Bài tập về oxi - ozon - hiđro peoxit

H₂O₂ có tính oxi hóa khi tác dụng với chất khử. Các chất: dung dịch KMnO₄, dung dịch H₂SO₄ đặc và O₃ chỉ có tính oxi hóa

=> H₂O₂ tác dụng với dung dịch H₂SO₃ thể hiện là chất oxi hóa

H₂O₂ + H₂SO₃ → H₂SO₄ + H₂O

Chất oxi hóa là KMnO₄ và chất khử là H₂O₂

=> Hệ số tỉ lượng đúng ứng với chất oxi hoá và chất khử là: 2 và 5

H₂O₂ đóng vai trò chất khử khi tác dụng với chất oxi hóa => nguyên tử O trong H₂O₂ có số oxi hóa tăng tạo thành O₂ => chỉ có phản ứng : H₂O₂ + Cl₂ → O₂ + HCl thỏa mãn

Chất có thể tác dụng với dung dịch KI tạo I₂ là O₃ và Cl₂

2KI + O₃ + H₂O →  I₂ + 2KOH + O₂

2KI + Cl₂ → 2KCl + I₂

Chất vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử là H₂O₂

O₃, H₂SO₄ đặc, SO₃ chỉ có tính oxi hóa

Gọi kim loại là R có hóa trị là n

Bảo toàn khối lượng: \({{m}_{R}}+{{m}_{{{O}_{2}}}}={{m}_{X}}=>{{m}_{{{O}_{2}}}}=16,213=3,2\text{ }gam\)

=> n_O2 = 0,1 mol

4R    +   nO₂  →  2R₂O_n

$\frac{{0,4}}{n}$   ← 0,1

$ = > {\text{ }}{M_R} = \frac{{13}}{{\frac{{0,4}}{n}}} = 32,5n$

Với n = 2 => R = 65 => R là kim loại Zn

Bảo toàn khối lượng: ${m_{KL}} + {m_{{O_2}}} = {m_{oxit}} = > {m_{{O_2}}} = 30,2 - 17,4 = 12,8\,\,gam$

$ = > {\text{ }}{n_{{O_2}}} = 0,4{\text{ }}mol = > \,\,{V_{{O_2}}} = 8,96$ lít

2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

=> Chất rắn X gồm K₂MnO₄, MnO₂ và KMnO₄ còn dư

=> Cho chất rắn X vào dung dịch HCl đặc thu được muối là KCl, MnCl₂

Bảo toàn electron:  $5.{n_{KMn{O_4}}} = 4.{n_{{O_2}}} + 2.{n_{C{l_2}}} = > \,\,{n_{C{l_2}}} = 0,35\,\,mol$

$ = > {\text{ }}{{\text{V}}_{C{l_2}}} = {\text{ }}0,35.22,4 = 7,84\,\,lít $

2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

  0,1 mol               →                   0,05 mol

Gọi n_Fe = x mol; n_Cu = y mol

Bảo toàn khối lượng:  ${m_{Fe}} + {m_{Cu}} + {m_{{O_2}}} = {m_{oxit}}$

$ = > {m_{{\text{Fe}}}} + {m_{Cu}} = 13,6 - 0,05.32 = 12\,\,gam$

=> 56x + 64y = 12  (1)

Xét toàn bộ quá trình có Fe và Cu cho e, O₂ và H₂SO₄ nhận e

Bảo toàn e:  $3.{n_{Fe}} + 2.{n_{Cu}} = 4.{n_{{O_2}}} + 2.{n_{S{O_2}}}$

=> 3x + 2y = 4.0,05 + 2.0,15 (2)

Từ (1) và (2) => x = 0,1 mol; y = 0,1 mol

=> %m_Fe = 0,1.56 / 12 = 46,67%

Đặt kim loại hóa trị II là A

PTHH: 2A + O₂ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) 2AO

BTKL ta có: m_O2 = m_AO – m_A = 16,2 – 13 = 3,2 (g)\( \Rightarrow {n_{{O_2}}} = \frac{{{m_{{O_2}}}}}{{{M_{{O_2}}}}} = \frac{{3,2}}{{32}} = 0,1\,(mol)\)

