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

Trường Tiểu Học Đằng Lâm

Updated on:

Oxi: Tính chất, ứng dụng và cách điều chế [Tổng hợp Lớp 8 + 10]
Bạn đang xem: Oxi: Tính chất, ứng dụng và cách điều chế [Tổng hợp Lớp 8 + 10] tại Kênh Văn Hay

Chiếm 49,4% khối lượng vỏ Trái đất, oxi được coi là nguyên tố hóa học phổ biến. Đây cũng là một nội dung giáo trình quan trọng trong chương trình Hóa học ở cả cấp 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. Oxy được biết đến là nguyên tố hóa học có nhiều nhất trong lớp vỏ Trái đất. Ở dạng hợp chất oxy nguyên tố được tìm thấy trong đường, nước, quặng, đá, cơ thể người và động vật…

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 1s22s22p4, lớp ngoài cùng có 6e. Ở điều kiện thường, phân tử oxi có hai nguyên tử 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

Để làm rõ tính chất vật lý của khí oxi, SGK Hóa học 8 (NXBGDVN) đã đưa ra các tình huống quan sát cũng như câu hỏi vận dụng kiến ​​thức để các bạn hình dung rõ ràng hơn.

Oxy là chất khí không màu, không mùi, không vị và nặng hơn không khí.  (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Quan sát: Có một lọ khí oxi nút kín. Nhiệm vụ của học sinh là nhận xét màu của khí oxi. Sau đó mở nút chai rượu, đưa lại gần mũi và dùng tay thổi nhẹ oxy vào mũi để đánh giá mùi của nó.

Hai câu hỏi tiếp theo được yêu cầu để hiểu các tính chất của oxy là:

  • 1 lít nước ở 20 độ C hòa tan 31 ml khí oxi. Có những chất khí (ví dụ amoniac) hòa tan 700 lít trong 1 lít nước. Oxi tan nhiều hay ít 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 khí oxy là:

  • Khí oxi không màu, không mùi, không vị và nặng hơn không khí (d= 32/29, xấp xỉ 1,1).

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

  • Khí oxi ít tan trong nước, 100ml nước ở 20 độ C, 1 atm hòa tan được 3,1ml khí oxi.

  • Độ tan của khí oxi ở 20 độ C, 1 atm là 0,0043g trong 100g H2O.

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 nguyên tố phi kim hoạt động rất mạnh, nhất là ở nhiệt độ cao, dễ tham gia phản ứng hóa học với nhiều phi kim, nhiều kim loại cũng như hợp chất. Trong hợp chất hóa học nguyên tố oxi có hóa trị II.

Oxy phản ứng với kim loại

SGK Hóa học 8 lấy ví dụ thí nghiệm chứng minh oxi tác dụng được với kim loại như sau:

Thí nghiệm đốt sắt trong khí oxi.  (Ảnh: Chụp màn hình SGK Hóa học 8)

Lấy một đoạn dây sắt nhỏ luồn vào bình ôxy. Quan sát thí nghiệm xem có phản ứng hóa học nào xảy ra không. Tiếp tục quấn một mẩu than vào đầu sợi dây sắt, hơ nóng mẩu than và làm đỏ mẩu than rồi cho vào bình khí oxi. Qua quan sát ta rút ra được nhận xét sau: Khi cho đoạn dây sắt quấn trong than hồng vào bình đựng oxi thì mẩu than cháy trước, tạo ra nhiệt độ đủ cao để mẩu sắt cháy. Sắt cháy mạnh, rực rỡ không ngọn lửa, không khói, tạo ra các hạt oxit sắt nóng chảy màu nâu, công thức hóa học là Fe3O4 (oxit sắt từ).

Phương trình hóa học diễn ra như sau:

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

Tiến hành thí nghiệm, cho một thìa sắt có chứa một ít bột lưu huỳnh vào ngọn lửa đèn cồn để quan sát. Tiếp tục cho lưu huỳnh đang cháy vào bình khí oxi và so sánh sự cháy của lưu huỳnh trong oxi và trong không khí.

Lưu huỳnh cháy trong khí oxi.  (Ảnh: Chụp màn hình SGK Hóa học 8)

Quan sát thí nghiệm, ta có thể rút ra một số nhận xét sau:

Lưu huỳnh cháy trong không khí với ngọn lửa nhỏ màu xanh nhạt, khi cháy trong không khí thì cháy mạnh hơn tạo thành lưu huỳnh đioxit SO2 (hay khí lưu huỳnh) và rất ít lưu huỳnh trioxit (SO3).

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

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

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

Photpho cháy trong oxi.  (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Qua quá trình quan sát ta dễ dàng rút ra một số nhận xét sau: Photpho cháy mạnh trong khí oxi với ngọn lửa cháy rực, sinh ra khói trắng đặc bám vào thành bình ở dạng bột dễ tan trong nước. Bột màu trắng là diphosphate pentaoxide, với công thức hóa học 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 phản ứng 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 do phản ứng với khí oxi, tỏa 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? Các thuộc tính và ứng dụng phổ biến nhất

Làm thế nào để điều chỉnh oxy?

Có nhiều cách để điều chế oxy, tùy thuộc vào mục đích của nó. Sau đây là những cách điều chế và sản xuất oxi thông dụng nhất trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp!

