4.1. Bài tập lý thuyết về oxi, không khí, sự cháy

 A. Lý thuyết & phương pháp giải

1. Oxi

    + Ký hiệu hóa học của nguyên tố oxi là O.

    + Công thức hóa học của đơn chất (khí) oxi là O2

    + Nguyên tử khối là 16 đvC, phân tử khối là 32 đvC.

- Tính chất vật lý:

    + Là chất khí không màu, không mùi, ít tan trong nước, nặng hơn không khí.

    + Oxi hóa lỏng ở -183$°$C, oxi lỏng có màu xanh nhạt.

- Tính chất hóa học: 

    + Tác dụng với kim loại: 3Fe + 2O2 $\stackrel{t^0}{\to }$ Fe3O4 

    + Tác dụng với phi kim: S + O2  $\stackrel{t^0}{\to }$SO2

    + Tác dụng với hợp chất: CH4 + 2O2 $\stackrel{t^0}{\to }$ CO2 + 2H2O

- Điều chế:

Trong phòng thí nghiệm, O2 được điều chế bằng phản ứng phân hủy những hợp chất giàu oxi và không bền với nhiệt như KMnO4, KClO3,…

    Ví dụ: 2KClO3  $\stackrel{t^0}{\to }$2KCl + 3O2

2. Không khí

- Thành phần chính: Không khí là hỗn hợp khí trong đó oxi chiếm khoảng 1/5 thể tích. Cụ thể oxi chiếm 21% thể tích, phần còn lại hầu hết là nitơ.

- Thành phần khác: Các khí khác như hơi nước, CO2, bụi,….chiếm tỉ lệ rất nhỏ, chỉ khoảng 1%.

- Bảo vệ không khí trong lành, tránh ô nhiễm:

    + Không khí ô nhiễm gây tác hại đến sức khỏe con người và đời sống động vật, thực vật; phá hoại dần công trình xây dựng,…

- Một số biện pháp bảo vệ không khí trong lành:

    + Xử lí khí thải các nhà máy, lò đốt,... hạn chế đến mức thấp nhất việc đưa vào khí quyển các khí có hại như CO2, bụi,…

    + Bảo vệ rừng, trồng rừng, trồng nhiều cây xanh,…

3. Sự cháy

a. Sự cháy

    - Là sự oxi hóa có tỏa nhiệt và phát sáng.  

    - So sánh sự cháy của một chất trong không khí và trong oxi.

        + Giống nhau: Bản chất của chúng đều là sự oxi hóa.

        + Khác nhau: Sự cháy trong không khí xảy ra chậm hơn, tạo ra nhiệt độ thấp hơn khi cháy trong oxi, do trong không khí còn có nitơ với thể tích gấp 4 lần oxi, làm diện tích tiếp xúc của vật với oxi ít nên sự cháy diễn ra chậm hơn. Đồng thời, nhiệt tiêu hao còn dùng để đốt nóng khí nitơ nên nhiệt độ đạt được thấp hơn.

b. Sự oxi hóa chậm

    - Là sự oxi hóa có tỏa nhiệt nhưng không phát sáng.

    - Trong điều kiện nhất định, sự oxi hóa chậm có thể chuyển thành sự cháy (gọi là sự tự bốc cháy).

c. Điều kiện phát sinh và các biện pháp dập tắt sự cháy

- Điều kiện phát sinh sự cháy:

    + Chất phải nóng đến nhiệt độ cháy

    + Có đủ oxi cho sự cháy

- Cách dập tắt sự cháy: muốn dập tắt sự cháy cần thực hiện một hay dồng thời cả 2 biện pháp sau:

    + Hạ nhiệt độ của chất cháy xuống dưới nhiệt độ cháy

    + Cách li chất cháy với oxi

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hãy cho biết khi không khí bị ô nhiễm gây ra những tác hại gì? Từ đó đề ra biện pháp để bảo vệ không khí trong lành.

Hướng dẫn giải

    - Khi không khí bị ô nhiễm gây ra những tác hại là: gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và động thức vật, gây ảnh hưởng đến những công trình như nhà cửa, cầu cống,…

    - Biện pháp để bảo vệ không khí trong lành là:

        + Xử lí khí thải các nhà máy, lò đốt,... hạn chế đến mức thấp nhất việc đưa vào khí quyển các khí có hại như CO2, bụi,…

        + Bảo vệ rừng, trồng rừng, trồng nhiều cây xanh,…

Ví dụ 2: Hãy so sánh để tìm ra điểm giống và khác nhau giữa sự cháy của một chất trong không khí và trong oxi.

    + Giống nhau: chúng đều có bản chất là sự oxi hóa.

