50 bài tập về O2, O3, phản ứng Ozon phân | Lý thuyết, phương pháp và cách giải mở rộng

50 bài tập về O2, O3, phản ứng Ozon phân

A. Phương pháp giải

- Phản ứng ozon hóa:

           3O₂ $\stackrel{tiatungoai}{\to }$ 2O₃

- Phản ứng ozon phân:

            2O₃ → 3O₂

- Phương pháp: tăng – giảm thể tích, sơ đồ đường chéo.

- Áp dụng công thức tính khối lượng mol trung bình giải bài toán hỗn hợp khí:

$\overline{M}=\frac{M_1.x_1+M_2.X_2+M_3.x_3+\mathrm{....}}{x_1+x_2+x_3+\mathrm{....}}$

Trong đó:

+ M₁, M₂, M₃,... là khối lượng mol phân tử của mỗi khí (g/mol).

+ x₁, x₂, x₃,... có thể là số mol, số nguyên tử, thể tích, phần trăm về thể tích, phần trăm số mol, phần trăm về số nguyên tử của từng khí trong hỗn hợp.

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hỗn hợp khí X gồm ozon và oxi có tỉ khối đối với hiđro bằng 18. Phần trăm theo thể tích mỗi khí trong hỗn hợp X lần lượt là

A. 40% và 60%.

B. 60% và 40%.

C. 75% và 25%.

D. 25% và 75%

Hướng dẫn giải

Coi số mol hỗn hợp X = 1 mol.

$\begin{array}{l}{n}_{O_2}=x\left(mol\right)\\ n_{O_3}=y\left(mol\right)\\ \to x+y=1 \left(1\right)\end{array}$

Áp dụng công thức tính khối lượng mol trung bình (g/mol) ta có:

$\begin{array}{l}\overline{A}=\frac{32x+48y}{x+y}=18.2\\ \iff 32x+48y=18.2\left(2\right)\end{array}$

Từ (1) và (2) $\to \left\{\begin{array}{c}x=0,75 \\ y=0,25\end{array}\right.\to \left\{\begin{array}{c}\%V_{O_2} =75\%\\ \%V_{O_3} =25\%\end{array}\right.$

Đáp án C

Ví dụ 2: Cho V lít hỗn hợp khí X gồm O­₂ và O₃. Thực hiện phản ứng ozon phân hoàn toàn, sau một thời gian thu được khí Y và thể tích khí tăng lên 20% so với thể tích ban đầu, biết thể tích các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất.  Phần trăm thể tích của O₂ trong hỗn hợp đầu là:

A. 30% 

B. 40%

C. 50%

D. 60%

Hướng dẫn giải

Giả sử $\left\{\begin{array}{c}{V}_{O_3}=1\left(lit\right)\\ V_{O_2}=x\left(lit\right)\end{array}\right.$

$\begin{array}{l}2O_3 \stackrel{tiatungoai}{\to } 3O_2\\ 1 1,5 \left(lit\right)\\ \to V_{tăng}=\text{ (}1,5+x)-(1+x)=0,5\\ \%V_{tăng}=20\%\end{array}$

$\begin{array}{l}\to \frac{0,5}{1+x}.100\%=20\%\\ \iff x=1,5\\ \to \%V_{O_2}=\frac{1,5}{1+1,5}.100\%=60\%\end{array}$

Đáp án D

Ví dụ 3: Phóng điện qua O₂ được hỗn hợp khí có khối lượng mol trung bình là 33 g/mol. Hiệu suất của phản ứng ozon hóa là

A. 13,09%.

B. 9,09%.

C. 7,09%.

D. 11,09%.

Hướng dẫn giải

$\to \frac{V_{O_3}}{V_{O_2}}=\frac{1}{15}\to \left\{\begin{array}{c}{V}_{O_3}=1\left(lit\right)\\ V_{O_2}=15\left(lit\right)\end{array}\right.$

3O_{2$\stackrel{tiatungoai}{\to }$}2O₃

$\begin{array}{l}\to V_{O_2\left(pu\right)}=\frac{3}{2}.V_{O_3}=1,5\\ \to H=\frac{1,5}{1,5+15}.100=9,09\%\end{array}$

Đáp án B

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Tiến hành phân hủy hết a gam ozon thì thu được 94,08 lít khí O₂ (đktc). Xác định giá trị của a.

A. 134,4g.

B. 124g.

C. 67,2g.

D. 181,6g.

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l}{n}_{O_2} =\frac{94,08}{22,4}\text{ = }4,2\left(mol\right)\\ 2O_3 \to 3O_2 \\ 2,8 \leftarrow 4,2 \left(mol\right)\\ \to m_{O_3} =2,8.48=134,4\left(gam\right)\end{array}$

Đáp án A.

