4.8. Cách giải bài tập oxi tác dụng với hợp chất

 A. Lý thuyết & Phương pháp giải

- Oxi có thể tác dụng với các chất có tính khử hoặc các hợp chất hữu cơ để tạo thành những hợp chất mới, ví dụ:

    O2 + 2SO2  2SO3

    2O2 + CH4  CO2↑ + 2H2O

    3O2 + C2H5OH  2CO2↑ + 3H2O

    (CH4 là khí metan, C2H5OH là rượu etylic sẽ được học ở lớp 9)

- Các bước giải:

    + Tính số mol các chất đã cho.

    + Viết phương trình hóa học.

    + Xác định chất dư, chất hết (nếu có), tính toán theo chất hết

    + Tính khối lượng hoặc thể tích các chất theo yêu cầu đề bài.

- Nắm vững kiến thức về lập phương trình hóa học, cân bằng hóa học và các công thức chuyển đổi khối lượng, thể tích.

- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mtham gia = msản phẩm.

- Nếu bài cho số liệu số mol cả chất tham gia phản ứng và chất sản phẩm thì tính toán theo chất sản phẩm.

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Khi đốt khí metan (CH4); khí axetilen (C2H2), rượu etylic (C2H6O) đều cho sản phẩm là khí cacbonic và hơi nước. Hãy viết phương trình hóa học biểu diễn sự cháy của các chất trên.

Lời giải:

    CH4 + 2O2  CO2 ↑+ 2H2O

    2C2H2 + 5O2  4CO2↑ + 2H2O

    C2H6O + 3O2  2CO2 ↑ + 3H2O

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn m1 gam khí etilen (C2H4) cần 7,392 lít khí oxi (đktc), thu được m2 gam khí CO2 và m3 gam khí H2O. Tính m1 + m2 + m3.

Lời giải:

Số mol khí O2 là: nO2 =  = 0,33 mol

PTHH: C2H4 + 3O2  2CO2 ↑+ 2H2O

    0,11 ....... 0,33 (mol)

    m1 = mC2H4 = 0,11.(12.2+4) = 3,08 g

    mO2 = 0,33.32 = 10,56g

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

    mC2H4 + mO2 = mCO2 + mH2O

    => mCO2 + mH2O = 3,08 + 10,56 = 13,64 hay m2 + m3 = 13,64 g

Vậy m1 + m2 + m3 = mC2H4 + mCO2 + mH2O = 3,08+13,64 = 16,72 gam.

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp khí gồm có CO và H2 cần dùng 9,6 gam khí oxi. Khí sinh ra có 8,8 gam CO2.

    a. Viết các phương trình hóa học xảy ra.

    b. Tính khối lượng H2 trong hỗn hợp khí ban đầu

Lời giải:

    a. Phương trình hóa học:

        2CO + O2  2CO2 (1)

        2H2 + O2  2H2O (2)

    b. nCO2 =  = 0,2 mol

        2CO + O2  2CO2 (1)

        0,1 ← 0,2 (mol)

        mO2 (1) = 0,1.32 = 3,2g

        mO2 (2) = 9,6 – 3,2 = 6,4g => nO2 (2) =  = 0,2 mol

        2H2 + O2  2H2O (2)

        0,4 ← 0,2 (mol)

        mH2 = 0,4.2 = 0,8g.

C. Bài tập vận dụng

Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn khí metan (CH4) trong khí oxi (vừa đủ). Sản phẩm của phản ứng là

    A. CO2.

    B. H2O.

    C. CO2 và H2O.

    D. CO2 , H2O và O2.

Lời giải:

Đáp án C

Phương trình hóa học: CH4 + 2O2  CO2 ↑+ 2H2O

Sản phẩm thu được là: CO2 và H2O

Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn 32 gam khí metan (CH4) cần V lít khí oxi (đktc), thu được khí CO2 và H2O. Giá trị của V là?

    A. 22,4 lít

    B. 8,96 lít

    C. 44,8 lít

    D. 67,2 lít

Lời giải:

Đáp án B

Số mol khí CH4 là: nCH4 =  = 2 mol

CH4 + 2O2  CO2↑ + 2H2O

2 → 4 (mol)

Thể tích khí oxi cần dùng là: VO2 = 22,4.4 = 89,6 lít.

Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn m gam khí axetilen (C2H2) trong khí oxi, thu được 11,2 lít khí CO2 (đktc) và m2 gam H2O. Giá trị m2 là:

    A. 5,4 gam.

    B. 9,0 gam.

    C. 4,5 gam.

    D. 2,7 gam.

Lời giải:

Đáp án C.

