50 bài tập điều chế oxi | Lý thuyết, phương pháp và cách giải mở rộng

50 bài tập điều chế oxi

A. Phương pháp giải

- Trong phòng thí nghiệm:

Nguyên tắc: Nhiệt phân các hợp chất giàu oxi, dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao như Kali pemanganat (KMnO₄) và Kali clorat (KClO₃)…

Ví dụ: $2KMn{O}_4 \stackrel{t^o}{\to }{K}_{2}Mn{O}_4 +Mn{O}_2 +O_2$

$2KCl{O}_3 \stackrel{t^o}{\to } 2KCl+3O_2$

- Trong công nghiệp: Khí oxi được sản xuất từ không khí và nước.

+ Từ không khí: Chưng cất phân đoạn không khí lỏng

+ Từ nước: Điện phân nước.

- Phương pháp: Tính theo phương trình hoặc áp dụng định luật bảo toàn eletron, bảo toàn nguyên tố,…

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Nhiệt phân hoàn toàn 24,5 gam KClO₃ sau phản ứng thấy thoát ra V lít khí oxi (đktc). Giá trị của V là:

A. 4,48 lít

B. 6,72 lít

C. 2,24 lít

D. 3,36 lít

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l}{n}_{KCl{O}_3} =\frac{\text{24,5 }}{122,5}=0,1mol\\ 2KCl{O}_3 \stackrel{t^o}{\to } 2KCl+3O_2\\ 0,2 \to 0,3 \left(mol\right)\\ \end{array}$

$V_{O_2}=0,3.22,4=6,72lit$

Đáp án B

Ví dụ 2: Nung 316 gam KMnO₄ một thời gian thấy còn lại 300 gam chất rắn. Phần trăm khối lượng KMnO₄ bị nhiệt phân là

A. 20%

B. 30%

C. 50%

D. 80%

Hướng dẫn giải

m _{chất rắn giảm} = m _oxi = 316 – 300 = 16 gam

$\begin{array}{l}\begin{array}{l}{n}_{O_2}=\frac{16}{32}=0,5\left(mol\right)\\ 2KMn{O}_4 \stackrel{t^o}{\to }{K}_{2}Mn{O}_4 +Mn{O}_2 +O_2\end{array}\\ \text{ 1} \leftarrow 0,5 \left(mol\right)\end{array}$

$\begin{array}{l}{m}_{KMn{O}_4} =1.158=158\left(g\right)\\ \%m_{KMn{O}_4}=\frac{158}{316}.100\%=50\%\end{array}$

Đáp án C

Ví dụ 3: Nhiệt phân hoàn toàn 24,5 gam muối vô cơ X thấy thoát ra 6,72 lít O₂ (đktc), phần rắn còn lại chứa 52,35% Kali và 47,65% Clo. Công thức phân tử của muối X là

A. KClO

B. KClO₂

C. KClO₃

D. KClO₄

Hướng dẫn giải

$n_{O_2} =0,03mol$

$\to n_O=2n_{O_2}=0,06mol\to m_O=0,06.16=0,96g$

$\to m_K+m_{Cl}=2,45-0,96=1,49g$

$m_K=1,49.52,35\%=0,78g \to n_K=\frac{0,78}{39}=0,02mol$

$\to m_{Cl}=1,49-0,78=0,71g \to n_{Cl}=\frac{0,71}{35,5}=0,02mol$

$n_K:n_{Cl}:n_O=0,02:0,02:0,06=1:1:3$

→ X là KClO₃

Đáp án C

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Người ta điều chế oxi trong phòng thí nghiệm bằng cách phân hủy H₂O₂ (xúc tác MnO₂), khí oxi sinh ra thường bị lẫn hơi nước. Người ta có thể làm khô khí oxi bằng cách dẫn khí qua ống sứ chứa chất nào sau đây?

A. Na.     

B. bột CaO.         

C. CuSO₄.5H₂O.

D. S

Hướng dẫn giải

Loại A vì O₂ tác dụng được với Na

Loại C vì không phải CuSO₄ khan nên không hút nước

Loại D vì S không có khả năng hút nước

Đáp án B

Câu 2: Người ta thu O₂ bằng cách đẩy nước là do tính chất?