Theo PTHH: n_A = 2n_O2 = 2.0,1 = 0,2 (mol)

Ta có: \({M_A} = \frac{{{m_A}}}{{{n_A}}} = \frac{{13}}{{0,2}} = 65\,(g/mol)\)

⟹ A là kẽm (Zn)

Đặt số mol C₂H₅OH = 2x (mol) ⟹ số mol CH₃OH = 3x (mol)

Có: m_C2H5OH  + m_CH3OH = 9,4

⟹ 2x.46 + 3x.32 = 9,4

⟹ 188x = 9,4

⟹ x = 0,05

⟹ C₂H₅OH: 0,1 (mol); CH₃OH: 0,15 (mol)

Xét đốt cháy:

C₂H₆O  + 3O₂  \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) 2CO₂ + 3H₂O  (1)

0,1     → 0,3                                         (mol)

CH₄O  + 3/2O₂ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) CO₂ + 2H₂O    (2)

0,15  → 0,225                                      (mol)

∑n_O2(1)+(2) = 0,3 + 0,225 = 0,525 (mol) ⟹ V_O2(đktc) = 0,525×22,4 = 11,76 (lít)

M­hh = 20. M_H2 = 20.2 = 40 (g/mol)

Đặt số mol O₂ = a(mol) ; số mol O₃ = b (mol)

Áp dụng công thức tính phân tử khối trung bình ta có:

\(\begin{array}{l}{M_{hh}} = \frac{{{n_{{O_2}}}.{M_{{O_2}}} + {n_{{O_2}}}.{M_{{O_3}}}}}{{{n_{{O_2}}} + {n_{{O_3}}}}}\\ \Rightarrow 40 = \frac{{32a + 48b}}{{a + b}}\\ \Rightarrow 40a + 40b = 32a + 48b\\ \Rightarrow 8a = 8b\\ \Rightarrow a = b\end{array}\)

Vậy trong hh có n_O2 = n_O3  → Phần trăm số mol O₂ = O₃ = 50%

Ta có: n_KClO3 = 12,25 : 122,5 = 0,1 mol

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

Theo PTHH → n_O2 = 1,5.n_KClO3 = 0,15 mol

→ V_O2 = 0,15.22,4 = 3,36 lít

Theo bảo toàn khối lượng ta có m_X = m_Z - m_Y = 60,2 - 22,2 = 37,8 (gam)

Đặt số mol Cl₂ là x mol; số mol O₂ là y mol.

Ta có: x + y = n_X = 0,7 mol và m_X = 71x + 32y = 38 gam

Giải hệ trên ta có x = 0,4 và y = 0,3

Gọi số mol Mg là a mol; số mol Al là b mol → 24a + 27b = 22,2 (1)

Các quá trình cho e:

Mg⁰ → Mg⁺² + 2e

Al⁰ → Al⁺³ + 3e

Các quá trình nhận e:

Cl₂ + 2e → 2Cl^-

O₂ + 4e → 2O^-2

Theo bảo toàn electron ta có 2.n_Mg + 3.n_Al = 2.n_Cl2 + 4.n_O2 → 2a + 3b = 2. 0,4 + 4.0,3 = 2 (mol) (2)

Giải hệ (1) và (2) ta có a = 0,7 và b = 0,2

Phần trăm khối lượng của Al trong Y là: %m_Al =0,2.27.100%/22,2  = 24,32%

Chọn số mol O₂ ban đầu là 1 mol → m_O2 bđ = 32 (g)

Đặt số mol O₂ pư = 3a (mol)

       \(3{O_2} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2{O_3}\)

n_bđ     1                      (mol)

n_pư  3a     →   2a      (mol)

n_sau 1 – 3a      2a       (mol)