Số mol khí CO2 là: nCO2 =  =0,5mol

Phương trình hóa học: 2C2H2 + 5O2  4CO2 ↑ + 2H2O

0,5 → 0,25 (mol)

Khối lượng nước thu được là: m2 = 0,25.18 = 4,5 gam.

Câu 4: Tính thể tích không khí ở đktc cần để oxi hóa hoàn toàn 20 lít khí NO (đktc) thành NO2

    A. 10 lít.

    B. 50 lít.

    C. 60 lít.

    D. 70 lít.

Lời giải:

Đáp án B.

2NO + O2  2NO2

nO2 = .nNO nên VO2 = .VNO = .20 = 10 (lít)

Vì Vkk = 5VO2 => Vkk = 5.10 = 50 (lít).

Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp khí Z gồm CO và H2 cần dùng 4,48 lít khí O2. Hỗn hợp khí sinh ra có 3,36 lít CO2. Thể tích H2 trong hỗn hợp ban đầu là (biết thể tích các khí đều ở đktc)

    A. 7,2 lít.

    B. 5,6 lít.

    C. 2,24 lít.

    D. 4,48 lít.

Lời giải:

Đáp án B

nCO2 =  = 0,15 mol

nO2 =  = 0,2 mol

2CO + O2  2CO2 (1)

2H2 + O2  2H2O (2)

Theo phương trình (1): nO2 (1) = 0.5.nCO2 = 0,075 mol

    nO2 (2) = 0,2 – 0,075 = 0,125 mol

Theo phương trình (2): nH2 = 2nO2 = 0,25 mol

    VH2 = 0,25.22,4 = 5,6 lít

Câu 6: Đốt cháy hoàn toàn 3,36 lít CH4 (đktc). Xác định thể tích không khí cần dùng cho phản ứng trên (đktc).

    A. 72 lít.

    B. 56 lít.

    C. 22,4 lít.

    D. 33,6 lít.

Lời giải:

Đáp án D.

nCH4 =  = 0,15 mol

    CH4 + 2O2  CO2 ↑+ 2H2O

    0,15 → 0,3 (mol)

nO2= 0,3 (mol) → VO2= 0,3 . 22,4 = 6,72 (lít)

Vì VKK = 5VO2 → VKK = 5 . 6,72 = 33,6 (lít).

Câu 7: Đốt cháy hoàn toàn V lít khí metan CH4 (đktc) thu đươc 1,8g hơi nước. Xác định V?

    A. 7,2 lít.

    B. 5,6 lít.

    C. 2,24 lít.

    D. 1,12 lít.

Lời giải:

Đáp án D.

nH2O =  = 0,1 mol

    CH4 + 2O2  CO2 ↑+ 2H2O

    0,05 ← 0,1 (mol)

    VCH4 = 0,05.22,4 = 1,12 lít.

Câu 8: Đốt cháy hoàn toàn khí etilen (C2H4), thu được 15,5g hỗn hợp sản phẩm gồm khí cacbonic và hơi nước. Thể tích khí etilen (đktc) đã đốt cháy là

    A. 9,64 lít.

    B. 2,8 lít.

    C. 5,6 lít.

    D. 3,94 lít.

Lời giải:

Đáp án B.

Gọi nC2H4 = a mol

    C2H4 + 3O2  2CO2 ↑ + 2H2O

    a → 2a 2a (mol)

    mCO2 + mH2O = 2a.(44+18) = 124a = 15,5g

    → a = 0,125 mol

VC2H4 = 0,125.22,4 = 2,8 lít

Câu 9: Cho 6,72 lít khí C2H2 (đktc) phản ứng hết với khí oxi thu được khí cacbonic và hơi nước. Thể tích khí oxi cần dùng (đktc) là

    A. 22,4 lít.

    B. 13,44 lít.

    C. 15,68 lít.

    D. 16,8 lít.

Lời giải:

Đáp án D.

nC2H2 =  = 0,3 mol

    2C2H2 + 5O2  4CO2 ↑+ 2H2O

    0,3 → 0,75 (mol)

VO2 = 0,75.22,4 = 16,8 lít

Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn m gam khí metan (CH4) cần 6,72 lít khí oxi (đktc), thu được khí CO2 và H2O. Giá trị của m là?

    A. 0,8 gam

    B. 0,4 gam

    C. 1,6 gam

    D. 0,6 gam

Lời giải:

Đáp án A.

nO2 =  = 0,3 mol

CH4 + 2O2  CO2 ↑+ 2H2O

0,15 ← 0,3 (mol)

mCH4 = 0,05.16 = 0,8 gam