Giải bài tập SBT Hóa 8 Bài 27: Điều chế oxi- Phản ứng phân hủy

Cho các phản ứng sau:

(1) 2NaNO₃  \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2NaNO₂ + O₂↑

(2) 2H₂O \(\xrightarrow{{dien\,phan}}\) 2H₂ + O₂↑

(3) CaO + CO₂ → CaCO₃

(4) ZnS + 3O₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2ZnO + 2SO₂↑

(5) K₂O + H₂O → 2KOH

(6) 2HNO₃ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2NO₂ + H₂O + 12O₂↑

Số phản ứng thuộc loại phản ứng phân hủy là

A. 2              

B. 3                

C. 4              

D. 5

Phương pháp giải

Cần nắm rõ lý thuyết về phản ứng phân hủy để chọn đáp án đúng.

Hướng dẫn giải

Các phản ứng phân hủy là: (1); (2); (6)

=> Chọn B.

Trong bài thực hành thu khí oxi vào ống nghiệm bằng cách đẩy nước và đẩy không khí. Có 4 học sinh A, B, C, D đã lắp ráp dụng cụ thí nghiệm như sau đây. Hãy cho biết học sinh nào lắp ráp đúng? Giải thích. Xác định công thức các chất 1,2,3 có trong hình vẽ của thí nghiệm.

Phương pháp giải

Để giải thích thí nghiệm trên ta dựa vào phương pháp thu khí oxi: phương pháp đẩy nước.

Hướng dẫn giải

Chất 1 có thể là : KMnO₄, KClO₃, KNO₃ …, chất 2 : khí oxi; chất 3 : nước.

Học sinh A lắp ráp đúng ; học sinh B lắp ráp không đúng vì ống dẫn khí không đi vào ống nghiệm đựng nước do đó oxi bị mất một phần.

Học sinh C đã lắp ráp đúng ; học sinh D đã lắp ráp không đúng vì ống dẫn khí oxi không đi vào ống nghiệm, dẫn đến sự mất mát khí oxi.

Điều chế oxi trong công nghiệp bằng phương pháp điện phân nước ( có axit sunfuric), thu được 2 chất khí riêng biệt là oxi và hidro. Phương trình điện phân nước được biểu diễn như sau:

2H₂O \(\xrightarrow{{dien\,phan}}\) 2H₂ + O₂

Điền những số liệu thích hợp vào chỗ trống trong bảng dưới đây:

(Giả sử phản ứng điện phân nước xảy ra hoàn toàn).

Phương pháp giải

- Phương trình hóa học:  2H₂O \(\xrightarrow{{dien\,phan}}\) 2H₂ + O₂

- Áp dụng các công thức: m=n.M; V=22,4.n để điền số liệu thích hợp vào ô trống.

Hướng dẫn giải

a) Theo tỉ lệ phương trình: n_H2O = 2 mol ⇒ n_H2 = 2 mol; n_O2 = 1.2/2 = 1 mol

b) n_O2 = 16/32 = 0,5 mol ⇒ n_H2O  = n_H2 = 2.n_O2 = 2. 0,5 = 1 mol; m_H2 = 1.2 = 2g

c) n_H2 = 10/2 = 5 mol ⇒ n_H2O  = n_H2 = 5mol ; n_O2 = 5.1/2 = 2,5 mol ⇒ m_O2 = 32. 2,5 = 80g

d) n_H2O = 45/18 = 2,5 mol ⇒ n_H2 = 2,5 mol ⇒ m_H2 = 2,5. 2 = 5g

n_O2 = 2,5.1/2 = 1,25 mol ⇒m_O2 = 32. 1,25 = 40g

e) n_H2 = 8,96/22,4 = 0,4 mol ⇒ n_H2O = 0,4 mol ⇒ m_H2O = 0,4 .18 = 7,2 g

n_O2 = 0,4.1/2 = 0,2 mol ⇒ V_O2 = 0,2 . 22,4 = 4,48 l

f) n_H2O = 66,6/18 = 3,7 mol ⇒ n_H2 = 3,7 mol ⇒ m_H2 = 3,7 .2 = 7,4 g

n_O2 = 3,7.1/2 = 1,85 mol ⇒ V_O2 = 41,44 lit

a) Trong những chất sau, những chất nào được dùng để điều chế khí oxi? Viết phương trình phản ứng và nêu điều kiện phản ứng: CuSO₄; KClO₃; CaCO₃; KMnO₄; H₂O; K₂SO₄; HgO