Tìm hiểu cách điều chế oxi.  (Ảnh: Shutterstock.com)

Điều chế oxi trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, khí oxi được điều chế bằng cách khử các hợp chất giàu oxi, kém bền với nhiệt như KMnO4 (rắn), KClO3 (rắn)… Ví dụ:

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

Sản xuất oxy công nghiệp

Có hai cách để sản xuất oxy trong công nghiệp: từ không khí và từ nước.

  • Sản xuất oxy từ không khí: Không khí sau khi loại bỏ hết nước, bụi và khí cacbonic sẽ được hóa lỏng. Chưng cất phân đoạn không khí lỏng mang lại oxy. Oxy được vận chuyển trong bình thép có dung tích 100 lít dưới áp suất 150 atm.

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

2H2O → (chất điện phân) 2H2 + O2 (k)

Ứng dụng của oxi trong đời sống

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

Oxy là cần thiết cho cuộc sống.  (Ảnh: Sưu tầm Internet)

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

Oxy có nhiều ứng dụng quan trọng, đóng vai trò quyết định đối với sự sống của con người và động vật. Mỗi ngày, chúng ta cần khoảng 20-30m3 oxy để duy trì sự sống.

Lính cứu hỏa, phi công hay thợ lặn khi làm nhiệm vụ đều cần thở oxy được dự trữ trong bình đặc biệt.

Ứng dụng của oxi trong công nghiệp – đốt nhiên liệu

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

Bài tập oxi SGK Hóa học có lời giải chi tiết

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

Giải bài toán oxi.  (Ảnh: Shutterstock.com)

Bài tập về oxi SGK Hóa học 8

Bài 1 (SGK Hóa học 8, trang 84)

Điền từ thích hợp vào chỗ trống trong các câu sau:

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

Khí oxi là một nguyên tố… Oxy có thể phản ứng với nhiều …, …, …

Câu trả lời gợi ý:

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

Bài 2 (Hóa 8, trang 84)

Nêu ví dụ chứng tỏ oxi là nguyên tố rất hoạt động (đặc biệt ở nhiệt độ cao).

Câu trả lời gợi ý:

Oxy là một nguyên tố rất hoạt động (đặc biệt là ở nhiệt độ cao), ví dụ:

3Fe + 2O2 → Fe3O4.

S + O2 → SO2.

Bài 3 (Hóa 8, trang 84)

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

Câu trả lời gợi ý:

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 oxi tạo ra điphotpho pentaoxit P2O5 (chất rắn màu trắng).

a) Chất nào dư photpho hoặc oxi và dư bao nhiêu mol?

b) Chất gì 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 PT với số mol PT của P và O2 ta có:

0,4/4 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 pentaoxit 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 về oxi SGK Hóa học 10

Bài tập 1 (Hóa 10, trang 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; DF

Câu trả lời gợi ý:

quảng cáo; B – c; C – b; đa.

Bài 2 (Hóa 10, trang 127)

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

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

Câu trả lời gợi ý:

B. O2

Bài 4 (Hóa 10, trang 127)

Nêu các phương pháp điều chế khí oxi trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. Tại sao không áp dụng phương pháp điều chế khí oxi trong phòng thí nghiệm cho công nghiệp và ngược lại?

Câu trả lời gợi ý:

Điều chế khí oxi trong phòng thí nghiệm:

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

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

2KClO3 → 2KCl + 3O2

Điều chế oxi trong công nghiệp:

Có hai cách sản xuất:

  • Sản xuất oxy từ không khí: Không khí, sau khi loại bỏ tất cả nước, bụi và carbon dioxide, được hóa lỏng. Chưng cất phân đoạn không khí lỏng mang lại oxy. Oxy được vận chuyển trong bình thép có dung tích 100 lít dưới áp suất 150 atm.

  • Sản xuất oxy từ nước: Tiến hành điện phân nước (nước có hòa tan một lượng nhỏ H2So2 hoặc NaOH để tăng độ dẫn điện của nước) ta thu được khí oxi ở cực dương và khí 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 chuẩn bị trong công nghiệp đòi hỏi một lượng lớn oxy với chi phí thấp, trong khi trong phòng thí nghiệm, chỉ cần một lượng nhỏ.

Trên đây là toàn bộ thông tin về oxi hy vọng sẽ giúp các bạn dễ dàng tổng hợp kiến ​​thức để ôn tập hiệu quả. Tiếp tục đến với chuyên mục Kiến thức cơ bản của Kênh Văn Hay mỗi ngày để đón đọc thêm nhiều bài viết hay nhé! Hãy chia sẻ nếu thấy bài viết hữu ích, hoặc click “GET UPDATE” trên đầu bài viết để nhận được những chia sẻ hàng tuần sớm nhất từ ​​Kênh Văn Hay 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 Kênh Văn Hay có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: kenhvanhay.edu.vn của Kênh Văn Hay
Nhớ để nguồn bài viết này: Oxi: Tính chất, ứng dụng và cách điều chế [Tổng hợp Lớp 8 + 10] của website kenhvanhay.edu.vn

Chuyên mục: Giáo dục

Xem thêm bài viết hay:  Dàn ý nghị luận xã hội về lòng tự trọng

Viết một bình luận