Bài 29. Oxi - Ozon

oxi


Joseph Priestley
Người đã tìm ra nguyên tố oxi
Lịch sử ra đời của nguyên tố oxi
1.Lịch sử ra đời của nguyên tố oxi.
? Là nguyên tố phổ biến nhưng người ta biết tới oxi tương đối muộn vì một thời gian dài không khí được coi là một nguyên tố.
? Tên gọi oxi phản ánh quan điểm không đúng của Antoine Lavoisier cho rằng khí oxi là chất tạo nên axit.(Tên la tinh Oygenium xuất phát từ các chữ Hi lạp Oxos là axit và genao là sinh ra.)



2. Cấu tạo của oxi


?Kí hiệu hoá học: O
?Độ âm điện : 3.5
?Khối lượng nguyên tử: 15.9994
?Số thứ tự: 8
?Cấu hình electron : 1s22s22p4.
?Công thức phân tử: O2
?Công thức cấu tạo:




3.Vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn.

?Chu kì II: Vì có 2 lớp e.
?Phân nhóm VI: Vì có 6e ở lớp vỏ ngoài cùng.
?Phân nhóm chính: Vì e cuối cùng ở mức năng lượng p.
II.Trạng thái thiên nhiên và tính chất vật lí của oxi.
Trạng thái thiên nhiên
1.Trạng thái thiên nhiên.
Là nguyên tố phổ biến nhất trong thiên nhiên
?Trong khí quyển:oxi chiếm 23% về khối lượng.
?Trong nước: oxi chiếm 89% về khối lượng.
?Trong cơ thể người: 65%.
?Trong cát: 53%.
?Đất sét: 56%.
Tổng cộng lượng oxi trong vỏ quả đất là 50% khối lượng hay 53.3% số nguyên tử.
Trạng thái thiên nhiên
O2 tự do tồn tại hầu hết trong khí quyển.
Đồng vị :
168O ( 99.75% )
178O ( 0.037% )
188O ( 0.024% )
Trạng thái tự do có 2 dạng thù hình : Đioxi O2 và Trioxi O3 (ozon).
Tính chất vật lí
2.Tính chất vật lí của oxi
? Là khí không màu, không mùi, không vị, nặng hơn không khí một ít.
? Tan ít trong nước(ở 200C ,1 lít nước hoà tan 31 ml O2),tan nhiều hơn trong một số dung môi hữu cơ và tan trong một số kim loại nóng chảy.
tonc =-218.9oC ; tos =-183oC
? Phân tử oxi ở trạng thái rắn, lỏng, khí đều thuận từ. O2 lỏng màu xanh lam, nặng hơn nước.
Tính chất vật lí
III.Tính chất hoá học của oxi
Tính chất hoá học
Nhận xét
Cấu hình e: 1s22s22p4 .
? Lớp ngoài cùng có 6e,và thuộc chu kì II. Do đó oxi là một phi kim điển hình, khuynh hướng hoá học đặc trưng là nhận thêm 2e.
?Trong các phản ứng hoá học thể hiện tinh oxi hoá mạnh.
O + 2e = O-2
? Tác dụng trực tiếp ở nhiệt độ thường, nhất là ở nhiệt độ cao với hầu hết các nguyên tố trừ các Halogen, khí hiếm và một số kim loại quý.
Tính chất hoá học
1. Tác dụng với kim loại tạo ra hợp chất ion là các oxit





Chính vì Fe dễ bị oxi trong không khí oxi hoá do đó những đồ dùng hay máy móc làm bằng sắt thường hay bị rỉ.
2Ca + O2
2CaO
4Al + 3O2
2Al2O3
3Fe + 2O2
Fe3O4
Tính chất hoá học
Tính chất hoá học
2.Tác dụng với phi kim tạo ra các hợp chất cộng hoá trị có cực.
2H2 + O2 = 2H2O
? Phản ứng toả ra nhiều nhiệt vì vậy người ta sử dụng đèn xì hidro để hàn cắt kim loại.
? Cũng dựa vào phản ứng này nhưng người ta tạo ra pin nhiên liệu


Tính chất hoá học
3.Phản ứng với các hợp chất


Phản ứng toả ra nhiều nhiệt. Vì vậy người ta dùng đèn xì axetilen để hàn cắt kim loại.
2C2H2 + 5O2
4CO2 + 2H2O
2H2S + 3O2
2SO2 + 2H2O
Tính chất hoá học
Chú ý
? Nhiệt độ bốc cháy là nhiệt độ để phản ứng bắt đầu xảy ra và sau đó tự duy trì nhờ nhiệt phản ứng phát ra.
? Nhiệt độ cháy trong oxi nguyên chất thấp hơn trong không khí .Phản ứng cháy xảy ra trong oxi mãnh liệt hơn phản ứng cháy xảy ra trong không khí vì khi đốt trong không khí một phần nhiệt đã được dung để đốt nóng những phân tử N2 không tham gia phản ứng.
Dạng thù hình của Oxi
IV.Dạng thù hình của oxi :ozon
? Công thức phân tử : O3
? Công thức cấu tạo :
O
O O
? Tính chất vật lí : Là chất khí màu xanh lam nhạt, có mùi xốc.
Dạng thù hình của Oxi
a) Ag + O2 ? không phản ứng
2Ag + O3 = Ag2O + O2
b) Đẩy được iốt ra khỏi dung dịch KI:
2KI + O3 + H2O = I2 + 2KOH + O2 ?
?Tính chất hoá học: Tính chất oxi hoá mạnh hơn oxi

Dạng thù hình của Oxi


?Ozon diệt được vi khuẩn do đó được dùng để diệt trùng trong nước và khử trùng trong không khí.