A. Khí oxi tan tốt nước

B. Khí oxi khó hoá lỏng

C. Khí oxi ít tan trong nước

D. Khí oxi nhẹ hơn nước

Đáp án C

Câu 3: Khi nhiệt phân hoàn toàn 1 mol mỗi chất KClO₃ (xúc tác MnO₂), KMnO₄, KNO₃, AgNO₃ thì chất tạo ra lượng oxi lớn nhất là

A. KClO₃.

B. KMnO₄.         

C. AgNO₃.          

D. KNO₃.

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l}2KCl{O}_3 \to 2KCl+3O_2\\ 1 \to 1,5 \left(mol\right)\\ 2KMn{O}_4 \to K_{2}Mn{O}_4 +Mn{O}_2 +O_2\\ 1 \to 0,5 \left(mol\right)\\ 2KN{O}_3 \to 2KN{O}_2 +O_2\\ 1 \to 0,5 \left(mol\right)\\ 2AgN{O}_3 \to 2Ag+N{O}_2 +2O_2\\ 1 \to 1 \left(mol\right)\end{array}$

→ chất tạo lượng oxi lớn nhất là KClO₃

Đáp án A

Câu 4: Nhiệt phân hoàn toàn 15,8 gam KMnO₄ sau phản ứng thu được V lít khí O₂ (ở đktc). Giá trị V là

A. 2,24

B. 4,48.

C. 6,72.

D. 8,96

Hướng dẫn giải

$n_{KMn{O}_4}=\frac{15,8}{158}=0,1\left(mol\right)$

$\begin{array}{l}2KMn{O}_4 \stackrel{t_o}{\to }{K}_{2}Mn{O}_4 +Mn{O}_2 +O_2\\ 0,1 \to 0,05 \left(mol\right)\end{array}$

→ V = 0,1. 22,4 = 2,24 (l)

Đáp án A

Câu 5: Trong phòng thí nghiệm điều chế oxi bằng phản ứng nhiệt phân KClO₃. Nếu dùng 12,25 gam KClO_­3 thì sau phản ứng hoàn toàn, thể tích O₂ thu được (đktc) là

A.  6,72 lít.

B. 3,36 lít.

C. 1,12 lít

D. 4, 48 lít.

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l}{n}_{KCl{O}_3} =\frac{12,25}{122,5}=0,1mol\\ 2KCl{O}_3 \stackrel{t_o}{\to } 2KCl+3O_2\\ 0,1 \to 0,15 \left(mol\right)\\ \to V_{O_2} =0,15.22,4=3,36lít\end{array}$

Đáp án B

Câu 6: Nung không hoàn toàn 24,5 gam KClO₃ một thời gian thu được 17,3 gam chất rắn A và khí B. Hiệu suất phản ứng nhiệt phân là

A. 25%

B. 50%

C. 75%

D. 80%

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l}{m}_{KCl{O}_3}=m_A+m_{O_2}\\ \to m_{O_2}=24,5-17,3=7,2\left(g\right)\\ \to n_{O_2}=\frac{7,2}{32}=0,225 \left(mol\right)\end{array}$

$\begin{array}{l}2KCl{O}_3\stackrel{t_o}{\to }\text{ 2}KCl+3O_2\\ 0,15 \leftarrow 0,225 \left(mol\right)\end{array}$

$\begin{array}{l}{m_{KCl{O}_3}}_{ }=0,15.122,5=18,375\left(g\right)\\ \to H=\frac{18,375}{24,5}.100\%=75\%\end{array}$

Đáp án C

Câu 7: Nung nóng 79 gam KMnO₄ một thời gian thu được hỗn hợp chất rắn A nặng 74,2 gam. Hiệu suất phản ứng nhiệt phân là

A. 50%

B. 60%

C. 70%

D. 80%

Hướng dẫn giải

Áp dụng bảo toàn khối lượng ta có:

$\begin{array}{l}{m}_{KMn{O}_4}=m_A+m_{O_2}\\ \to m_{O_2}=79-74,2=4,8\left(g\right)\end{array}$

$\to n_{O_2}=\frac{4,8}{32}=0,15 \left(mol\right)$

$\begin{array}{l}2KMn{O}_4 \stackrel{t_o}{\to }{K}_{2}Mn{O}_4 +Mn{O}_2 +O_2\\ \begin{array}{l} 0,3 \leftarrow 0,15 \left(mol\right)\\ m_{KMn{O}_4 }=0,3.158=47,4\left(g\right)\end{array}\end{array}$

$\to H=\frac{47,4}{79}.100\%=60\%$

Đáp án B

Câu 8: Nung nóng 64,8 gam hỗn hợp A gồm KClO₃, KMnO₄ đến khối lượng không đổi, thu được 14,56 lít khí (đktc) và được chất rắn B. Thành phần phần trăm khối lượng KMnO₄ trong A là

A. 24,38%

B. 32,14%

C. 75,62%

D. 41,28%

Hướng dẫn giải

$n_{O_2}=\frac{14,56}{22,4}=0,65\left(mol\right)$

$\begin{array}{l}2KCl{O}_3 \stackrel{t^o}{\to } 2KCl+3O_2 \\ x1,5xmol\end{array}$