    + Khác nhau: sự cháy trong không khí xảy ra chậm hơn, tạo ra nhiệt độ thấp hơn khi cháy trong oxi, do trong không khí còn có nitơ với thể tích gấp 4 lần oxi, làm diện tích tiếp xúc của vật với oxi ít nên sự cháy diễn ra chậm hơn. Đồng thời, nhiệt tiêu hao còn dùng để đốt nóng khí nitơ  nên nhiệt độ đạt được thấp hơn.

Ví dụ 3: Trong cuộc sống chúng ta đã gặp những hiện tượng chứng tỏ trong không khí có hơi nước và khí cacbonic? Hãy kể tên những hiện tượng chứng tỏ trong không khí có hơi nước.

Hướng dẫn giải

Những hiện tượng chúng ta đã gặp trong cuộc sống chứng tỏ trong không khí có hơi nước là: vào mùa đông ta bắt gặp hiện tượng sương mù, những giọt nước bám ngoài cốc nước lạnh,….

Ví dụ 4: Nêu hiện tượng của phản ứng khi đốt cháy lưu huỳnh trong không khí và trong khí oxi?

Lời giải:

- Lưu huỳnh cháy trong không khí với ngọn lửa nhỏ, màu xanh nhạt; cháy trong khí oxi mãnh liệt hơn, tạo thành khí lưu huỳnh đioxit SO2 (còn gọi là khí sunfurơ).

- Phương trình hóa học: S + O2  SO2

Ví dụ 5: Đốt cháy hết 3,1 gam photpho trong bình chứa oxi tạo ra điphotpho pentaoxit. Tính khối lượng oxit thu được sau phản ứng?

Lời giải:

nP =  = 0,1 mol

4P + 5O2  2P2O5

0,1 → 0,05 (mol)

mP205 = 0,05.142 = 7,1 gam.

Ví dụ 6: Tính thể tích khí oxi (đktc) phản ứng khi đốt cháy hết 3,6 g C ?

Lời giải:

nC =  = 0,3 mol

C + O2  CO2

0,3 → 0,3 (mol)

Vậy VO2 = 0,3.22,4 = 6,72 lít

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Trong không khí, oxi chiếm khoảng bao nhiêu phần trăm thể tích?

    A. 21%

    B. 31%

    C. 10%

    D. 45%

Đáp án: Chọn A

Câu 2: Chọn đáp án đúng nhất. Sự cháy là gì?

    A. Là sự oxi hóa không tỏa nhiệt

    B. Là sự oxi hóa chậm có phát sáng

    C. Là sự oxi hóa có tỏa nhiệt và phát sáng

    D. Cả A, B, C đều sai

Đáp án: Chọn C

Câu 3: Không khí gồm các thành phần:

    A.  21% oxi, 78% nitơ, 1% các chất khác

    B. 10% oxi, 80% nitơ, 10% các chất khác

    C. 40% oxi, 20% nitơ, 40% các chất khác

    D. 5% oxi, 90% nitơ, 5% các chất khác

Đáp án: Chọn A

Câu 4: Điểm giống nhau giữa sự cháy trong không khí và trong oxi là

    A. Bản chất đều là sự khử

    B. Bản chất đều là sự oxi hóa

    C. Bản chất đều là sự oxi hóa, sự khử

    D. Cả A, B, C đều đúng

Đáp án: Chọn B

Câu 5: Biện pháp nào sau đây là không bảo vệ không khí

    A. Xử lí chất thải

    B. Bảo vệ rừng

    C. Trồng rừng

    D. Chặt phá rừng

Đáp án: Chọn D

Câu 6: Tính chất hóa học của oxi là 

    A. Tác dụng với kim loại

    B. Tác dụng với phi kim

    C. Tác dụng với hợp chất

    D. Cả 3 đáp án trên đều đúng

Đáp án: Chọn D

Câu 7: Chọn đáp án sai:

    A. Nguyên tử khối của oxi là 32 đvC

    B. Sự cháy là sự oxi hóa có tỏa nhiệt và phát sáng

    C. Ký hiệu hóa học của nguyên tố oxi là O.

    D. Sự oxi hóa chậm là sự oxi hóa có tỏa nhiệt nhưng không phát sáng

Đáp án: Chọn A

Câu 8: Cách dập tắt sự cháy:

    A. Hạ nhiệt độ của chất cháy xuống dưới nhiệt độ cháy

    B. Quạt điện

    C. Cách li chất cháy với oxi

    D. A và C là đáp án đúng

Đáp án: Chọn D

Câu 9: Chọn đáp án sai khi nói về tính chất vật lý của oxi

    A. Là chất khí không màu, không mùi, ít tan trong nước

    B. Nhẹ hơn không khí.

    C. Oxi hóa lỏng ở -183C,

    D. Oxi lỏng có màu xanh nhạt.

Đáp án: Chọn B

Câu 10: Điểm giống nhau giữa sự cháy và sự oxi hóa chậm là

    A. Đều tỏa nhiệt

    B. Không phát sáng

    C. Xảy ra chậm

    D. Không tỏa nhiệt

Đáp án: Chọn A

D. Bài tập vận dụng

Câu 1: Khí oxi nặng hơn không khí bao nhiêu lần?

