Lý thuyết Hóa 10 Bài 29: Oxi – ozon

Lý thuyết Hóa 10 Bài 29: Oxi – ozon

I. Oxi

1. Vị trí và cấu tạo

- Nguyên tố oxi có số hiệu nguyên tử là 8, thuộc nhóm VIA, chu kì 2 của bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học.

- Nguyên tử oxi có cấu hình electron là 1s²2s²2p⁴, lớp ngoài cùng có 6e.

- Trong điều kiện bình thường, phân tử oxi có 2 nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết cộng hoá trị không cực.

- Công thức cấu tạo của phân tử oxi là O=O.

2. Tính chất vật lý

- Khí oxi không màu, không mùi, không vị, hơi nặng hơn không khí ($d=\frac{32}{29}\approx 1,1$).

- Dưới áp suất khí quyển, oxi hoá lỏng ở nhiệt độ -183⁰C. 

- Khí oxi tan ít trong nước (100ml nước ở 20⁰C, 1 atm hoà tan được 3,1ml khí oxi. Độ tan của khí oxi ở 20⁰C và 1 atm là 0,0043 g trong 100g H₂O).

3. Tính chất hóa học

Khi tham gia phản ứng, nguyên tử O dễ dàng nhận thêm 2e. Nguyên tử oxi có độ âm điện lớn (3,44), chỉ kém flo (3,98).

Do vậy, oxi là nguyên tố phi kim hoạt động hoá học, có tính oxi hoá mạnh. Trong các hợp chất (trừ hợp chất với flo), nguyên tố oxi có số oxi hoá là -2. 

- Tác dụng với kim loại

Oxi tác dụng với  hầu hết kim loại (trừ Au và Pt) , cần có t^o  tạo ra oxit. Phương trình hóa học minh họa:

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

3Fe + 2O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ Fe₃O₄

Hình 1: Đốt bột nhôm trong không khí

- Tác dụng với phi kim

Oxi tác dụng với hầu hết phi kim (trừ halogen), cần có t^o tạo oxit. Phương trình hóa học minh họa:

C + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$CO₂

S + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$SO₂

Hình 2: Lưu huỳnh cháy trong oxi

- Tác dụng với hợp chất

Phương trình hóa học minh họa:

2H₂S + 3O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2H₂O + 2SO₂

C₂H₅OH + 3O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$2CO₂ + 3H₂O

4. Ứng dụng

- Oxi có vai trò quyết định sự sống của con người và động vật. Mỗi người mỗi ngày cần 20-30m³ không khí để thở.

- Hằng năm các nước trên thế giới sản xuất hàng chục triệu tấn oxi để đáp ứng nhu cầu cho các ngành công nghiệp.

Hình 3: Biểu đồ những ứng dụng chính của oxi

5. Điều chế

- Trong phòng thí nghiệm:

Phương trình hóa học minh họa:

Hình 4: Điều chế oxi bằng cách phân hủy KMnO₄

- Trong công nghiệp:

+ Từ không khí: Không khí sau khi đã loại bỏ hết hơi nước, bụi, khí cacbon đioxit, được hoá lỏng. Chưng cất phân đoạn không khí lỏng, thu được oxi. Oxi được vận chuyển trong những bình thép có dung tích 100 lít dưới áp suất 150 atm.

+ Từ nước: Điện phân nước (nước có hoà tan một ít H₂SO₄ hoặc NaOH để tăng tính dẫn điện của nước), người ta thu được khí oxi ở cực dương và khí hiđro ở cực âm.

II. Ozon

1. Tính chất vật lý

- Ozon là một dạng thù hình của khí oxi.

- Khí ozon màu xanh nhạt, có mùi đặc trưng, hóa lỏng ở -112⁰C, ozon lỏng có màu xanh đậm.

- Khí ozon tan trong nước nhiều hơn oxi.

2. Tính chất hóa học

- Ozon có tính oxi hóa rất mạnh và mạnh hơn oxi.

- Ozon oxi hóa được hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt), nhiều phi kim và nhiều hợp chất vô cơ, hữu cơ. Cụ thể:

+  Ozon oxi hóa được ion I^- thành I₂:

O₃ + 2KI + H₂O → I₂ + 2KOH + O₂

+ Oxi hóa được Ag thành Ag₂O ngay điều kiện thường:

2Ag + O₃   → Ag₂O + O₂

3. Ứng dụng

- Lượng nhỏ ozon trong không khí có tác dụng làm cho không khí trong lành.

- Tẩy trắng các loại tinh bột, dầu ăn và nhiều chất khác.

- Khử trùng nước ăn, khử mùi, bảo quản hoa quả.

- Trong y học, ozon dùng để chữa sâu răng.