b) Tất cả các phản ứng điều chế O₂ có thể gọi là phản ứng phân hủy không? Hãy giải thích.

Phương pháp giải

Cần nắm rõ lý thuyết về phản ứng phân hủy để viết phương trình hóa học.

Hướng dẫn giải

a) Các chất được dùng để điều chế oxi: KClO₃; KMnO₄; H₂O; HgO.

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

2H₂O → 2H₂ + O₂

2HgO → 2Hg + O₂

b) Tất cả phản ứng điều chế O₂ đều là phản ứng phân hủy vì từ 1 chất sau phản ứng tạo ra nhiều chất mới.

Để điều chế một lượng lớn oxi trong công nghiệp người ta dùng những phương pháp nào và bằng những nguyên liệu gì?

Phương pháp giải

Cần nắm rõ lý thuyết về cách điều chế oxi để trả lời câu hỏi trên.

Hướng dẫn giải

Để điều chế một lượng lớn oxi trong công nghiệp người ta thường dùng phương pháp điện phân nước hoặc hoá lỏng không khí (ở -196 °C) rồi cho bay hơi trở lại, nitơ thoát ra trước rồi đến oxi. Nguồn nguyên liệu phong phú và rẻ tiền là nước và không khí.

Lấy cùng một lượng KClO₃ và KMnO₄ để điều chế oxi. Chất nào tạo ra nhiều khí O₂ hơn.

a) Viết phương trình phản ứng và giải thích.

b) Nếu điều chế dùng một thể tích khí oxi thì dùng chất nào kinh tế hơn? Biết rằng giá KMnO₄ là 30.000 đ/kg và KClO₃ là 96.000 đ/kg.

Phương pháp giải

a) 2KClO₃ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2KCl + 3O₂↑$$

2KMnO₄ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) K₂MnO₄ + O₂↑ + MnO₂ ${\mathrm{}}_{}$

Giả sử ta lấy cùng một khối lượng là a gam

Từ phương trình phản ứng, tính lượng oxi thu được với từng chất

So sánh số mol oxi tạo thành => rút ra kết luận.

b) Để điều chế cùng một thể tích khí oxi ta tính lượng KClO₃ và KMnO₄  cần dùng tương ứng.

Từ đó tính giá tiền cần dùng để biết chất nào kinh tế hơn

Hướng dẫn giải

a) M_KClO3 = 122,5(g/mol); M_KMnO4 = 158(g/mol)

Giả sử ta lấy cùng một khối lượng là a gam

2KClO₃ ⟶ 2KCl +3O₂↑

2 mol                    3 mol

a/122,5               3a/2.122,5

2KMnO₄ ⟶ K₂MnO₄ + O₂↑ + MnO₂

2 mol                              1 mol

a/158                              a/2.158

3a/2.122,5 >  a/2.158

Khi nhiệt phân cùng 1 lượng, chất cho nhiều O₂ hơn là KClO₃

b) Nếu điều chế cùng một thể tích khí O₂ thì dùng KClO₃ để điều chế kinh tế hơn, tuy giá tiền 1 kg cao hơn nhưng thể tích khí O₂ sinh ra nhiều hơn. Tính toán cụ thể như sau :

2KClO₃ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2KCl + 3O₂↑

2 mol                          3 mol

1 mol                         1,5 mol

m_KClO3=1.122,5=122,5(g)

Số tiền mua 122,5 g để điều chế 1,5 mol O₂ là

0,1225 . 96000 = 11760(đ)

