[HÓA 9] Bài 2: Một số oxit quan trọng

CHƯƠNG 1: CÁC LOẠI HỢP CHẤT VÔ CƠ

Bài 2: Một số oxit quan trọng

Kiến thức cần nhớ:

Tính chất, ứng dụng, điều chế canxi oxit và lưu huỳnh đioxit.
Dự đoán, kiểm tra và kết luận được về tính chất hoá học của CaO, SO₂.
Phân biệt được một số oxit cụ thể.
Tính thành phần phần trăm về khối lượng của oxit trong hỗn hợp hai chất.

Lý thuyết:

CANXI OXIT (CaO)
1. Tính chất hóa học

CaO (vối sống) là một oxit bazơ tan trong nước và phản ứng với nước, có những tính chất hóa học sau:

a) Tác dụng với nước:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Phản ứng của canxi oxit với nước gọi là phản ứng tôi vôi; chất Ca(OH)₂ tạo thành gọi là vôi tôi, là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước, phần tan tạo thành dung dịch bazơ còn gọi là nước vôi trong.

b) Tác dụng với axit tạo thành muối và nước.

Ví dụ: CaO + 2HCl → CaCl₂ + H₂O

c) Tác dụng với oxit axit tạo thành muối.

Ví dụ: CaO + CO₂ → CaCO₃

1. Ứng dụng của canxi oxit

CaO có những ứng dụng chủ yếu sau đây:

Phần lớn canxi oxit được dùng trong công nghiệp luyện kim và làm nguyên liệu cho công nghiệp hóa học.
Canxi oxit còn được dùng để khử chua đất trồng trọt, xử lí nước thải công nghiệp, sát trùng, diệt nấm, khử độc môi trường,…
Canxi oxit có tính hút ẩm mạnh nên được dùng để làm khô nhiều chất.
1. Sản xuất canxi oxit trong công nghiệp

Nguyên liệu để sản xuất canxi oxit là đá vôi (chứa CaCO₃). Chất đốt là than đá, củi, dầu, khí tự nhiên,…

Các phản ứng hóa học xảy ra khi nung vôi:

Than cháy sinh ra khí CO₂ và tỏa nhiều nhiệt:

C + O₂ → CO₂

Nhiệt sinh ra phân hủy đá vôi ở khoảng trên 9000C:

CaCO₃ → CaO + CO₂

LƯU HUỲNH ĐIOXIT (SO₂)

Tính chất vật lí

Lưu huỳnh dioxxit là chất khí không màu, mùi hắc, độc (gây ho, viêm đường hô hấp…), nặng hơn không khí.

Tính chất hóa học:

Lưu huỳnh đioxit là một oxit axit tan trong nước và phản ứng với nước, có những tính chất hóa học sau:

a) Tác dụng với nước tạo thành dung dịch axit:

SO₂ + H₂O → H₂SO₃ (axit sunfurơ)

SO₂ là chất gây ô nhiễm không khí, là một trong các chất gây ra mưa axit.

b) Tác dụng với dung dịch bazơ tạo thành muối và nước:

Ví dụ: SO₂ + Ca(OH)₂ → CaSO₃ + H₂O

Khi SO₂ tác dụng với dung dịch bazơ có thể tạo muối trung hòa và muối axit.

c) Tác dụng với oxit bazơ (tan) tạo thành muối:

Ví dụ: SO₂ + Na₂O → Na₂SO₃

Ứng dụng của lưu huỳnh đioxit

Phần lớn SO₂ dùng để sản xuất axit sunfuric H₂SO₄.

