Hoá học 10 Bài 29: Oxi - Ozon

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Oxi

a. Vị trí và cấu tạo

Vị trí: ô 8, chu kì 2, nhóm VIA

Cấu hình electron: 1s22s22p4

Công thức: O = O            

CTPT:  O2

b. Tính chất vật lí

Chất khí không màu, không mùi, không vị, nặng hơn không khí (d=1,1), ít tan trong nước

Oxi hóa lỏng ở - 183­0 C. Oxi lỏng có màu xanh da trời

Hình 1: Oxi lỏng có màu xanh da trời

c. Tính chất hoá học

$\stackrel{0}{O_2}+2.2e\to \stackrel{-2}{O}$

⇒ Đa số trong các hợp chất nguyên tố oxi có số oxi hóa -2 (trừ hợp chất với Flo và peoxit).

${\chi }_O=3,44<{\chi }_F=3,98$

⇒ Oxi là một phi kim hoạt động, có tính oxi hóa mạnh.

Tác dụng với kim loại (trừ Au, Pt…)

Video 1: Phản ứng giữa Magie với oxi

Hiện tượng: Magie cháy sáng

Phương trình phản ứng: 2Mg  + O2  →   2MgO

Video 2: Phản ứng giữa sắt và Oxi

Hiện tượng: Sắt cháy sáng trong bình chứa Oxi

Phương trình phản ứng: 3Fe + 2O2  → Fe3O4

Lưu ý: Fe3O4 là hỗn hợp của FeO và Fe2O3

Tác dụng với phi kim (trừ halogen)

Cacbon cháy trong không khí (nhóm than củi nấu bếp)

C + O2 → CO2

Đốt cháy Photpho đỏ trong bình chứa khí Oxi

P + O2 → P2O5

Video 3: Đốt cháy Photpho đỏ trong bình chứa khí Oxi

Đốt bột lưu huỳnh trong oxi xảy ra hiện tượng lưu huỳnh cháy với ngọn lửa màu xanh.

S + O2 → SO2

Video 4: Lưu huỳnh cháy trong oxi

Tác dụng với hợp chất

CO cháy trong không khí: CO + O2 → CO2

(CO là sản phẩm do C cháy không hoàn toàn trong không khí. CO tiếp tục cháy để tạo CO2)

Lưu ý: Phụ nữ sau sinh con có tập tục nằm than. Điều này không tốt cho sức khỏe. Than khi đốt cháy sinh ra khí CO2. Đây là khí độc không tốt cho mẹ, đặc biệt là con nhỏ. Hệ hô hấp của bé còn yếu mà lại được đặt trong căn phòng “ngập tràn” CO2 khiến bé hít thở khó khăn, có trường hợp dẫn tới ngạt thở tử vong. CO2 cũng khiến cho bé mắc các bệnh về phổi sau này.

Rượu etylic cháy khi phản ứng với oxi

C2H5OH + 3O2 →  2CO2 + 3H2O 

Video 5: Rượu etylic cháy khi phản ứng với oxi

d. Ứng dụng

Oxi có vai trò quyết định đối với sự sống của con người.

Thuốc nổ nhiên liệu tên lửa.

Hàn cắt kim loại

Y khoa

Công nghiệp hóa chất.

Luyện thép.

Hình 2: Ứng dụng của khí oxi

1) Bình thở khí oxi   2) Hàn cắt kim loại

3) Luyện gang - thép   4) Nhiên liệu tên lửa

Hình 3: Biểu đồ những ứng dụng chính của Oxi

e. Điều chế

Điều chế khí oxi trong phòng thí nghiệm

Nguyên tắc: Phân hủy hợp chất chứa oxi kém bền với nhiệt như KMnO4 (rắn), KClO3 (rắn), H2O2 ...

​Phương trình phản ứng:

2KMnO4 →  K2MnO4 + MnO2 + O2↑

2KClO3   →   2KCl + 3O2↑ (Điều kiện: xúc tác MnO2)

H2O2  → H2O + O2↑

Hình 4: Điều chế Oxi bằng cách nhiệt phân KMnO4

Video 6: Điều chế Oxi bằng cách nhiệt phân Kali pemanganat KMnO4

2KMnO4  → K2MnO4 + MnO2 + O2↑

Sản xuất Oxi trong công nghiệp

Từ không khí: chưng cất phân đoạn không khí lỏng

Video 7: Thí nghiệm ảo mô phỏng quá trình chưng cất phân đoạn không khí lỏng

Từ nước: điện phân  

Điện phân nước người ta thu được khí oxi ở cực dương (anot) và khí hiđro ở cực âm (catot).   

2H2O (điện phân) → 2H2 ↑ + O2↑ 

Lưu ý: ​trong tự nhiên oxi còn đươc sinh ra do quá trình quang hợp của cây xanh. Nó có ý nghĩa làm giảm CO2 trong không khí, chống ô nhiễm môi trường. Do đó, cần phải có ý thức  trồng và bảo vệ cây xanh vì đó cũng là bảo vệ cuộc sống của chính chúng ta.

Hình 5: Quá trình quang hợp tạo khí Oxi

1.2. Ozon

a. Tính chất

Ozon là một dạng thù hình của oxi. (Thù hình là các dạng cấu tạo khác nhau của cùng một nguyên tố, ví dụ như than chì và kim cương…)

Ozon là chất khí màu xanh nhạt, có mùi đặc trưng.

Hóa lỏng ở -1120 C.

Tan nhiều trong nước hơn oxi.

O3 có tính oxi hoá mạnh hơn O2, do O3   →  O2  +  O

O2   + Ag  → không phản ứng

2Ag + O3 → Ag2O + O2

O3  +2 KI + H2O → 2KOH + I2 + O2 (Dấu hiệu nhận biết oxi và ozon)

b. Ozon trong tự nhiên

Ozon được tạo thành trong khí quyển khi có sự phóng điện( tia chớp, sét).

3O2 (tia tử ngoại) →  2O3

Trên mặt đất, ozon được sinh ra do sự oxi hóa một số chất hữu cơ.

c. Ứng dụng

Trong công nghiệp,người ta dùng ozon để tẩy trắng tinh bột, dầu ăn và nhiều vật phẩm khác,…

Trong y học, Ozon được dùng để chữa sâu răng.

Trong đời sống, người ta dùng ozon để sát trùng nước sinh hoạt.

Lưu ý: Hiện nay tầng ozon đang bị phá huỷ nghiêm trọng, một trong những nguyên nhân  đó là do trong khí thải có chất làm lạnh CFC. Tuy đã bị cấm nhưng hậu quả của nó còn để lại đến hàng trăm năm sau.