2KMnO₄ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) K₂MnO₄ + O₂↑ + MnO₂ 

2 mol                                1 mol

3 mol                                1,5 mol

m_KMnO4= 3.158 = 474(g)

Số tiền mua 474 g KMnO₄ để điều chế 1,5 mol O₂ là:

0,474 . 30000 = 14220(đ)

Vậy để điều chế cùng 1 thể tích khí O₂ thì dùng KClO₃ để điều chế kinh tế hơn mặc dù giá tiền cao mua 1 kg KClO₃ cao hơn nhưng thể tích khí O₂ sinh ra nhiều hơn.

Dùng 3,2 kg khí oxi để đốt cháy khí axetilen. Hỏi với lượng khí oxi như trên, có thể đốt cháy bao nhiêu m³ khí axetilen ( đktc).

Phương pháp giải

- Tính số mol oxi

- PTHH: 2C₂H₂    + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O$$

- Tính theo phương trình hóa học => số mol khí axetilen

Hướng dẫn giải

Số mol khí oxi: \(\frac{{3,2.1000}}{{32}} = 100mol\)

Phương trình hóa học:

2C₂H₂    + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

2 mol      5 mol 

x mol     100mol 

x = 100.25 = 40 (mol)

Số m³ khí axetilen bị đốt cháy: \(\frac{{44.22,4}}{{1000}} = 0,896{m^3}\)

Đốt cháy hoàn toàn 5,4g Al.

a) Tính thể tích oxi cần dùng.

b) Tính số gam KMnO₄ cần dùng để điều chế lượng oxi trên.

Phương pháp giải

a) Tính số mol Al

PTHH: 4Al   + 3O₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2Al₂O₃${\mathrm{}}_{}$

Tính theo PTHH=> số mol oxi => thể tích oxi 

b) PTHH: 2KMnO₄ ⟶ K₂MnO₄ + O₂↑ + MnO₂${\mathrm{}}_{}$

Dựa theo PTHH tính số mol KMnO₄${\mathrm{}}_{}$=> khối lượng KMnO₄

Hướng dẫn giải

a) Số mol Al = 5,4 : 27 = 0,2 mol

4Al   + 3O₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2Al₂O₃

4 mol    3 mol

0,2 mol   x mol

\(x = \frac{{0,2.3}}{4} = 0,15mol\)

Thể tích khí oxi cần dùng để đốt chấy hoàn toàn 5,4 g Al là: 0,15.22,4 = 3,36 (lít)

b) Phương trình hóa học 

2KMnO₄ ⟶ K₂MnO₄ + O₂↑ + MnO₂

2 mol                             1 mol

y mol                             0,15 mol

n_KMnO4 = y = 0,15.2 = 0,30 (mol)

Khối lượng KMnO₄ cần dùng để điều chế 0,15 mol oxi là: 0,30.158 = 47,4(g)

Người ta điều chế vôi sống (CaO) bằng cách nung đá vôi CaCO₃. Lượng vôi sống thu được từ 1 tấn đá vôi có chứa 10% tạp chất là:

A. 0,252 tấn.    

B. 0,378 tấn.

C. 0,504 tấn    

D. 0,606 tấn.

(Biết hiệu suất phản ứng là 100%).

Phương pháp giải

- Tính khối lượng CaCO₃ trong 1 tấn đá vôi

- Phương trình nhiệt phân 

CaCO₃  \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) CaO + CO₂↑

- Tính theo PTHH => lượng vôi sống thu được

Hướng dẫn giải

Khối lượng CaCO₃ trong 1 tấn đá vôi là

\(\frac{{1.90}}{{100}} = 0,9\)  (tấn)

Phương trình nhiệt phân 

CaCO₃  \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) CaO + CO₂↑

100 tấn        56 tấn 

0,9 tấn          x tấn 

Lượng vôi sống thu được là:

\({m_{CaO}} = \frac{{0,9.56}}{{100}} = 0,504\) tấn

Đáp án cần chọn là C.