$\begin{array}{l}2KMn{O}_4 \stackrel{t^o}{\to }{K}_{2}Mn{O}_4 +Mn{O}_2 +O_2\\ y0,5ymol\end{array}$

$\left\{\begin{array}{c}122,5x+158y=64,8\\ 1,5x+0,5y=0,65\end{array}\iff \left\{\begin{array}{c}x=0,4\\ y=0,1\end{array}\right.\right.$

$\to m_{KMn{O}_4}=0,1.158=15,8gam$

$\to \%m_{KMn{O}_4}=\frac{15,8}{64,8}.100\%=24,38\%$

Đáp án A

Câu 9: Tiến hành nhiệt phân hoàn toàn 15,8 gam KMnO₄, sau đó cho toàn bộ lượng khí O₂ thu được tác dụng với hỗn hợp X gồm Cu, Fe thu được 13,6 gam hỗn hợp Y. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp Y trong dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng dư thu được 3,36 lít SO₂ (đktc). Phần trăm khối lượng Fe trong hỗn hợp X là

A. 40,00%.          

B. 46,67%.          

C. 43,33%.

D. 53,33%.

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l}2KMn{O}_4 \to K_{2}Mn{O}_4 +Mn{O}_2 +O_2\\ 0,1 \to 0,05 mol\end{array}$

Gọi n_Fe = x mol; n_Cu = y mol

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

$\begin{array}{l}\to m_{Fe}+m_{Cu}=13,6-0,05.32=12gam\\ \to 56x+64y=12 \left(1\right)\end{array}$  

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

Bảo toàn electron:  $3.n_{Fe}+2.n_{Cu}=4.n_{O_2}+2.n_{S{O}_2}$

→ 3x + 2y = 4.0,05 + 2.0,15 (2)

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

$\to \%m_{Fe} =\frac{0,1.56}{12}\text{.100\%}=46,67\%$

Đáp án B

Câu 10: Nhiệt phân 40,3 gam hỗn hợp X gồm KMnO₄ và KClO₃, sau một thời gian thu được khí O₂ và m g chất rắn K₂MnO₄, MnO₂ và KCl.Toàn bộ lượng O₂ tác dụng hết với cacbon nóng đỏ, thu được 11,2 lít hỗn hợp khí Y (đktc) có tỉ khối so với H₂ là 17,2. Thành phần % khối lượng của KMnO₄ trong X gần nhất với giá trị nào sau đây

A. 40%

B. 80%

C. 60%

D. 20%

Hướng dẫn giải

Hỗn hợp Y gồm CO và CO₂

Gọi $\left\{\begin{array}{c}{n}_{CO}=a\left(mol\right)\\ n_{C{O}_2}=b\left(mol\right)\end{array}\right.$

$\to n_Y=a+b=\frac{11,2}{22,4}=0,5\left(mol\right)$

m_Y = 28a + 44b = 0,5.17,2.2 = 17,2

$\left\{\begin{array}{c}a+b=0,5\\ 28a+44b=17,2\end{array}\right.\iff \left\{\begin{array}{c}a=0,3\\ b=0,2\end{array}\right.$

$\begin{array}{l}C+O_2\stackrel{t^o}{\to }C{O}_2\\ 2C+O_2\stackrel{t^o}{\to }2CO\end{array}$

$\to n_{O_2}=\frac{1}{2}{n}_{CO}+n_{C{O}_2}=0,35\left(mol\right)$

Gọi $\left\{\begin{array}{c}{n}_{KMn{O}_4}=x\left(mol\right)\\ n_{KCl{O}_3}=y\left(mol\right)\end{array}\right.$

⇒ 158x + 122,5y = 40,3  (3)

$\begin{array}{l}2KMn{O}_4\stackrel{t^o}{\to }{K}_{2}Mn{O}_4+Mn{O}_2+O_2\\ 2KCl{O}_3\stackrel{t^o}{\to }\text{ 2}KCl+3O_2\end{array}$

$\to n_{O_2}=0,5x+1,5y=0,35 \left(4\right)$

Từ (3) và (4) $\to \left\{\begin{array}{c}x=0,1\\ y=0,2\end{array}\right.$

$\Rightarrow \%m_{KMn{O}_4}=\frac{0,1.158}{40,3}.100\%=39,2\%$

Đáp án A

Xem thêm các dạng bài tập và công thức Hoá học lớp 10 hay, chi tiết khác:

Các dạng bài toán H2S và SO2 tác dụng với dung dịch kiềm

50 bài tập về kết tủa của muối sunfua, muối sunfat

50 bài tập về Oleum

50 bài tập về dung dịch H2SO4 loãng

50 bài tập về dung dịch H2SO4 đặc