Dùng làm chất tẩy trắng bột gỗ trong sản xuất giấy, đường,…

Dùng làm chất diệt nấm mốc,…

Điều chế lưu huỳnh đioxit

a) Trong phòng thí nghiệm: Cho muối sunfit tác dụng với axit mạnh như HCl, H₂SO₄,…

Ví dụ: Na₂SO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + SO₂ + H₂O

Khí SO₂ được thu bằng phương pháp đẩy không khí.

b) Trong công nghiệp: Đốt lưu huỳnh hoặc quặng pirit sắt FeS₂ trong không khí:

S + O₂ → SO₂

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂

Ví dụ minh họa:

Bài 1:

Bằng phương pháp hóa học nào có thể nhận biết được từng chất trong mỗi dãy chất sau:

a) Hai chất rắn màu trắng là CaO và Na₂O.

b) Hai chất khí không màu là CO₂ và O₂

Viết những phương trình phản ứng hóa học.

Giải:

a) Lấy một ít mỗi chất cho tác dụng với nước, sau đó đem lọc, nước lọc của các dung dịch này được thử bằng khí CO₂ hoặc dung dịch Na₂CO₃. Nếu có kết tủa trắng thì chất ban đầu là CaO, nếu không có kết tủa thì chất ban đầu là Na₂O. Phương trình phản ứng :

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ ↓ + H₂O

Hoặc Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ ↓ + ₂NaOH

Na₂O + H₂O → 2NaOH

2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O.

b) Sục hai chất khí không màu vào hai ống nghiệm chứa nước vôi Ca(OH)₂ trong. Ống nghiệm nào bị vẩn đục, thì khí ban đầu là CO₂, khí còn lại là O₂.

PTPỨ: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Bài 2:

Hãy nhận biết từng cặp chất trong mỗi nhóm chất sau bằng phương pháp hóa học:

a) CaO, CaCO₃

b) CaO, MgO

Viết các phương trình phản ứng hóa học.

Giải:

Nhận biết từng chất trong mỗi nhóm chất sau:

a) CaO và CaCO₃.

Lẫy mẫu thử từng chất cho từng mẫu thử vào nước khuấy đều.

Mẫu nào tác dụng mạnh với H₂O là CaO.

Mẫu còn lại không tan trong nước là CaCO₃.

PTPỨ: CaO + H₂O → Ca(OH)₂

b) CaO và MgO.

Lấy mẫu thử từng chất và cho tác dụng với H₂O khuấy đều.

Mẫu nào phản ứng mạnh với H₂O là CaO.

Mẫu còn lại không tác dụng với H₂O là MgO.

PTPỨ: CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Bài 3:

200ml dung dịch HCl có nồng độ 3,5mol/lit hòa tan vừa đủ 20g hỗn hợp CuO và Fe₂O3.

a) Viết các phương trình phản ứng hóa học.

b) Tính khối lượng của mỗi oxit bazơ có trong hỗn hợp ban đầu.

Giải:

V_HCl = 200ml = 0,02 lít

n_HCl = 3,5 x 0,02 = 0,7 mol.

Gọi x, y là số mol của CuO và Fe₂O₃.

a) Phương trình phản ứng hóa học :

b) Từ phương trình phản ứng trên ta có:

n_HCl(1) = 2.n_CuO = 2x mol

n_HCl (2) = 6.n_Fe2O3 = 6y mol

⇒ n_HCl = 2x + 6y = 0,7 mol (∗)

m_CuO = (64 + 16).x = 80x (g)

m_Fe2O3 = (56.2 + 16.3).y = 160y (g)

Theo bài: mhỗn hợp = m_CuO + m_Fe2O3 = 80x + 160y = 20(g)

⇒ x + 2y = 0,25 ⇒ x = 0,25 – 2y (∗∗)

Thay x vào (∗) ta được: 2(0,25 – 2y) + 6y = 0,7

⇒ 0,5 - 4y + 6y = 0,7 ⇒ 2y = 0,2 ⇒ y = 0,1 mol

Thay y vào (∗∗) ta được: x = 0,25 - 2.0,1 = 0,05 mol

⇒ m_CuO = 0,05 x 80 = 4g

m_Fe2O3 = 0,1 x 160 = 16g

Bài 4:

Biết 2,24 lit khí CO₂ (đktc) tác dụng vừa đủ với 200ml dung dịch Ba(OH)₂ sản phẩm sinh ra là BaCO₃ và H₂O.

a) Viết phương trình phản ứng.

b) Tính nồng độ mol của dung dịch Ba(OH)₂ đã dùng.

c) Tính khối lượng chất kết tủa thu được.

