Oxi là gì? Tính chất hóa học của oxi

Oxi là gì?

Oxi (Oxygen) là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu là “O” và số nguyên tử là 8. Oxi là một khí không màu, không mùi và không vị. Nó chiếm khoảng 21% khối lượng không khí trong khí quyển và là một trong những yếu tố quan trọng nhất cho sự sống trên Trái Đất.

Oxi có tính chất oxi hóa mạnh và thường được sử dụng trong các quá trình oxi hóa khử, trong đó nó có khả năng lấy đi electron từ các chất khác để tạo ra ion oxi hoặc phân tử chứa oxi. Ngoài ra, oxi cũng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm sản xuất hóa chất, sản xuất lửa để hàn và cắt kim loại, sản xuất giấy, và trong các quá trình nghiên cứu khoa học.

Cấu tạo của phân tử oxi

Phân tử oxi (O2) được tạo thành bởi hai nguyên tử oxi (O) liên kết với nhau bằng liên kết đôi. Mỗi nguyên tử oxi có cấu trúc electron của nó, với hai electron ở lớp 1 và 6 electron ở lớp ngoài cùng. Khi hai nguyên tử oxi liên kết với nhau bằng liên kết đôi, mỗi nguyên tử chia sẻ hai electron với nguyên tử kia, do đó cả hai nguyên tử đều được bao bọc bởi tám electron chung.

Cấu trúc phân tử oxi rất ổn định và có tính chất oxi hóa mạnh. Do có cấu trúc đôi, phân tử oxi có thể phản ứng với các chất khác như kim loại, gỗ, vải và các hợp chất hữu cơ để tạo ra các sản phẩm mới. Trong tự nhiên, phân tử oxi là một thành phần quan trọng của không khí và có vai trò cực kỳ quan trọng trong sự sống của các sinh vật trên Trái Đất.

Tính chất của oxi

Tính chất vật lý:

Oxi là một khí ở điều kiện tiêu chuẩn (25°C và 1 atm), có nhiều tính chất vật lý đặc trưng, bao gồm:

– Oxi là một khí không màu, không mùi và không vị.

– Trong điều kiện tiêu chuẩn, khối lượng riêng của oxi là 1.429 g/L.

– Oxi không hòa tan trong nước, nhưng có thể hòa tan trong một số chất lỏng như xăng và dầu.

– Điểm sôi của oxi là -183°C, còn điểm đóng băng là -219°C.

– Oxi có tính chất oxi hóa mạnh, do đó có khả năng làm cháy các chất khác, tạo ra nhiệt và ánh sáng.

– Nhiệt độ cháy của oxi là rất cao, khoảng 3000 độ C, vì vậy oxi được sử dụng trong các quá trình hàn và cắt kim loại.

– Oxi chiếm khoảng 21% khối lượng không khí trong khí quyển, và là một trong những thành phần quan trọng của sự sống trên Trái Đất.

Tóm lại, oxi là một khí không màu, không mùi, có tính chất oxi hóa mạnh và có nhiều tính chất vật lý đặc trưng. Oxi có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp đến y học và nghiên cứu khoa học.

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.

 Oxi tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt, …) và các phi kim (trừ halogen). Oxi tác dụng với nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ.

Tác dụng với kim loại

Tác dụng với hầu hết kim loại (trừ au và Pt), cần có t^o tạo oxit:

Tác dụng với phi kim

Tác dụng với hầu hết phi kim (trừ halogen), cần có t^o tạo oxit:

Đặc biệt: Tác dụng với H₂ nổ mạnh theo tỉ lệ 2:1 về số mol:

Tác dụng với hợp chất

– Tác dụng với các chất có tính khử:

– Tác dụng với các chất hữu cơ:

Ứng dụng của oxi

Khí oxi có vai trò quan trọng trong đời sống con người cũng như trong công nghiệp đốt nhiên liệu. 

Oxi có nhiều ứng dụng quan trọng, có vai trò quyết định sự sống của con người và động vật. Mỗi ngày, chúng ta cần khoảng 20-30m3 khí oxi để duy trì sự sống.

Những thợ chữa cháy, phi công hay thợ lặn khi thực hiện nhiệm vụ đều cần thở khí oxi chứa trong các bình đặc biệt.

Oxi có nhiều ứng dụng quan trọng và phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

– Y học: Oxi được sử dụng để hỗ trợ hô hấp cho bệnh nhân khi đang trong quá trình phục hồi, trong điều trị hội chứng ngưng thở khi ngủ, bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính, và trong một số ca phẫu thuật.

– Công nghiệp: Oxi được sử dụng trong sản xuất hóa chất, xử lý nước thải, sản xuất giấy, sản xuất lửa để hàn và cắt kim loại, và trong quá trình sản xuất acid nitric.

– Công nghệ vật liệu: Oxi được sử dụng để tạo ra các vật liệu mới như sợi carbon, tấm chống cháy và các vật liệu xây dựng chịu lực.

– Khoa học: Oxi được sử dụng trong nghiên cứu khoa học và các quá trình phân tích hóa học.