BTKL ta có: m_X = m_O2bđ = 32 (g) ⇒ \({n_X} = \frac{{32}}{{40}} = 0,8(mol)\)

∑ n_X = n_O2 dư  + n_O3 = 1 – 3a  + 2a

                                 = 1 – a (mol)

→ 1 –a = 0,8

→ a = 0,2 (mol)

Hiệu suất của phản ứng là: \(\% H = \frac{{{n_{{O_2}pu}}}}{{{n_{{O_2}\,bd}}}}.100\%  = \frac{{0,2.3}}{1}.100\%  = 60\% \)

Chọn hh X ban đầu = 1 (mol); Đặt số mol O₃ phân hủy = x (mol)

Cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất thì tỉ lệ thể tích tương ứng với tỉ lệ về số mol

n_{khí tăng} = 5%n_X = 0,05.1 = 0,05 (mol)

        \(2{O_3} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 3{O_2}\)

(mol)  x        1,5x

⇒ V _tăng =  V_{O2 sinh ra} – V_{O3 mất đi} = 1,5x – x = 0,5x (mol)

→ 0,5x = 0,05

→ x = 0,1

→\(\% {V_{{O_3}}} = \frac{{{n_{{O_3}}}\,}}{{{n_{hh}}}}.100\%  = \frac{{0,1}}{1}.100\%  = 10\% \)

\({d_{X/{H_2}}} = {{{M_X}} \over {{M_{{H_2}}}}} \Rightarrow {M_X} = 18.2 = 36\;(g/mol)\) 

\( \Rightarrow {x \over y} = {4 \over {12}} = {1 \over 3}{\rm{  }} \Rightarrow {\rm{3x =  y   }}(1)\) 

C₂H₄ \(\buildrel {{t^0}} \over\longrightarrow \) 2CO₂ + 2H₂O

0,2                   0,4      0,4

BTNT O: n_{O trước} = \(2{n_{{O_2}}} + 3{n_{{O_3}}}\)= 2y + 3x

n_{O sau} = \(2{n_{C{O_2}}} + {n_{{H_2}O}}\)= 2.0,4 + 0,4 = 1,2 

→ 3x + 2y = 1,2 (2)

 Giải (1) và (2) ta được: \(x = {2 \over {15}};y = {2 \over 5} \Rightarrow {V_X}_{(dktc)} = ({2 \over {15}} + {2 \over 5}).22,4 \approx 11,95(l)\)

Đặt: n_Cu = n_Al = x(mol)

Ta có: 64x + 27x = 9,1 ⇒ x = 0,1 (mol)

           2Cu + O₂ \(\buildrel {{t^0}} \over\longrightarrow \) 2CuO

(mol)  0,1                  → 0,1

           4Al + 3O₂ \(\buildrel {{t^0}} \over\longrightarrow \) 2Al₂O₃

 (mol)  0,1                    → 0,05

→ m = m_CuO + m­_Al2O3 = 0,1.80 + 0,05.102 = 13,1 (gam)

\(3Fe + 2{O_2}\xrightarrow{{{t^0}}}F{e_3}{O_4}\) 

\({n_{Fe}} = 3{n_{F{e_3}{O_4}}} = 3.\frac{{46,4}}{{232}} = 0,6(mol) \Rightarrow {m_{Fe}} = 0,6.56 = 33,6(g)\)

n_O3 = 7,2 : 48 = 0,15 (mol)

\(2{O_3}\,\,\underset{{}}{\overset{{t,p,xt}}{\longleftrightarrow}}\,\,\,3{O_2}\,\) 

\({n_{{O_2}}} = \frac{3}{2}{n_{{O_3}}} = \frac{3}{2}.0,15 = 0,225(mol) \Rightarrow {V_{{O_2}(dktc)}} = 0,225.22,4 = 5,04(lit)\)