Câu 2: Hãy chọn phát biểu đúng về oxi và ozon:

A. oxi và ozon đều có tính oxi hoá mạnh như nhau.

B. oxi và ozon đều có số proton và notron giống nhau trong phân tử.

C. oxi và ozon là các dạng thù hình của nguyên tố oxi.

D. cả oxi và ozon đều phản ứng được với các chất như Ag, KI, PbS ở nhiệt độ thường.

Hướng dẫn giải

A. Sai do tính oxi hóa của ozon mạnh hơn nhiều so với oxi.

B. Sai do số p và n trong phân tử ozon và oxi là khác nhau.

C. Đúng

D. Sai do chỉ có ozon mới có phản ứng với Ag, KI, PbS ở nhiệt độ thường.

Đáp án C

Câu 3: Hỗn hợp O₂ và O₂ có tỉ khối đồi với H₂ bằng 20. Phần trăm thể tích O₂ và O₃ lần lượt là

A. 40% và 60%

B. 75% và 25%

C. 60% và 40%

D. 50% và 50%

Hướng dẫn giải

$d_{\raisebox{1ex}{$hh$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$H_2$}\right.}=20\to M_{hh}=40$

Coi số mol hỗn hợp bằng 1 mol.

$\begin{array}{l}{n}_{O_2}=x\left(mol\right)\\ n_{O_3}=y\left(mol\right)\\ \to x+y=1 \left(1\right)\end{array}$

Áp dụng công thức tính khối lượng mol trung bình (g/mol) ta có:

$\begin{array}{l}\overline{A}=\frac{32x+48y}{x+y}=40\\ \iff 32x+48y=40 \left(2\right)\end{array}$

Từ (1) và (2)$\to \left\{\begin{array}{c}x=0,5 \\ y=0,5\end{array}\right.\to \left\{\begin{array}{c}\%V_{O_2} =50\%\\ \%V_{O_3} =50\%\end{array}\right.$

Đáp án D      

Câu 4: Phóng điện qua O₂ được hỗn hợp khí X có khối lượng mol trung bình là 40 g/mol. Hiệu suất của phản ứng ozon hóa là

A. 30%.

B. 80%.

C. 60%.

D. 20%.

Hướng dẫn giải

$\to \frac{V_{O_3}}{V_{O_2}}=1\to \left\{\begin{array}{c}{V}_{O_3}=1\left(lit\right)\\ V_{O_2}=1\left(lit\right)\end{array}\right.$

$\begin{array}{l}3O_2 \to 2O_3\\ \to V_{O_2\left(pu\right)}=\frac{3}{2}.V_{O_3}=1,5\\ \to H=\frac{1,5}{1,5+1}.100=60\%\end{array}$                   

Đáp án C

Câu 5: Một bình cầu dung tích 2 lít được nạp đầy oxi (X). Phóng điện để ozon hóa oxi trong bình, sau đó lại nạp thêm oxi cho đầy được hỗn hợp (Y). Cân (Y) thấy khối lượng lớn hơn so với (X) 0,84g. Thành phần % thể tích ozon trong (Y) là bao nhiêu? (biết các thể tích đo ở đktc)

A. 58,8 %

B. 48 %

C. 24,6 %

D. 22 %

Hướng dẫn giải

${{\text{n}}_{O_2}}_{\left(napthêm\right)}=\frac{0,84}{32}=0,02625\left(mol\right)$

Nạp thêm 0,02625 mol O₂ tức phần thể tích giảm đi là 0,588 lít.

$3O_2 \to 2O_3$

$\to$3 mol oxi mất đi tạo 2 mol ozon hay cứ 2 mol ozon tạo ra thì mất đi 1 mol thể tích oxi.

$\begin{array}{l}\to V_{O_3}=0,588.2=1,176\\ \to \%O_3=\frac{1,176}{2}.100\%=58,8\%\end{array}$

Đáp án A

Câu 6: Hỗn hợp khí X gồm O₂ và O₃ có tỉ khối hơi so với oxi là 1,3. Phần trăm về khối lượng của O₂ và O₃ lần lượt là

A. 33,33% và 66,67%

B. 30,77% và 69,23%.

C. 23,45% và 76,55%

D. 69,23% và 30,77%

Hướng dẫn giải

$d_{\raisebox{1ex}{$hh$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$O_2$}\right.}=1,3\to M_{hh}=41,6$

Coi số mol hỗn hợp bằng 1 mol.

$\begin{array}{l}{n}_{O_2}=x\left(mol\right)\\ n_{O_3}=y\left(mol\right)\\ \to x+y=1 \left(1\right)\end{array}$

Áp dụng công thức tính khối lượng mol trung bình ta có:

$\begin{array}{l}\overline{A}=\frac{32x+48y}{x+y}=41,6\\ \iff 32x+48y=41,6 \left(2\right)\end{array}$

Từ (1) và (2)$\to \left\{\begin{array}{c}x=0,4 \\ y=0,6\end{array}\right.$

$\to \left\{\begin{array}{c}\%m_{O_2} =\frac{0,4.32}{0,4.32+0,6.48}\text{.100\%= 30,77}\%\\ \%m_{O_3} =\text{ 100}\%-30,77\%=69,23\%\end{array}\right.$

Đáp án B

Câu 7: Dẫn 2,688 lít hỗn hợp oxi và ozon (đktc) vào dung dịch KI dư thì thu được 20,32 gam iot kết tủa màu tím đen. Tính thành phần phần trăm theo thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp ban đầu?

