Các dạng bài toán về Oxi, Ozon | Lý thuyết, công thức, các dạng bài tập và cách giải

Các dạng bài toán về Oxi, Ozon

A. Phương pháp & Ví dụ

Lý thuyết và Phương pháp giải

Dựa trên phản ứng ozon hóa:

3O₂ → 2O₃: Phản ứng làm giảm số mol khí

2O₃ → 3O₂: Phản ứng làm tăng số mol khí

⇒Áp dụng giải bài toán bằng phương pháp tăng – giảm thể tích.

- Bài toán về điều chế oxi:

Trong phòng thí nghiệm, O₂ được điều chế bằng cách nhiệt phân các chất giàu oxi và kém bền với nhiệt như KClO₃, KMnO₄,...

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Từ phản ứng ta thấy khối lượng giảm của chất rắn sau phản ứng chính là khối lượng O2 được giải phóng, vậy vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng ta giải dạng này theo phương pháp tăng, giảm khối lượng.

m_O2 = m_{chất rắn ban đầu} - m_{chất rắn sau phản ứng}

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hỗn hợp khí B gồm O₂ và O₃ có tỉ khối hơi so với H₂ là 19,2. Tính % về thể tích mỗi khí trong B.

D_B/H2 = 19,2 → M_B = 19,2. 2 = 38,4

Áp dụng quy tắc đường chéo

Giả sử n_O3 = y = 2 mol thì n_O2 = x = 3 mol → n_B = 2 + 3 = 5 mol

% về thể tích = % về số mol

→ %O₂ = = 60%

% O₃ = 100 – 60 = 40%

Ví dụ 2: Có hỗn hợp khí oxi và ozon. Sau một thời gian, ozon bị phân hủy hết, ta được một 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 đo được ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất.

Lời giải:

Cách 1: Đặt x và y lần lượt là số mol O₂ và O₃ trong hỗn hợp:

Số mol hỗn hợp khí trước khi phản ứng là: (x+ y) (mol)

Số mol phản ứng, số mol khí oxi là:  (mol)

Số mol khí tăng so với ban đầu là:  - (x + y)=0,5y

Ta có 0,5y ứng với 2% nên y ứng với 4%.

Vậy O₃ chiếm 4% và O₂ chiếm 96%.

Cách 2. Theo phương pháp tăng – giảm thể tích:

Theo phản ứng: 2O₃ → 3O₂

Nhận thấy: Cư 2 mol O₃ phản ứng, làm hỗn hợp tăng 1 mol khí. Vậy khi hỗn hợp tăng 2% thì %V_O3là 4% → %V_O2 chiếm 96%.

Ví dụ 3: Hỗn hợp khí X gồm O₂ và O₃ có tỉ khối hơi so với oxi là 1,3.

Tính % về khối lượng của mỗi khí trong hỗn hợp.

Cho 20,8 gam hỗn hợp X có thể đốt cháy hoàn toàn bao nhiêu gam benzen (C₆H₆)

Lời giải:

a) Gọi a, b lần lượt là số mol O₂ và O₃

Theo đề bài:  d

Suy ra: m_o2 = 32a(gam); m_o3=48b=48.1,5a=72a(gam)

Thành phần % khối lượng mỗi khí:

%O₂ =

b) Phương trình phản ứng đốt cháy:

2C₆H₆+ 15O₂ 12CO₂+ 6H₂O (1)

(mol) x → 15x/2

C₆H₆ + 5O₃  6CO₂ + 3H₂O (2)

(mol) y → 5y

Ta có: ×32+5y ×48=30,8 Hay 240x + 240y =20,8 ⇒ x+ y= 

Từ (1) và (2) ⇒ 

⇒ 

Ví dụ 4: 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?

Lời giải:

Ta có: n_I2=0,08(mol) và n_{hỗn hợp} = 0,12(mol)

O₃ + 2KI + H₂O → 2KOH + I₂ + O₂ ↑ (2)

(mol) 0,08                      ← 0,08

Từ (1) ⇒n_O3=0.08(mol)⇒ n_O2=0,12-0,08=0,04(mol)

Vì là chất khí nên %V =%n

Vậy:

%V_O3 = %n_O3 = (0,08/0,12).100% = 66,67%

%V_O2 = %n_O2 = 100% - 66,67% = 33,33%

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1. 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%

Lời giải:

Đáp án: A

Ta có: n_I2 = 0,08(mol) và n_{hỗn hợp} = 0,12(mol)

       O₃ + 2KI + H₂O → 2KOH + I₂ + O₂ ↑ (2)

(mol) 0,08                                ← 0,08

Từ (1) ⇒ n_O3 = 0,08(mol) ⇒ n_O2 = 0,12 - 0,08 = 0,04(mol)

Vì là chất khí nên %V = %n

Vậy:

