4.11. Phản ứng cháy của kim loại, phi kim, hợp chất trong oxi và cách giải

 A. Lý thuyết & phương pháp giải

Các bước thực hiện:

     + Tính số mol các chất đã cho

     + Viết phương trình hóa học và cân bằng

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

   + Tính khối lượng và thể tích theo yêu cầu đề bài (sử dụng các công thức chuyển đổi khối lượng thể tích, áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, …)

Lưu ý:

    + Ở nhiệt độ cao, oxi có thể tác dụng với hầu hết các kim loại để tạo ra các oxit (trừ một số kim loại như: vàng (Au), bạch kim (Pt), …) 

    + Oxi có thể phản ứng trực tiếp với hầu hết các phi kim (trừ clo, brom, iot…)

 B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 4,8g Mg trong bình chứa oxi. Tính khối lượng oxit thu được.

Hướng dẫn giải

Số mol Mg là: 4,8/24 = 0,2 mol

        2Mg + O2  $\stackrel{t^0}{\to }$2MgO

Theo phương trình ta có nMg = nMgO = 0,2 mol

Vậy khối lượng oxit thu được là mMgO = 0,2.40 = 8g

Ví dụ 2: Tính thể tích của oxi (đktc) cần thiết để đốt cháy 3,6 g cacbon.

Hướng dẫn giải

Số mol C là: nC = 3,6/12 = 0,3 mol

        C + O2 $\stackrel{t^0}{\to }$ CO2

Theo phương trình phản ứng ta có: nC = $n_{O_2}$= 0,3 mol

Vậy thể tích của oxi (đktc) là: 0,3.22,4 = 6,72 lít

Ví dụ 3: Đốt cháy m (g) hỗn hợp X gồm Al và Zn trong 3,36 (l) oxi ở đktc, sau phản ứng thu được 10,8 g hỗn hợp oxit Y gồm Al2O3 và ZnO. Tính m.

Hướng dẫn giải

    Số mol của oxi là: 3,36 : 22,4 = 0,15 mol

    Suy ra khối lượng oxi là: 0,15.32 = 4,8 g.

    Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có mX + $m_{O_2}$= mY

    Vậy mX = 10,8 – 4,8 = 6 gam.

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn 4,8 g khí metan (CH4) trong V (l) khí oxi ở đktc thu được 6,4 g hỗn hợp gồm CO2 và H2O. Tính V (lít)

    A. 1,12

    B. 2,24

    C. 3,36

    D. 4,48

Đáp án: Chọn A

    CH4 + 2O2 $\stackrel{t^0}{\to }$ CO2 + 2H2O

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:  $m_{{\mathrm{CH}}_4}+m_{O_2}=m_{{\mathrm{CO}}_2}+m_{H_{2}O}$

Suy ra khối lượng oxi là: 6,4 – 4,8 = 1,6 g, 

nên số mol oxi là: 1,6 : 32 = 0,05 mol

Vậy thể tích oxi là: V = 0,05.22,4 = 1,12 lít

Câu 2: Tính khối lượng của lưu huỳnh, biết đốt cháy m (g) lưu huỳnh trong 3,2 g oxi thu được SO2. Tính m

    A. 2,1 g

    B. 1,2 g

    C. 2,3 g

    D. 3,2 g

Đáp án: Chọn D

Số mol oxi là: 0,1 mol

    S + O2  $\stackrel{t^0}{\to }$SO2

Theo phương trình phản ứng, ta có: nS = 0,1 mol

Vậy m = 0,1.32 = 3,2 g.

Câu 3: Đốt cháy 6,5 g Zn trong 2,24 lít khí oxi ở đktc. Thu được a gam ZnO. Giá trị của a là

    A. 9,1 g

    B. 9,2 g

    C. 8,1 g

    D. 8,4 g

Đáp án: Chọn C

Số mol của Zn là: 0,1 mol, số mol oxi là: 0,1 mol

    2Zn + O2  $\stackrel{t^0}{\to }$2ZnO

Xét  $\frac{n_{Zn}}{2}$= 0,05 <  $\frac{n_{O_2}}{1}$ = 0,1, suy ra Zn phản ứng hết, O2 dư

    2Zn + O2 → 2ZnO

    0,1                0,1 (mol)

Vậy khối lượng của ZnO là: 0,1.81 = 8,1 g.

