Bài 1 trang 162 SGK Hóa 10 nâng cao
Hãy giải thích:
a) Cấu tạo của phân tử oxi.
b) Oxi là phi kim có tính oxi hóa mạnh. Lấy ví dụ minh họa.
Hướng dẫn giải:
Câu a:
Cấu tạo phân tử oxi: Nguyên tử oxi có cấu hình electron 1s22s22p4, lớp ngoài cùng có 2 electron độc thân. Hai electron độc thân (ở phân lớp 2p) của mỗi nguyên tử xen phủ vào nhau tạo 2 liên kết cộng hóa trị.
Câu b:
Oxi là phi kim có tính oxi hóa mạnh.
- Tác dụng với kim loại: Oxi tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Ag, Au, Pt,...)
3Fe + 2O2 → Fe3O4;
2Cu + O2 → 2CuO
- Tác dụng với phi kim: oxi tác dụng với hầu hết các phi kim (trừ halogen)
4P + 5O2 → 2P2O5
S + O2 → SO2
- Tác dụng với hợp chất: oxi tác dụng với nhiều chất hữu cơ và vô cơ.
C2H2OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O;
2H2S + 3O2 → 2SO2+ 2H2O
Bài 2 trang 162 SGK Hóa 10 nâng cao
Trình bày những phương pháp điều chế oxi:
a) Trong phòng thí nghiệm.
b) Trong công nghiệp.
Hướng dẫn giải:
Câu a:
Phương pháp điều chế oxi trong phòng thí nghiệm:
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2↑
2KClO3 → 2KCl + 3O2↑ (xt: MnO2)
2H2O → 2H2 + O2↑ (xt: MnO2)
Câu b:
Phương pháp điều chế oxi trong công nghiệp:
- Từ không khí: Không khí sau khi đã loại bỏ CO2 và hơi nước, được hóa lỏng áp suất 200 atm.
Chưng cất phân đoạn không khí lỏng thu được khí oxi ở -183oC.
Khí oxi được vận chuyển trong những bình thép có thể tích 100 lít (p = 150 atm).
- Từ nước: 2H2O (điện phân)→ 2H2 + O2
Bài 3 trang 162 SGK Hóa 10 nâng cao
Thêm 3 gam MnO2 vào 197gam hỗn hợp muối KCl và KClO3. Trộn kĩ và đun nóng hỗn hợp đến phản ứng hoàn toàn, thu được chất rắn cân nặng 152gam. Hãy xác định thành phần phần trăm khối lượng của hỗn hợp muối đã dùng.
Hướng dẫn giải:
2KClO3 → 2KCl + 3O2
Áp dụng định luật BTKL ta có:
Khối lượng oxi thoát ra: 197 + 3 - 152 = 48 (gam) ⇒ nO2=48/32=1,5 (mol)
Từ (1) ⇒ nKClO2 = 2/3.1,5 = 1(mol)
Khối lượng KClO3 trong hỗn hợp đầu: 1.122,5 = 122,5 (gam)
Khối lượng KCl trong hỗn hợp đầu: 197 - 122,5 = 74,5 (gam)
Vậy %mKClO3 = 62,18%
%mKCl = 100% - 62,18% = 37,82%
Bài 4 trang 162 SGK Hóa 10 nâng cao
So sánh thể tích khí oxi thu được (trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) khi phân hủy hoàn toàn KMnO4. KClO3, H2O2 trong các trường hợp sau:
a) Lấy cùng khối lượng các chất đem phân hủy.
b) Lấy cùng lượng chất đem phân hủy.
Hướng dẫn giải:
Câu a:
Nếu lấy cùng khối lượng a gam.
