1 và (a + 1,5b) - (a + b) = 0,5b 

⇒ a, b = ?

⇒ Thành phần phần trăm thể tích các khí?

Hướng dẫn giải

Đặt số mol O₂ ban đầu và số mol O₃ ban đầu lần lượt là a mol và b mol

Xét 1 mol hỗn hợp ⇒ (a + b) = 1

2O₃ → 3O₂

b → 1,5b

Vì O₃ đã bị phân hủy hết nên sau phản ứng: nO₂ (a + 1,5b) mol

Số mol khí tăng thêm: (a + 1,5b) - (a + b) = 0,5b mol

Theo đề bài:

%V tăng thêm = (0,5b. 100%)/(a + b) = 2% ⇒ b = 0,04 ⇒ a = 0,96

Thành phần phần trăm thể tích các khí trong hỗn hợp đầu:

%VO₃ = (0,04. 100%)/1 = 4%; %VO₂ = 100% - 4% = 96%

Hỗn hợp khí A gồm có O₂ và O₃, tỉ khối của hỗn hợp khí A đối với hiđro là 19,2. Hỗn hợp khí B gồm có H₂ và CO, tỉ khối của hỗn hợp khí B đốí với hiđro là 3,6.

a) Tính thành phần phần trăm theo thể tích các khí trong hỗn hợp A và hỗn hợp B.

b) Tính số mol hỗn hợp khí A cần dùng để đốt cháy hoàn toàn 1 mol hỗn hợp khí B. Các thể tích khí được đo trong cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất.

Phương pháp giải

Ta có: a + b = 1 và \({\overline M _A} = \frac{{32a + 48b}}{{(a + b)}} = 19,2.2 = 38,4(**)\)

⇒ a, b = ?

⇒ %V = ?

- Viết PTHH của phản ứng

- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

⇒ M_A, M_B = ?

Hướng dẫn giải

Câu a: Đặt số mol O₂ và O₃ trong hỗn hợp A lần lượt là a mol và b mol.

Xét 1 mol hỗn hợp A ⇒ a + b = 1 (∗)

Theo đề bài ta có:

\({\overline M _A} = \frac{{32a + 48b}}{{(a + b)}} = 19,2.2 = 38,4(**)\)

Giải hệ (∗) và (∗∗) ta được a = 0,6; b = 0,4 ⇒ %VO₂ = 60%; %VO₃ = 40%.

Giải tương tự ta tính được hỗn hợp B: %VH₂ = 80%; %VCO = 20%

Câu b: Các phản ứng xảy ra:

2H₂ + O₂ → 2H₂O (1)

2CO +O₂ → 2CO₂ (2)

3H₂ + O₃ → 3H₂O (3)

3CO + O₃ → 3CO₂ (4)

Đặt số mol của A cần dùng để đốt cháy 1 mol B là x mol

\(\left\{ \begin{array}{l}

{n_{{O_2}}} = 0,6xmol\\

{n_{{O_3}}} = 0,4xmol

\end{array} \right.\)

Trong 1 mol hỗn hợp B

\(\left\{ \begin{array}{l}

{n_{{H_2}}} = 0,8mol\\

{n_{CO}} = 0,2mol

\end{array} \right.\)

Từ (1), (2), (3) và (4)

\(\left\{ \begin{array}{l}

{n_{{H_2}pu}} = {n_{{H_2}O}} = 0,8mol\\

{n_{COpu}} = {n_{C{O_2}}} = 0,2mol

\end{array} \right.\)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

mA + mB = mCO₂ + mH₂O = 0,8.18 + 0,2.44 = 23,2 g

mB = 0,8.2 + 0,2.28 = 7,2 g

⇒ mA = 23,2 - 7,2 = 16g = 32.0,6x + 48.0,4x ⇒ x = 5/12 ≈ 0,416 (mol)