Câu 4: Đốt cháy một phi kim X trong bình chứa 2,24 lít khí oxi ở đktc, biết rằng sau phản ứng thu được 6 gam 1 oxit có công thức hóa học là XO. X là phi kim nào?

    A. Cacbon

    B. Photpho

    C. Lưu huỳnh

    D. Nitơ

Đáp án: Chọn D

Số mol của oxi là: 0,1 mol

2X + O2 $\stackrel{t^0}{\to }$ 2XO

         0,1        0,2      (mol)

Theo phương trình phản ứng, ta có: nXO = 0,2 mol

Mà khối lượng của XO là 6 gam

Nên khối lượng mol của XO là MXO = 6 : 0,2 = 30 g/mol

Có MX + MO = MXO suy ra MX = 30 – 16 = 14 g/mol, suy ra công thức oxit là NO.

Vậy X là nitơ.

Câu 5: Cho b (g) nhôm cháy trong oxi tạo ra nhôm oxit (Al2O3) có khối lượng là 10,2 g. Tìm b

    A. 6,4 g

    B. 3,2 g

    C. 4,5 g

    D. 5,4 g

Đáp án: Chọn D

Số mol Al2O3 là: 0,1 mol

        4Al + 3O2 $\stackrel{t^0}{\to }$ 2Al2O3

Theo phương trình phản ứng, ta có nAl = 0,2 mol

Vậy b = 0,2.27 = 5,4 g.

Câu 6: Đốt cháy a (g) hỗn hợp A gồm Fe và Mg trong 8,96 (l) oxi ở đktc, sau phản ứng thu được 16,2 g hỗn hợp oxit B gồm Fe3O4 và MgO. Tính a.

    A. 3,4 g

    B. 4,3 g

    C. 5,2 g

    D. 4,5 g

Đáp án: Chọn A

    Số mol của oxi là: 0,4 mol suy ra khối lượng oxi là: 0,4.32 = 12,8g

    Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có: mA + $m_{O_2}$= mB

    Vậy a = mA =16,2 – 12,8 = 3,4 gam.

Câu 7: Đốt cháy 11,6g butan (C4H10) trong V (l) khí oxi ở đktc, sau phản ứng tạo ra khí CO2 và hơi nước. Tính giá trị của V

    A. 3,336 lít

    B. 29,12 lít

    C. 2,912 lít

    D. 33,6 lít

Đáp án: Chọn B

Số mol của C4H10 = 0,2 mol

2C4H10 + 13O2 $\stackrel{t^0}{\to }$ 8CO2 + 10H2O

 0,2            1,3  (mol)

Theo phương trình phản ứng ta có số mol oxi là 1,3 mol

Vậy V = 1,3.22,4 = 29,12 lít.

Câu 8: Dãy kim loại tác dụng với oxi là

    A. Fe, Mg, Al, P

    B. N, Mg, C, Al

    C. Fe, Al, Mg, Zn

    D. S, C, Zn, Fe

Đáp án: Chọn C

Câu 9: Đốt cháy 15,5 gam phốt pho (P) trong bình chứa khí oxi, sau phản ứng thu được điphotpho pentaoxit (P2O5) có khối lượng là

    A. 11,2 g

    B. 10,4 g

    C. 12,4 g

    D. 14,2 g

Đáp án: Chọn D

    Số mol của photpho là: nP = 0,2 mol

4P + 5O2 $\stackrel{t^0}{\to }$ 2P2O5

0,2                 0,1        (mol)

Theo phương trình phản ứng, ta có: $n_{P_2{O}_5}$= 0,1 mol

Vậy khối lượng của P2O5 là: 0,1.142 = 14,2 gam.

Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít khí H2S (đktc) trong không khí, sản phẩm thu được là khí SO2 và a gam hơi nước. Tính a

    A. 2,8 g

    B. 3,2 g

    C. 1,8 g

    D. 2,4 g

Đáp án: Chọn C

Số mol của H2S là: 0,1 mol

2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O

 0,1                                0,1      (mol)

Vậy khối lượng của H2O là: a = 0,1.18 = 1,8 gam.