⇒ nKMnO4 = a/158 mol; nKClO3 = a/122,5 mol; nH2O2 = a/34 mol
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 ↑ (1)
a/158 → a/316
2KClO3 → 2KCl + 3O2 ↑ (2)
a/122,5 → 3a/245
2H2O2 → 2H2O + O2 ↑ (3)
a/34 → a/68
Theo pt: nO2 (1) = 1/2. nKMnO4 = a/316 mol
nO2 (2) = 3/2. nKClO3 = 3a/245 mol
nO2 (3) = 1/2. nH2O2 = a/68 mol
Ta có : a/316 < 3a/245 < a/68 ⇒ n1 < n2 < n3
Vậy thể tích oxi thu được khi phân hủy KMnO4 < KClO3< H2O2
Câu b:
Nếu lấy cùng số mol là b mol
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 ↑ (1)
b → b/2
2KClO3 → 2KCl + O2 ↑ (2)
b → 3b/2
2H2O2 → 2H2O + O2 ↑ (3)
b → b/2
Theo pt: nO2 (1) = 1/2. nKMnO4 = b/2 mol
nO2 (2) = 3/2. nKClO3 = 3b/2 mol
nO2 (3) = 1/2. nH2O2 = b/2 mol
Ta có: n1 = n3 < n2.
Vậy thể tích oxi thu được khi phân hủy KMnO4 bằng khi phân hủy H2O2 và nhỏ hơn KClO3.
Bài 5 trang 162 SGK Hóa 10 nâng cao
Đốt cháy hoàn toàn m gam cacbon trong V lít oxi (điều kiện tiêu chuẩn), thu được hỗn hợp khí A có tỉ khối đối với oxi là 1,25.
a) Hãy xác định thành phần phần trăm theo thể tích các khí có trong hỗn hợp A.
b) Tính m và V. Biết rằng khi dẫn hỗn hợp khí A vào đựng dung dịch Ca(OH)2 dư tạo thành 6 gam kết tủa trắng.
Hướng dẫn giải:
Câu a:
Ta có: dA/O2 = MA : 32 = 1,25 ⇒ MA = 32.1,25 = 40 (*)
Phương trình phản ứng:
C + O2 → CO2 (1)
C + CO2 → 2CO (2)
Bài toán này có thể xảy ra hai trường hợp sau:
Trường hợp 1: Oxi dư (không có phản ứng 2): Hỗn hợp A gồm CO2 và O2 dư.
Thành phần phần trăm các chất trong hỗn hợp về mặt toán học không ảnh hưởng đến số mol hỗn hợp.
Xét 1 mol hỗn hợp A, trong đó X là số mol của CO2 và (1 - x) là số mol của O2 dư.
Ta có: MA = [44x + (1 - x).32] : 1 = 40 ⇒ x = 2/3
Vậy %VCO2 = 2/3. 100% = 66,67% và %VO2 = 33,33%.
Trường hợp 2: O2 thiếu (có phản ứng 2), hỗn hợp A có CO2 và CO.
Tương tự trên, xét 1 mol hỗn hợp A, trong đó a là số mol của CO2 và (1 - a) là số moi của CO
MA = [44a + 28.(1 - a)] : 1 = 40 ⇒ a = 0,75
Vậy %VCO2 = 0,75. 100% = 75%; %VCO = 100% - 75% = 25%.
Câu b:
Tính m, V:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
0,06 0,06
Trường hợp 1: nCO2 = 0,06 mol ⇒ nO2 dư = 1/2 nCO2 = 0,03 (mol)
Vậy: mC = 0,06.12 = 0,72 gam; VO2 = (0,06 + 0,03).22,4 = 2,016 (lít).
Trường hợp 2: nCO2 = 0,06mol; nCO = nCO2/3 = 0,02(mol)
BT nguyên tố C ⇒ nC = nCO2 +nCO = 0,06 + 0,02 = 0,08 mol ⇒ mC = 0,08.12 = 0,96(g)
BT nguyên tố O ⇒ nO2 = nCO2 + 1/2. nCO = 0,06 + 0,01 = 0,07 mol ⇒ VO2 = 0,07.22,4 = 1,568 (lít).
Trên đây là nội dung chi tiết Giải bài tập nâng cao Hóa 10 Chương 6 Bài 41, với hướng dẫn giải chi tiết, rõ ràng, trình bày khoa học. Chúng tôi hy vọng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các bạn học sinh lớp 10 học tập thật tốt!