Ozon rất quan trọng đối với sự sống của con người vì nó giữ các tia tử ngoại của mặt trời có hại đến sức khoẻ của con người. Chính vì vậy con người cần có ý thức bảo vệ tầng ozon.
Lượng nhỏ O3 trong không khí sẽ làm cho không khí trong lành,có lợi cho sức khoẻ, nhưng lượng nhiều O3 sẽ gây độc.
2O3
3O2
Dạng thù hình của Oxi
Hiện tượng thủng tầng Ozon
Vai trò sinh học của Oxi
V.Vai trò sinh học của oxi
Oxi có ý nghĩa to lớn về mặt sinh học:
? Động vật máu nóng sẽ chết sau vài phút nếu không có oxi.
? Động vật máu lạnh kém nhạy hơn, nhưng cũng không sống được nếu thiếu oxi.
? Chỉ có một số ít sinh vật bậc thấp ( sinh vật yếm khí, một số vi khuẩn.) có thể tồn tại không cần đến oxi.
Vai trò sinh học của Oxi
0xi theo các mạch máu đi nuôi dưỡng cơ thể
Vai trò sinh học của Oxi
Chu trình của oxi trong tự nhiên
VI.ứng dụng và điều chế
Ứng dụng
1. ứng dụng
a). Hàn cắt kim loại

? Đèn xì Hidro - Oxi có nhiệt độ 2500oC.
? Đèn xì Axetilen - Oxi có nhiệt độ 3000oC. Nguyên nhân là do cả 2 chất trên đều cháy toả nhiều nhiệt trong Oxi.
Ứng dụng
b).Trong công nghiệp
0xi được thổi vào lò luyện gang và lò luyện thép

Ứng dụng
c).Oxi tinh khiết được dùng trong các ca cấp cứu, dùng cho thợ lặn, các nhà du hành vũ trụ.,được đựng trong các bình kíp.
Ứng dụng
d).Oxi lỏng được sử dụng trong trong tên lửa, các động cơ phản lực và có thể trộn với rơm để làm thuốc nổ.
Ứng dụng
Điều chế
2.Điều chế
a.Trong công nghiệp
* Điện phân nước :



* Cho không khí đi qua rây phân tử có khả năng giữ N2 lại, hỗn hợp khí thu được chứa 80% O2 ,có thể dùng ngay vào luyện kim.


2H2O
2H2 + O2
Điều chế
*Chưng cất phân đoạn không khí lỏng dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau của các khí trong không khí.
Điều chế
b.Trong phòng thí nghiệm
Oxi thường được điều chế bằng cách nhiệt phân những hợp chất chứa Oxi và không bền:
2KClO3
2KCl + 3O2
2KMnO4
K2MnO4 +MnO2 + O2 ?
Bài tập củng cố
Bài tập củng cố
Câu 1: Tại sao một số kim loại nóng chảy, khi bị nguội nhanh chóng trong không khí thì thường bị rỗ trên bề mặt?
Vì Oxi có thể tan trong một số kim loại nóng chảy,khi hoá rắn khí Oxi ở trong đó sẽ thoát ra nhanh chóng,do đó những kim loại để nguội nhanh chóng trong không khí thì bị rỗ trên mặt.
Bài tập củng cố
Câu 2: Nhận biết 2 lọ mất nhãn, biết chúng có thể là O2 hoặc CO2.
Lấy tàn đóm còn đỏ cho vào bình khí cần nhận biết, nếu que đóm bị tắt thì bình đó chứa CO2 , bình còn lại chứa O2 ,và ngược lại .
Bài tập củng cố
Câu 3:Nhận biết Oxi và Ozon ?
Lấy giấy lọc có tẩm KI và hồ tinh bột chop tiếp xúc với các khí cần nhận biết.Khí Ozon sẽ làm cho giấy lọc chuyển sang màu xanh,còn khí Oxi không làm cho giấy chuyển sang màu xanh được.
2KI + O3 + H2O = 2KOH + O2 ? + I2
Bài tập củng cố
Câu 4: Tại sao sau cơn mưa thì không khí trở nên trong lành hơn?

Ozon có tác dụng diệt trùng, với một lượng nhỏ ozon trong không khí sẽ làm cho không khí trở nên trong lành hơn.Vì trong cơn mưa thường hay tạo ra một lượng nhỏ ozon do có sấm sét. Mặt khác,nước mưa cũng làm cho một lượng đáng kể bụi bẩn trong không khí lăng xuống.
Bài tập về nhà
Bài tập về nhà
Câu 1 : Tại sao nói oxi là chất oxi hoá mạnh ? Viết phương trình phản ứng để minh hoạ ?

Câu 2 : Tỉ khối của một hỗn hợp gồm ozon và oxi đối với hidro bằng 18. Xác định thành phần phần trăm về thể tích của hỗn hợp?

Câu 3 : Hãy giảI thích :
a. Cấu tạo của phân tử oxi ?
b. Oxi là phi kim có tính oxi hoá mạnh .Lấy ví dụ minh hoạ.
Bài tập về nhà
Câu 4 : Thêm 3.0 gam MnO2 vào 197 g hỗn hợp muối KCl và KClO3. Trộn kĩ và đun nóng hỗn hợp đến phản ứng hoàn toàn, thu được chất rắn cân nặng 152 g. Hãy xác định thành phần phần trăm khối lượng của hỗn hợp muối đã dùng ?
Câu 5 : So sánh thể tích oxi thu được ( trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất ) khi phân huỷ hoàn toàn KMnO4 ,KClO3 , H2O2 , trong các trường hợp sau :
a. Lấy cùng khối lượng các chất đem phân huỷ.
b. Lấy cùng số mol các chất đem phân huỷ.
Chúc các em học tốt !