– Nông nghiệp: Oxi được sử dụng để xử lý nước và giúp cây trồng phát triển tốt hơn.

– Du lịch: Oxi được sử dụng trong các hoạt động du lịch như lặn biển, nơi nó được cung cấp để hỗ trợ hô hấp cho người lặn.

Bài tập về oxi

Bài 1 (SGK Hóa học 8, trang 84)

Dùng từ thích hợp trong khung để điền vào chỗ trống trong các câu sau:

Kim loại, phi kim, rất hoạt động, phi kim rất hoạt động, hợp chất.

Khí oxi là một đơn chất … Oxi có thể phản ứng với nhiều …, …, …

Gợi ý đáp án:

Khí oxi là một đơn chất phi kim rất hoạt động. Oxi có thể phản ứng với nhiều phi kim, kim loại, hợp chất.

Bài 2 (SGK Hóa học 8, trang 84)

Nêu các thí dụ chứng minh rằng oxi là một đơn chất rất hoạt động (đặc biệt ở nhiệt độ cao)

Gợi ý đáp án:

Oxi là một đơn chất rất hoạt động (đặc biệt ở nhiệt độ cao), ví dụ:

3Fe + 2O2 → Fe3O4.

S + O2 → SO2.

Bài 3 (SGK Hóa học 8, trang 84)

Butan có công thức C4H10 khi cháy tạo ra khí cacbonic và hơi nước, đồng thời tỏa nhiều nhiệt. Viết phương trình hóa học biểu diễn sự cháy của butan.

Gợi ý đáp án:

Phương trình hóa học:

2C4H10 + 13O2 → (nhiệt độ) 8CO2 + 10H2O

Bài 4 (SGK Hóa học 8, trang 84)

Đốt cháy 12,4g photpho trong bình chứa 17g khí oxi tạo thành điphotpho pentaoxit P2O5 (là chất rắn, trắng).

a) Photpho hay oxi chất nào còn thừa và số mol chất còn thừa là bao nhiêu?

b) Chất nào được tạo thành? Khối lượng là bao nhiêu?

Gợi ý đáp án:

a) Ta có nP = 12.4/31 = 0.4 (mol); nCO2 = 17/32 = 0.53 (mol).

4P + 5O2 → 2P2O5

Xét tỉ lệ số mol đề bài với số mol phương trình của P và O2 ta có:

0.4/4 < 0.53/5 => P phản ứng hết với O2 phản ứng dư.

nO2 pư = 5/4 x nP = 0.5 (mol).

Xác định nO2 dư = 0.53 – 0.5 = 0.03 (mol).

b) Chất tạo thành là điphotpho pentaoxit P2O5.

Ta có nP2O5 = ½ x nP = 0.4/2 = 0.2 mol

mP2O5 = n.M = 0.2 x (31x 2 + 16 x 5) = 28.4 (g).

Bài tập về oxi SGK Hóa học 10

Bài tập 1 (SGK Hóa 10, trang 127)

Hãy ghép cấu hình electron với nguyên tử thích hợp.

Cấu hình electron: A. 1s22s22p5; B. 1s22s22p4; C. 1s22s22p63s23p4; D. 1s22s22p63s23p5

Nguyên tử: a/ Cl; b/ S; c/ O; d/ F

Gợi ý đáp án:

A – d; B – c; C – b; D – a.

Bài 2 (SGK Hóa 10, trang 127)

Chất nào có liên kết cộng hóa trị không cực:

A. H2S; B. O2; C. Al2S3; D. SO2.

Gợi ý đáp án:

B. O2

Bài 4 (SGK Hóa 10, trang 127)

Hãy trình bày các phương pháp điều chế khí oxi trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. Tại sao không áp dụng phương pháp điều chế khí oxi trong phòng thí nghiệm cho công nghiệp và ngược lại?

Gợi ý đáp án:

Điều chế oxi trong phòng thí nghiệm:

Trong phòng thí nghiệm, oxi được điều chế bằng cách phân hủy những hợp chất giàu Oxi và ít bên với nhiệt như KMnO4, KClO3, …

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

2KClO3 → 2KCl + 3O2

Điều chế oxi trong công nghiệp:

Có 2 cách sản xuất là:

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

– Sản xuất oxi từ nước: Tiến hành điện phân nước (nước có hòa tan một lượng nhỏ H2So2 hoặc NaOH để tăng tính dẫn điện của nước), chúng ta thu được khí oxi ở cực dương và khí hidro ở cực âm. PTHH như sau:

2H2O → (điện phân) 2H2 + O2 (k)

Không thể áp dụng tráo đổi 2 quy trình vì điều chế trong công nghiệp cần lượng lớn oxi với giá thành rẻ trong khi ở phòng thí nghiệm chỉ cần 1 lượng nhỏ. 

Trên đây là bài viết liên quan đến Oxi là gì? Tính chất hóa học của oxi? trong chuyên mục là gì được Luật Hoàng Phi cung cấp. Quý độc giả có thể tham khảo bài viết khác liên quan tại website luathoangphi.vn để có thêm thông tin chi tiết.