A. 66,67% và 33,33%.

B. 56,4% và 43,6%.

C. 72% và 28%.

D. 52% và 48%

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l}{n}_{hh} =\frac{2,688}{22,4}\text{ =}0,12\left(mol\right)\\ n_{I_2} =\frac{20,32}{254}=0,08\left(mol\right)\end{array}$

$\begin{array}{l}{O}_3 +2KI+H_{2}O\to 2KOH+I_2 +O_2 \uparrow \\ 0,08 \leftarrow 0,08\end{array}$

$\to n_{O_2} =0,12-0,08=0,04\left(mol\right)$

Vì là chất khí nên %V = % n

$\begin{array}{l}\%V_{O_3} =\%n_{O_3} =\frac{0,08}{0,12}.100\%=66,67\%\\ \%V_{O_2} =\%n_{O_2} =100\%-66,67\%=33,33\%\end{array}$

Đáp án A

Câu 8: Có hỗn hợp khí oxi và ozon. Sau một thời gian, ozon bị phân hủy hết, ta thu được 1 chất khí duy nhất có thể tích tăng thêm 2%. Hãy xác định thành phần phần trăm theo thể tích của hỗn hợp khí ban đầu. Biết các thể tích khí thu được đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất.

A. 90% và 10%

B. 95% và 5%

C. 96% và 4%

D. 92% và 8%

Hướng dẫn giải

Giả sử $\left\{\begin{array}{c}{V}_{O_3}=1\left(l\right)\\ V_{O_2}=x\left(l\right)\end{array}\right.$

$\begin{array}{l}2O_3 \to 3O_2\\ 1 \to 1,5 \left(lit\right)\\ \to V_{tăng}=1,5-1=0,5\\ \%V_{tăng}=2\%\end{array}$

$\begin{array}{l}\to \frac{0,5}{1+x}.100\%=2\%\\ \iff x=24\end{array}$

$\begin{array}{l}\to \%V_{O_2}=\frac{24}{1+24}.100\%=96\%\\ \%V_{O_3}=100\%-96\%=4\%\end{array}$

Đáp án C

Câu 9: Hỗn hợp X gồm SO₂ và O₂ có tỉ khối hơi đối với H₂ bằng 24. Cần thêm V lít O₂ vào 20 lít hỗn hợp X để thu được hỗn hợp Y có tỉ khối hơi so với H₂ bằng 22,4. Biết thể tích các khí đo trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất

A. 2,5 lít

B. 7,5 lít

C. 8 lít

D. 5 lít

Hướng dẫn giải

$d_{\raisebox{1ex}{$X$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$H_2$}\right.}=24\to {\overline{M}}_X=24.2=48$

$d_{\raisebox{1ex}{$Y$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$H_2$}\right.}=22,4\to {\overline{M}}_Y=22,4.2=44,8$                                        

$\begin{array}{l}\to \frac{V}{20}=\frac{\left|48-44,8\right|}{\left|32-44,8\right|}=\frac{1}{4}\\ \to V=\frac{20.1}{4}=5\left(l\right)\end{array}$                                         

Đáp án D

Câu 10: Một bình cầu dung tích 0,336 lít được nạp đầy oxi rồi cân được m₁ gam.  Phóng điện để ozon hoá, sau đó nạp thêm cho đầy oxi rồi cân, thu được khối lượng là m₂. Khối lượng m₁ và m₂ chênh lệch nhau 0,04 gam. Biết các thể tích nạp đều ở điều kiện tiêu chuẩn. Thành phần phần trăm về thể tích của ozon trong hỗn hợp sau phản ứng là

A. 11,46%.

B. 15,24%

C. 15,33%.

D. 16,67%

Hướng dẫn giải

Cứ 1 mol O₃ tạo thành có khối lượng nhiều hơn 1 mol O₂ là 48 - 32 = 16 gam.

Vậy x mol O₃ tạo thành có khối lượng nhiều hơn x mol O₂ là 0,04 gam

$\to n_{O_3}=\frac{0,04}{16}=2,{5.10}^{-3}\left(mol\right)$

$\to V_{O_3}=2,{5.10}^{-3}.22,4=0,056\left(l\right)$

$\to \%V_{O_3}=\frac{0,056}{0,336}.100\%=16,67\%$

Đáp án D

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

Các dạng bài toán Oxi, Lưu huỳnh phản ứng với kim loại

50 bài tập điều chế oxi

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