Giải:

a) Phương trình phản ứng hóa học:

CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ ↓ + H₂O

b) Dựa vào phương trình phản ứng trên ta nhận thấy:

n_Ba(OH)2 = n_CO2 = 0,1 mol, V_Ba(OH)2 = 200ml = 0,2 lít

c) Dựa vào phương trình phản ứng trên ta có:

n_BaCO3 = n_CO2 = 0,1 mol.

⇒ m_BaCO3 = 0,1 x 197 = 19,7 g.

Bài 5:

Viết phương trình hóa học cho mỗi biến đổi sau:

Giải:

(1) S + O₂ → SO₂

(₂) SO₂ + CaO → CaSO₃

Hay SO₂ + Ca(OH)₂(dd) → CaSO₃ + H₂O

(3) SO₂ + H₂O → H₂SO₃

(4) H₂SO₃ + 2NaOH → Na₂SO₃ + 2H₂O

Hoặc H₂SO₃ + Na₂O → Na₂SO₃ + H₂O

(5) Na₂SO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + SO₂ ↑ + H₂O

Không nên dùng phản ứng:

Na₂SO₃ + 2HCl → 2NaCl + SO₂ ↑ + H₂O vì HCl dễ bay hơi nên khí SO₂ thu được sẽ không tinh khiết.

(6) SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

Hoặc SO₂ + Na₂O → Na₂SO₃

Bài 6:

Hãy nhận biết từng chất trong mỗi nhóm chất sau bằng phương pháp hóa học:

a) Hai chất rắn màu trắng là CaO và P₂O₅.

b) Hai chất khí không màu là SO₂ và O₂.

Viết các phương trình hóa học.

Giải:

a) Cho nước vào hai ống nghiệm có chứa CaO và P₂O₅. Sau đó cho quỳ tím vào mỗi dung dịch:

– Dung dịch nào làm đổi màu quỳ tím thành xanh là dung dịch bazơ, chất ban đầu là CaO.

– Dung dịch nào làm đổi màu quỳ tím thành đỏ là dung dịch axit, chất ban đầu là P₂O₅

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

b) Dẫn lần lượt từng khí vào dung dịch nước vôi trong, nếu có kết tủa xuất hiện thì khí dẫn vào là SO₂

PTHH: SO₂ + H₂O → H₂SO₃

Bài 7:

Có những khí ẩm (khí có lẫn hơi nước): cacbon đioxit, hiđro, lưu huỳnh đioxit. Khí nào có thể làm khô bằng canxi oxit? Giải thích.

Giải:

Điều kiện chất có thể làm khô được những chất khác:

+ Phải hút ẩm được.

+ Không tác dụng với chất được làm khô.

CaO có tình hút ẩm (hơi nước) tạo thành Ca(OH)₂, đồng thời là một oxit bazơ (tác dụng với oxit axit). Do đó CaO chỉ dùng làm khô các khí ẩm là hiđro ẩm, oxi ẩm.

Bài 8:

Có những chất khí sau: CO₂, H₂, O₂, SO₂, N₂. Hãy cho biết chất nào có tính chất sau:

a) Nặng hơn không khí.

b) Nhẹ hơn khống khí.

c) Cháy được trong không khí.

d) Tác dụng với nước tạo thành dung dịch axit.

e) Làm đục nước vôi trong.

g) Đổi màu giấy quỳ tím ẩm thành đỏ.

Giải:

a) Những khí nặng hơn không khí: CO₂, O₂, SO₂.

Vì M_kk = 29 g/mol.

M_CO2 = 12 + 16.2 = 44 g/mol

⇒ CO₂ nặng hơn kk

Tương tự: M_O2 = 16.2 = 32 g/mol , M_SO2 = 32 + 16.2 = 64g/mol

b) Những khí nhẹ hơn không khí: H₂, N₂.

M_kk = 29 g/mol.

