Phương pháp giải một số dạng bài tập về điều chế oxi – phản ứng phân hủy có đáp án và lời giải chi tiết

Dạng 1

Lý thuyết chung về điều chế oxi – phản ứng phân hủy

* Một số lưu ý cần nhớ

1. Điều chế oxi

- Trong phòng thí nghiệm, oxi được điều chế bằng cách đun nóng những hợp chất giàu oxi và kém bền với nhiệt.

- Trong công nghiệp, oxi được sản xuất từ không khí (chưng cất phân đoạn không khí lỏng) và từ nước (điện phân nước).

2. Phản ứng phân hủy.

Phản ứng phân hủy là phản ứng hóa học trong đó một chất sinh ra hai hay nhiều chất mới.

* Một số ví dụ điển hình

Ví dụ 1: Những chất nào sau đây được dùng để điều chế oxi trong phòng thí nghiệm?

A. KMnO₄, KClO₃, KNO₃.

B. CaCO₃, KClO₃, KNO₃.

C. K₂MnO₄, Na₂CO₃, CaHPO₄.

D. KMnO₄, FeCO₃, CaSO₄.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Những chất được dùng để điều chế oxi trong phòng thí nghiệm là KMnO₄, KClO₃, KNO₃.

PTHH: 2KMnO₄ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ ↑

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

2KNO₃ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) 2KNO₂ + O₂ ↑

Đáp án A

Ví dụ 2: Cho các phản ứng hóa học sau:

1) 2H₂ + O₂ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2H₂O

2) CuO + H₂ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)  Cu + H₂O

3) 2KNO₃ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2KNO₂ + O₂

4) 4P + 5O₂ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2P₂O₅

5) 2Fe(OH)₃ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Fe₂O₃ + 3H₂O

6) Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

7) CaO + CO₂ → CaCO₃

Số phản ứng phân hủy và số phản ứng hóa hợp lần lượt là

Hướng dẫn giải chi tiết:

+) Phản ứng phân hủy: 1 chất → 2 hay nhiều chất

=> các phản ứng phân hủy là

3) 2KNO₃ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2KNO₂ + O₂

5) 2Fe(OH)₃ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Fe₂O₃ + 3H₂O

+) Phản ứng hóa hợp: 2 hay nhiều chất → 1 chất

1) 2H₂ + O₂ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2H₂O

4) 4P + 5O₂ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2P₂O₅

7) CaO + CO₂ → CaCO₃

Vậy có 2 phản ứng phân hủy và 3 phản ứng hóa hợp

Đáp án B

Ví dụ 3: Nguyên liệu để sản xuất O₂ trong công nghiệp là phương án nào sau đây:

A. KMnO₄ 

B. KClO₃     

C. KNO₃       

D. Không khí

Hướng dẫn giải chi tiết:

Nguyên liệu để sản xuất O₂ trong công nghiệp là: không khí

Sản xuất khí oxi từ không khí bằng cách hạ không khí xuống dưới -200^oC, sau đó nâng dần nhiệt độ lên -196^oC ta thu được khí N₂, sau đó nâng đến -183^oC ta thu được khí oxi.

Đáp án D

Dạng 2

Bài tập về điều chế oxi và phản ứng phân hủy

* Một số ví dụ điển hình

Ví dụ 1: Nhiệt phân hoàn toàn 18,375 g muối KClO₃ thu được m (g) muối KCl và thấy thoát ra V (lít) khí O₂ (đktc).

a) Tính m, V?

b) Lượng khí O₂ sinh ra đem đốt cháy 41,6 gam đồng, sau phản ứng hoàn toàn thu được chất rắn X. Khối lượng của chất rắn X là bao nhiêu gam?

Hướng dẫn giải chi tiết:

a) \({n_{KCl{O_3}}}\) = m/M = 18,375/122,5 = 0,15 (mol)

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

Theo PTHH ⟹ n_KCl = \({n_{KCl{O_3}}}\) = 0,15 (mol)

⟹ m = m_KCl = 0,15.74,5 = 11,175 (g).

Theo PTHH ⟹ \({n_{{O_2}}}\) = 1,5. \({n_{KCl{O_3}}}\) = 0,225 (mol)

⟹ V = 0,225.22,4 = 5,04 (lít).

b) \({n_{{O_2}}}\) = 0,225 (mol) và n_Cu = m/M = 41,6/64 = 0,65 (mol).

PTHH: 2Cu + O₂ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) 2CuO

So sánh \(\dfrac{{{n_{Cu}}}}{2}\) = 0,325 > 0,225 = \(\dfrac{{{n_{{O_2}}}}}{1}\)

⟹ O₂ phản ứng hết, Cu còn dư.

Theo PTHH ⟹ n_Cu(pứ) = 2. \({n_{{O_2}}}\) = 0,45 (mol)

⟹ n_Cu(X) = 0,65 – 0,45 = 0,2 (mol)

Theo PTHH ⟹ n_CuO = 2. \({n_{{O_2}}}\) = 0,45 (mol)

Trong X gồm Cu dư 0,2 (mol) và CuO 0,45 (mol)

Vậy m_X = 48,8 g.

Ví dụ 2: Tính số mol KMnO₄ cần để điều chế được 3,2 gam oxi

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_O2 = 3,2 : 32 = 0,1 (mol)

PTHH: 2KMnO₄  \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑

Theo PTHH: n_KMnO4 = 2n_O2 = 2. 0,1 = 0,2 (mol)

Ví dụ 3: Trong phòng thí nghiệm có 1 lớp học có 6 nhóm học sinh cần điều chế O₂ từ hóa chất KClO₃ để làm thí nghiệm. Mỗi nhóm cần thu 2 bình khí oxi, mỗi bình chứa 280 ml. Khối lượng KClO₃ cần dùng là bao nhiêu? Biết các khí đo được ở đktc.

Hướng dẫn giải chi tiết:

280 ml = 0,28 lít

1 bình khí O₂ có V = 0,28 lít

→ 2 bình khí O₂ có V = 2×0,28 = 0,56 (lít)

Vì 1 nhóm cần điều chế 2 bình khí O₂ mà có tất cả 6 nhóm nên lượng O₂ điều chế được là:

V_O2 = 6× 0,56 = 3,36 (lít).

→ Tổng số mol O₂ ở đktc cần điều chế là:

\({n_{{O_2}(dktc)}} = \frac{{{V_{{O_2}}}}}{{22,4}} = \frac{{3,36}}{{22,4}} = 0,15\,(mol)\)

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

Theo PTHH: cứ 2 mol KClO₃ pư sinh ra 3 mol O₂

                   Vậy x = ? mol pư sinh ra 0,15 mol O₂

\( \Rightarrow x = \frac{{2.0,15}}{3} = 0,1\,(mol)\)

Tổng số gam KClO₃ cả 6 nhóm cần lấy là: \({m_{KCl{O_3}}} = {n_{KCl{O_3}}} \times {M_{KCl{O_3}}} = 0,1 \times 122,5 = 12,25\,(g)\)