Bài tập điều chế khí oxi - bài tập phản ứng phân hủy

Những chất được dùng để điều chế oxi trong phòng thí nghiệm là KMnO₄, KClO₃, KNO₃.

PTHH: 2KMnO₄ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ ↑

2KClO₃ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) 2KCl + 3O₂ ↑

2KNO₃ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) 2KNO₂ + O₂ ↑

Phản ứng phản hủy là 2KClO₃ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) 2KCl + 3O₂.

Người ta thu khí oxi bằng cách đẩy nước nhờ dựa vào tính chất: Khí oxi ít tan trong nước

Người ta thu khí oxi bằng cách đẩy không khí nhờ dựa vào tính chất: khí oxi nặng hơn không khí

Phản ứng phân hủy là phản ứng hóa học trong đó một chất phản ứng sinh ra hai hay nhiều chất mới

Phản ứng phân hủy là phản ứng hóa học trong đó một chất phản ứng sinh ra hai hay nhiều chất mới

=> Số phản ứng phân hủy là

3) 2KNO₃ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2KNO₂ + O₂

4) 2Fe(OH)₃  $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ Fe₂O₃ + 3H₂O

Nguyên liệu để sản xuất O₂ trong công nghiệp là: không khí

Sản xuất khí oxi từ không khí bằng cách hạ không khí xuống dưới -200^oC, sau đó nâng dần nhiệt độ lên -196^oC ta thu được khí N₂, sau đó nâng đến -183^oC ta thu được khí oxi.

Trong PTN, khí oxi được điều chế bằng cách đun nóng những hợp chất giàu oxi và dễ bị phân huỷ ở nhiệt độ cao như KMnO₄ và KClO₃

=> 2 chất dùng để điều chế oxi trong phòng thí ngiệm là: KClO₃ (2), KMnO₄ (3)

+) Phản ứng phân hủy: 1 chất → 2 hay nhiều chất

=> các phản ứng phân hủy là

3) 2KNO₃ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2KNO₂ + O₂

5) 2Fe(OH)₃ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$Fe₂O₃ + 3H₂O

+) Phản ứng hóa hợp: 2 hay nhiều chất → 1 chất

1) 2H₂ + O₂ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2H₂O

4) 4P + 5O₂ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2P₂O₅

7) CaO + CO₂ → CaCO₃

Vậy có 2 phản ứng phân hủy và 3 phản ứng hóa hợp

Giả sử lấy 1 mol mỗi chất

Phương trình hóa học nhiệt phân:

               2KMnO₄ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Tỉ lệ PT:  2mol                                             1mol

P/ứng:     1mol                     →                    0,5mol

                2KClO₃ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2KCl + 3O₂

Tỉ lệ PT:   2mol                       3mol

P/ứng:       1mol         →        1,5mol

                2KNO_{3 $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$} 2KNO₂ + O₂

Tỉ lệ PT:  2mol                          1mol

P/ứng:      1mol            →         0,5mol

                 2H₂O₂ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2H₂O + O₂

Tỉ lệ PT:   2mol                       1mol

P/ứng:      1mol           →        0,5mol

=> chất thu được lượng khí oxi lớn nhất là KClO₃

Giả sử lấy 100 gam mỗi chất

$=>{{n}_{KMn{{O}_{4}}}}=\frac{100}{158}\approx 0,633\,mol;\,{{n}_{KCl{{O}_{3}}}}=\frac{100}{122,5}=0,816\,mol$

${{n}_{KN{{O}_{3}}}}=\frac{100}{101}=0,99\,mol;\,\,{{n}_{{{H}_{2}}{{O}_{2}}}}=\frac{100}{34}=2,94\,mol$

Phương trình hóa học nhiệt phân:

               2KMnO₄ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Tỉ lệ PT:  2mol                                             1mol

P/ứng:     0,633mol               →                  0,3165mol

                2KClO₃ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2KCl + 3O₂

Tỉ lệ PT:   2mol                       3mol

P/ứng:     0,816mol       →      1,224mol

                2KNO_{3 $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$} 2KNO₂ + O₂

Tỉ lệ PT:  2mol                         1mol

P/ứng:    0,99mol        →        0,495mol

                 2H₂O₂ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2H₂O + O₂

Tỉ lệ PT:   2mol                      1mol

P/ứng:      2,94mol     →       1,47mol

=> chất thu được lượng khí oxi lớn nhất là H₂O₂  

Số mol O₂ thu được là: ${{n}_{{{O}_{2}}}}=\frac{4,48}{22,4}=0,2\,mol$

Phương trình hóa học:

               2KMnO₄ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Tỉ lệ PT:  2mol                                              1mol

P/ứng:     0,4mol                       ←               0,2mol

=> ${{m}_{KMn{{O}_{4}}}}=0,4.158=63,2\,gam$

                2KClO₃ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2KCl + 3O₂

Tỉ lệ PT:   2mol                      3mol

P/ứng:     0,133mol     ←      0,2mol

=> ${{m}_{KCl{{O}_{3}}}}=0,133.122,5=16,29$ gam

                2KNO₃ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2KNO₂ + O₂

Tỉ lệ PT:  2mol                         1mol

P/ứng:    0,4mol         ←         0,2mol

=> ${{m}_{KN{{O}_{3}}}}=0,4.101=40,4\,gam$

                 2H₂O₂ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2H₂O + O₂

Tỉ lệ PT:   2mol                     1mol

P/ứng:      0,4mol      ←      0,2mol

=> ${{m}_{{{H}_{2}}{{O}_{2}}}}=0,4.34=13,6\,gam$

=> chất có khối lượng nhỏ nhất là H₂O₂ 

2KMnO₄ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) K₂MnO₄ + O_2­↑

Do phản ứng nhiệt phân sinh ra khí O₂ vì vậy khi đưa tàn đóm đỏ que diêm vào miệng ống nghiệm có hiện tượng tàn đóm bùng sáng.

n_O2 = 3,2 : 32 = 0,1 (mol)

PTHH: 2KMnO₄  \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑

Theo PTHH: n_KMnO4 = 2n_O2 = 2. 0,1 = 0,2 (mol)

280 ml = 0,28 lít

1 bình khí O₂ có V = 0,28 lít

→ 2 bình khí O₂ có V = 2×0,28 = 0,56 (lít)

Vì 1 nhóm cần điều chế 2 bình khí O₂ mà có tất cả 6 nhóm nên lượng O₂ điều chế được là:

V_O2 = 6× 0,56 = 3,36 (lít).

→ Tổng số mol O₂ ở đktc cần điều chế là: \({n_{{O_2}(dktc)}} = \frac{{{V_{{O_2}}}}}{{22,4}} = \frac{{3,36}}{{22,4}} = 0,15\,(mol)\)

          PTHH: 2KClO₃ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) 2KCl + 3O₂↑

Theo PTHH: cứ 2 mol KClO₃ pư sinh ra 3 mol O₂

                   Vậy x = ? mol pư sinh ra 0,15 mol O₂

\( \Rightarrow x = \frac{{2.0,15}}{3} = 0,1\,(mol)\)

Tổng số gam KClO₃ cả 6 nhóm cần lấy là: \({m_{KCl{O_3}}} = {n_{KCl{O_3}}} \times {M_{KCl{O_3}}} = 0,1 \times 122,5 = 12,25\,(g)\)