Câu 2. Hai bình có thể tích bằng nhau, nạp oxi vào bình thứ nhất, nạp oxi đã được ozon hóa vào bình thứ hai, thấy khối lượng 2 bình khác nhau 0,42g (nhiệt độ và áp suất ở 2 bình như nhau). Khối lượng oxi đã được ozon hóa là:

A. 1,16g       B. 1,26g       C. 1,36g       D. 2,26g

Lời giải:

Đáp án: B

Khối lượng khác nhau ở 2 bình là do khối lượng oxi trong ozon:

→ n_O3= n_{O(trong O3)}= 0,42/16 = 0,02625 mol

Ta có: n_O2(bị ozon hóa) = 3/2 n_O3= 3/2. 0,02625 = 0,039375 mol

→ m_O2(bị ozon hóa) = 0,039375.32 = 1,26g

Câu 3. Khi đun nóng 11,07g KMnO₄ ta được 10,11g bã rắn A và khí B. Tính thể tích khí B (ở đktc) được giải phóng ?

A. 6,72l        B. 3,36l        C. 0,672l        D. 0,448l

Lời giải:

Đáp án: C

Phương trình phản ứng:

2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ (1)

Từ (1) ta thấy khối lượng hỗn hợp rắn trước và sau phản ứng thay đổi là do O₂ thoát ra ở dạng khí (O₂ là B).

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_O2 = 11,07 – 10,11 = 0,96g → n_O2 = 0,96/32 = 0,03 mol

→ V_O2 = 0,03 × 22,4 = 0,672l

Câu 4. Khi tầng Ozon bị thủng thì:

A. Cây xanh không quang hợp được

B. Nhiệt độ của trái đất tăng lên

C. Tia tử ngoại sẽ xâm nhập vào trái đất, gây nên các căn bệnh ung thư

D. Không khí trên trái đất bị thoát ra ngoài vũ trụ.

Lời giải:

Đáp án: C

Câu 5. Để phân biệt được oxi và ozon người ta làm thí nghiệm nào sau đây?

A. Dẫn lần lượt hai khí qua nước

B. Dẫn lần lượt hai khí qua dung dịch KI có tấm hố tinh bột

C. Dẫn lần lượt hại khí qua dung dịch thuốc tím

D. Dẫn lần lượt hai khí qua dung dịch nước vôi trong.

Lời giải:

Đáp án: B

Câu 6. Khi đun nóng 126,4 gam kali pemanganat, thu được 6,72 lít khí oxi (đktc). Xác định độ phân hủy của kali pemanganat và thành phần của chất rắn còn lại.

Lời giải:

Đáp án:

Ta có: n_O2 = 6,72/22,4 = 0,3

2KMnO₄ --^to→ K₂MnO₄ + MnO₂+ O₂↑ (1)

(mol) 0,6           0,3           0,3     ← 0,3

Từ (1) ⇒ m_{K2MnO4phản ứng} = 0,6(mol)

⇒ m_{K2MnO4phản ứng} = 0,6 ×158=94, 8(gam)

⇒ Độ phân hủy của KMnO₄ là: (94,8/126,4) . 100 = 75%

Như vậy chất rắn thu được sau phản ứng gồm : KMnO₄ dư, K₂MnO₄ và MnO₂ , có khối lượng là:

m_K2MnO4dư = 126, 4 – 94,8 =31,6 (gam)

m_K2MnO4 =0,3.197 = 59,1(gam); m_MnO2 = 0,3.87 = 26,1(gam)

Câu 7. Hỗn hợp khí X gồm O₂ và O₃ có tỉ khối hơi so với oxi là 1,3.

a, Tính % về khối lượng của mỗi khí trong hỗn hợp.

b, Cho 20,8 gam hỗn hợp X có thể đốt cháy hoàn toàn bao nhiêu gam benzen (C6H6)

Lời giải:

Đáp án:

Gọi a, b lần lượt là số mol O₂ và O₃

Theo đề bài:

d_ddX/O2 = 1,3 ⇒ M_hhX = 1,3.32 = 41,6

Sử dụng phương pháp đường chéo:

Câu 8. 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

Lời giải:

Đáp án: A

Ta có: n_O2 = 4,2(mol)

Phản ứng: 2O₃ → 3O₂ (1)

(mol)      2,8 ← 4,2

Từ (1) ⇒ n_O3 = 2,8(mol) ⇒ 2,8 . 48 = 134,4(gam)

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

Các dạng bài toán SO2, H2S, SO3 phản ứng với dung dịch kiềm

Các dạng bài toán về H2S và muối sunfua

Các dạng bài toán về Axit Sunfuric H2SO4

Các dạng bài toán tính Hiệu suất phản ứng tổng hợp SO3, O3

50 bài tập về hợp chất của lưu huỳnh