Tính Chất Hóa Học Của Oxi Và Vai Trò Trong Sự Sống

Tính chất hóa học của oxi

Định nghĩa oxi là gì?

Oxi, với ký hiệu hóa học O, có công thức phân tử O2 và nguyên tử khối là 16. Nhờ tính chất đặc biệt và sự phổ biến của mình, oxy có ảnh hưởng sâu sắc đến đời sống của tất cả sinh vật trên Trái đất. Nguyên tố này nằm trong bảng tuần hoàn, có số hiệu nguyên tử là 8, thuộc nhóm VIA và chu kỳ thứ 2. Oxi có cấu hình electron 1s² 2s² 2p⁴, cho thấy nó có 6 electron ở lớp ngoài cùng, cho phép nó dễ dàng tham gia vào nhiều phản ứng hóa học.

Tính chất vật lý của oxi

Quan sát ban đầu

Oxi ở dạng khí là một chất không màu, không mùi và không vị. Nên chúng ta có một số thí nghiệm đơn giản để hiểu thêm về tính chất vật lý của oxi:

• Cho khí oxi vào nước: Tại điều kiện 20 độ C, 1 lít nước chỉ hòa tan được 31 ml khí oxi, cho thấy oxi là một chất tan ít trong nước.
• Tỉ khối của oxi: Tỉ khối của oxi so với không khí là 1.1 (32:29), chứng tỏ oxi nặng hơn không khí.

Tính chất hóa học của oxi

Oxi được biết đến là một nguyên tố rất hoạt động hóa học, đặc biệt khi nhiệt độ tăng lên. Nó có khả năng tham gia vào nhiều phản ứng hóa học với kim loại, phi kim và hợp chất.

Oxi tác dụng với kim loại

Khi oxy tác dụng với kim loại, phản ứng thường xảy ra mạnh mẽ, như là ví dụ dưới đây:

• Thí nghiệm 1: Dùng sắt và oxi

- Lấy một đoạn dây sắt đưa vào lọ chứa khí oxi. Khi đốt nóng sắt trong khí oxi, sắt cháy sáng chói tạo ra oxit sắt từ Fe3O4. - Phương trình phản ứng: \[ 3Fe + 2O2 \rightarrow Fe3O4 \]

• Thí nghiệm 2: Oxi và magie

- Mg + O2 → 2MgO - Phản ứng xảy ra dữ dội với sự phát sinh ánh sáng mạnh.

Oxi tác dụng với phi kim

Một số phản ứng hóa học tiêu biểu giữa oxy và phi kim:

• Oxi tác dụng với lưu huỳnh (S):

- Lưu huỳnh cháy trong không khí sẽ tạo ra khí lưu huỳnh dioxide (SO2). - Phương trình hóa học: \[ S + O2 \rightarrow SO2 \]

• Oxi tác dụng với photpho (P):

- Photpho cháy mạnh trong khí oxy tạo ra một hợp chất mới là điphotpho pentaoxit (P2O5). - Phương trình hóa học: \[ 4P + 5O2 \rightarrow 2P2O5 \]

Oxi tác dụng với hợp chất

Oxi không chỉ tác dụng với kim loại và phi kim mà còn với một số hợp chất khác:

• Oxi tác dụng với metan (CH4):

- Chưng cháy metan tạo ra khí carbon dioxide và nước. - Phương trình hóa học: \[ CH4 + 2O2 \rightarrow CO2 + 2H2O \]

• Oxi tác dụng với carbon monoxit (CO):

- Phản ứng xảy ra khi carbon monoxit cháy trong không khí tạo ra carbon dioxide. - Phương trình hóa học: \[ 2CO + O2 \rightarrow 2CO2 \]

• Oxi tác dụng với etanol:

- Phản ứng giữa etanol với oxy cũng tạo ra carbon dioxide và nước. - Phương trình hóa học: \[ C2H5OH + 3O2 \rightarrow 2CO2 + 3H2O \]

Cách điều chế oxi

Điều chế oxi trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, oxi có thể được điều chế thông qua phản ứng nhiệt phân các hợp chất giàu oxy như KMnO4 hoặc KClO3. Ví dụ: \[ 2KMnO4 \rightarrow K2MnO4 + MnO2 + O2 \quad (Điều kiện: Nhiệt độ) \]

Sản xuất oxi trong công nghiệp

Trong công nghiệp, có 2 phương pháp chính để sản xuất oxi:

• Sản xuất từ không khí:

- Không khí được lọc sạch các tạp chất và chưng cất để thu được oxy.

• Sản xuất từ nước:

- Điện phân nước với các chất như H2SO4 để nâng cao khả năng dẫn điện. Phản ứng như sau: \[ 2H2O \rightarrow 2H2 + O2 \quad (Điện phân) \]

Ứng dụng của oxi trong đời sống

Vai trò của oxi trong sự sống

Oxi là nguyên tố quyết định sự sống của جميع sinh vật trên Trái đất. Mỗi người bình thường cần từ 20-30m³ oxy mỗi ngày để duy trì các hoạt động sống. Đây là lý do tại sao những người làm nghề chữa cháy, phi công hay thợ lặn thường sử dụng bình chứa oxi.

Ứng dụng của oxi trong công nghiệp

Oxi đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp đốt nhiên liệu. Khi nhiên liệu cháy trong oxi, nhiệt độ sinh ra cao hơn nhiều so với trong không khí. Oxi còn được ứng dụng trong sản xuất thép và luyện gang, giúp tăng cường nhiệt độ và nâng cao hiệu suất sản xuất.

Bài tập về oxi SGK Hóa học

Để củng cố kiến thức bạn đã học về oxi, dưới đây là một số bài tập kèm theo gợi ý giải.

Bài tập về oxi SGK Hóa học 8

• Bài 1: Điền từ thích hợp vào chỗ trống.

- Gợi ý đáp án: Oxi là một đơn chất phi kim rất hoạt động.

• Bài 2: Nêu ví dụ chứng minh oxy là một đơn chất rất hoạt động.

- Gợi ý: 3Fe + 2O2 → Fe3O4.

Bài tập về oxi SGK Hóa học 10

• Bài tập 1: Ghép cấu hình electron với nguyên tử thích hợp.

- Gợi ý: A - d; B - c; C - b; D - a.

• Bài tập 2: Chất nào có liên kết cộng hóa trị không cực?

- Gợi ý: B. O2

Kết luận

Từ những kiến thức trên, hy vọng bạn đã hiểu rõ hơn về tính chất hóa học của oxi, cũng như vai trò quan trọng của nó trong cuộc sống hàng ngày và trong công nghiệp. Hãy luôn chú ý đến việc học tập và áp dụng những kiến thức này trong thực tế để có những hiểu biết sâu sắc và chính xác hơn về thế giới xung quanh ta.