    A. 1,1 lần.

    B. 0,55 lần.

    C. 0,90625 lần.

    D. 1,8125 lần.

Lời giải:

Đáp án A.

 = 1,1 lần.

Câu 2: Cháy mạnh trong oxi với ngọn lửa sáng chói, tạo ra khói trắng dày đặc bám vào thành lọ dưới dạng bột hòa tan được nước là hiện tượng của phản ứng nào sau đây?

    A. 4P + 5O2  2P25

    B. C + O2  CO2

    C. S + O2  SO2

    D. 2Zn + O2  2 ZnO

Lời giải:

Đáp án A.

Phương trình hóa học: 4P + 5O2  2P2O5

Photpho cháy mạnh trong oxi với ngọn lửa sáng chói, tạo khói trắng dày đặc bám vào thành lọ dưới dạng bột tan được trong không khí. Bột trắng đó là điphotpho pentaoxit có công thức hóa học là P2O5.

Câu 3: Tính chất nào sau đây mà oxi không có:

    A. Oxi là chất khí.

    B. Trong các hợp chất, oxi có hóa trị II.

    C. Tan nhiều trong nước.

    D. Nặng hơn không khí.

Lời giải:

Đáp án C.

Oxi là khí không màu, không mùi, ít tan trong nước.

Câu 4: Chọn đáp án đúng:

    A. Oxi không có khả năng kết hợp với chất hemoglobin trong máu.

    B. Khí oxi là một đơn chất kim loại rất hoạt động.

    C. Oxi nặng hơn không khí.

    D. Oxi có 3 hóa trị.

Lời giải:

Đáp án C.

 = 1,1 >1 => oxi nặng hơn không khí.

Câu 5: Trong không khí oxi chiếm bao nhiêu phần trăm thể tích?

    A. 21%

    B. 79%

    C. 12%

    D. 15%

Lời giải:

Đáp án A.

Thành phần của không khí: 21% khí oxi, 78% khí nitơ và 1% các khí khác.

Câu 6: Phương pháp nào để dập tắt đám cháy nhỏ do xăng dầu?

    A. Quạt.

    B. Phủ chăn bông hoặc vải dày.

    C. Dùng nước.

    D. Dùng cồn.

Lời giải:

Đáp án B.

Việc phủ chăn bông hoặc vải dày sẽ làm cách li chất cháy với oxi, khi đó sẽ không còn đủ oxi để duy trì sự cháy.

Không dùng quạt, nước hay cồn do sẽ làm đám cháy lan rộng hoặc cháy mãnh liệt hơn.

Câu 7: Chọn đáp án đúng nhất. Bản chất của phản ứng cháy là

    A. Cần có oxi.

    B. Sản phẩm tạo ra có CO2.

    C. Là phản ứng oxi hóa – khử.

    D. Là phản ứng tỏa nhiệt.

Lời giải:

Đáp án C.

Bản chất của phản ứng cháy là phản ứng oxi hóa – khử.

Câu 8: Để bảo vệ không khí trong lành chúng ta nên làm gì?

    A. Chặt cây xây cầu cao tốc.

    B. Đổ chất thải chưa qua xử lí ra môi trường.

    C. Trồng cây xanh.

    D. Xây thêm nhiều khu công nghiệp.

Lời giải:

Đáp án C.

Để bảo vệ không khí trong lành, tránh ô nhiễm chúng ta nên:

    - Xử lí chất thải trước khi thải ra môi trường.

    - Bảo vệ rừng, trồng cây xanh.

Câu 9: Điều kiện phát sinh phản ứng cháy là:

    A. Chất phải nóng đến nhiệt độ cháy.

    B. Phải đủ khí oxi cho sự cháy.

    C. Cần phải có chất xúc tác cho phản ứng cháy.

    D. Cả A và B.

Lời giải:

Đáp án D.

Điều kiện phát sinh:

    - Chất phải nóng đến nhiệt độ cháy

    - Có đủ oxi cho sự cháy.

Câu 10: Sự giống nhau giữa sự cháy và sự oxi hóa chậm là:

    A. Phát sáng.

    B. Cháy.

    C. Tỏa nhiệt.

    D. Sự oxi hóa xảy ra chậm.

Lời giải:

Đáp án C.

Sự cháy là sự oxi hóa có tỏa nhiệt và phát sáng.

Sự oxi hóa chậm là sự oxi hóa có tỏa nhiệt nhưng không phát sáng.