M_H2 = 1.2 = 2 g/mol

⇒ H₂ nhẹ hơn kk

Tương tự: M_N2 = 14.2 = 28g/mol

c) Những khí cháy được trong không khí: H₂.

₂H₂ + O₂ → 2H₂O

d) Những khí tác dụng với nước tạo thành dung dịch axit: CO₂, SO₂.

PTHH: CO₂ + H₂O → H₂CO₃

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

e) Những khí làm đục nước vôi trong: CO₂, SO₂.

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ ↓ + H₂O

Ca(OH)₂ + SO₂ → CaSO₃ ↓ + H₂O

g) Những khí làm đổi màu quỳ tím ẩm thành đỏ: CO₂, SO₂.

Quỳ tím ẩm ⇒ xảy ra phản ứng với nước tạo axit làm quỳ tím chuyển đỏ

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

Bài 9:

Khí lưu huỳnh đioxit được tạo thành từ cặp chất nào sau đây:

a) K₂SO₃ và H₂SO₄.

b) K₂SO₄ và HCl.

c) Na₂SO₃ và NaOH.

d) Na₂SO₄ và CuCl₂.

e) Na₂SO₃ và NaCl.

Giải:

Khí SO₂ được tạo thành từ cặp chất:

K₂SO₃ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + SO₂ ↑ + H₂O.

Bài 10:

Dẫn 112ml khí SO₂ (đktc) đi qua 700ml dung dịch Ca(OH)₂ có nồng độ 0,01 M, sản phẩm là muối canxi sunfit.

a) Viết phương trình phản ứng hóa học.

b) Tính khối lượng các chất sau phản ứng.

Giải:

a) PTHH:

b) V_SO2 = 112ml = 0,112 l; V_Ca(OH)2= 700ml = 0,7 l

n_Ca(OH)2 = C_M . V = 0,01. 0,7 = 0,007 (mol)

Vậy SO₂ hết Ca(OH)₂ dư

Các chất sau phản ứng: Ca(OH)₂ và CaSO₃

Theo pt n_Ca(OH)2 = n_SO2 = 0,005 mol

⇒ n_Ca(OH)2 dư = 0,007 – 0,005 = 0,002 (mol)

m_Ca(OH)2 dư = n . M = 0,002 × 74 = 0,148 (g)

n _CaSO3 = n_SO2 = 0,005 mol → m_CaSO3 = n. M = 0,005 × 120 = 0,6 (g).

Bài tập:

Bài 1:

Khối lượng CaO có thể sản xuất được từ 1 tấn đá vôi có chứa 5% tạp chất là (Biết hiệu suất của toàn bộ quá trình là 97%)

A. 0,560 tấn B. 0,532 tấn

C. 0,516 tấn D. 0,543 tấn

Bài 2:

Dẫn từ từ 1,12 lít CO₂ (đktc) vào 3 lít dung dịch Ca(OH)₂ 0,02M. Khối lượng chất kết tủa thu được là

A. 6 gam. B. l0gam.

C. 3 gam. D. 5 gam.

Bài 3:

Một hỗn hợp khí gồm CO₂ và SO₂ có tỉ khối SO với H₂ là 30. Vậy % thể tích khí CO₂ trong hỗn hợp là

A. 20%. B. 50%. C. 80%. D. 25%.

Bài 4:

Khi cho lưu huỳnh đioxit SO₂ vào nước vôi trong thì thấy nước vôi trong bị vẩn đục, nếu nhỏ tiếp dung dịch axit clohiđric vào lại thấy nước vôi trong lại. Nếu thay dung dịch axit clohiđric bằng dung dịch axit sunfuric thì nước vôi có trong lại không ? Giải thích bằng pthh.

Bài 5:

4,48 gam oxit của một kim loại có hoá trị II tác dụng vừa đủ với 100 ml dung dịch H₂SO₄ 0,8 M, rồi cô cạn dung dịch thì thu được 13,76 gam tinh thể muối ngậm nước. Tìm công thức của muối ngậm nước trên.