Chúng ta sẽ đi vào từng phần của bài tập này nhé.

a) Viết phương trình phản ứng quang hợp của cây xanh để tạo ra glucose. Phản ứng quang hợp có kèm theo sự thay đổi số oxi hoá của các nguyên tử hay không?

Các em còn nhớ quá trình quang hợp diễn ra như thế nào không? Cây xanh sử dụng năng lượng ánh sáng, khí carbon dioxide (CO2) và nước (H2O) để tạo ra glucose (một loại đường) và khí oxygen (O2).

Dựa vào kiến thức đã học trong sách giáo khoa, chúng ta có thể viết phương trình phản ứng như sau:

Bước 1: Xác định các chất tham gia và sản phẩm.
Chất tham gia: Khí CO2 và nước (H2O).
Sản phẩm: Glucose (C6H12O6) và khí O2.

Bước 2: Viết phương trình phản ứng dưới dạng chưa cân bằng.
CO2 + H2O —ánh sáng, diệp lục—> C6H12O6 + O2

Bước 3: Cân bằng phương trình phản ứng.
Để cân bằng, chúng ta cần đảm bảo số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế của phương trình là bằng nhau.

Ta thấy ở vế phải có 6 nguyên tử C, nên ta cần 6 phân tử CO2 ở vế trái.
6CO2 + H2O —ánh sáng, diệp lục—> C6H12O6 + O2

Tiếp theo, ta thấy ở vế phải có 12 nguyên tử H, nên ta cần 6 phân tử H2O ở vế trái.
6CO2 + 6H2O —ánh sáng, diệp lục—> C6H12O6 + O2

Cuối cùng, ta cân bằng nguyên tử O. Ở vế trái có: 6 2 (từ CO2) + 6 1 (từ H2O) = 12 + 6 = 18 nguyên tử O.
Ở vế phải, trong phân tử C6H12O6 có 6 nguyên tử O. Vậy ta cần thêm 12 nguyên tử O nữa, tương ứng với 6 phân tử O2 (vì mỗi phân tử O2 có 2 nguyên tử O).
6CO2 + 6H2O —ánh sáng, diệp lục—> C6H12O6 + 6O2

Vậy phương trình phản ứng quang hợp đã được cân bằng:
6CO2 + 6H2O —ánh sáng, diệp lục—> C6H12O6 + 6O2

Bây giờ chúng ta sẽ xem xét sự thay đổi số oxi hoá của các nguyên tử.
Ta sẽ xác định số oxi hoá của các nguyên tố trong từng chất:

* Trong CO2: Số oxi hoá của O là -2, vậy số oxi hoá của C là +4.
* Trong H2O: Số oxi hoá của H là +1, số oxi hoá của O là -2.
Trong C6H12O6: Số oxi hoá của H là +1, số oxi hoá của O là -2. Để tính số oxi hoá của C, ta có: 6x + 12(+1) + 6*(-2) = 0 => 6x + 12 – 12 = 0 => 6x = 0 => x = 0. Vậy số oxi hoá của C trong glucose là 0.
* Trong O2: Số oxi hoá của nguyên tố oxi ở dạng đơn chất là 0.

Bây giờ ta so sánh số oxi hoá của các nguyên tố trước và sau phản ứng:
* C: Từ +4 (trong CO2) xuống 0 (trong C6H12O6).
* H: Số oxi hoá không đổi (+1).
* O:
* Trong CO2: Từ -2 lên 0 (trong O2).
* Trong H2O: Từ -2 lên -2 (trong C6H12O6) và từ -2 lên 0 (trong O2).

Quan sát sự thay đổi này, ta thấy:
* Nguyên tử C đã giảm số oxi hoá từ +4 xuống 0.
* Nguyên tử O trong CO2 đã tăng số oxi hoá từ -2 lên 0.
* Nguyên tử O trong H2O đã tham gia vào cả hai sản phẩm C6H12O6 và O2, với số oxi hoá -2 và 0 tương ứng. Tuy nhiên, khi xét toàn bộ quá trình, ta thấy có sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tử O.

Vì có sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tử C và O, nên phản ứng quang hợp có kèm theo sự thay đổi số oxi hoá của các nguyên tử. Đây là một phản ứng oxi hoá – khử.

b) Để tạo ra 27 kg glucose, cây trồng đã hấp thụ bao nhiêu lít khí CO2và giải phóng ra bao nhiêu lít khí O2ở điều kiện chuẩn?

Chúng ta sẽ thực hiện bài toán này theo các bước sau:

Bước 1: Đổi đơn vị khối lượng sang gam.
Khối lượng glucose là 27 kg.
\( m_{C_6H_{12}O_6} = 27 \text{ kg} = 27 \times 1000 \text{ g} = 27000 \text{ g} \)

Bước 2: Tính khối lượng mol của glucose (C6H12O6).
Nguyên tử khối của C là 12, H là 1, O là 16.
\( M_{C_6H_{12}O_6} = 6 \times 12 + 12 \times 1 + 6 \times 16 = 72 + 12 + 96 = 180 \text{ g/mol} \)

Bước 3: Tính số mol của glucose.
Số mol được tính bằng công thức: \( n = \frac{m}{M} \)
\( n_{C_6H_{12}O_6} = \frac{27000 \text{ g}}{180 \text{ g/mol}} = 150 \text{ mol} \)

Bước 4: Sử dụng phương trình phản ứng để xác định tỉ lệ mol của CO2 và O2 so với glucose.
Phương trình phản ứng là:
6CO2 + 6H2O —ánh sáng, diệp lục—> C6H12O6 + 6O2

Từ phương trình, ta thấy tỉ lệ mol như sau:
* 6 mol CO2 phản ứng tạo ra 1 mol C6H12O6.
* 6 mol O2 được tạo ra từ 1 mol C6H12O6.

Bước 5: Tính số mol khí CO2 đã hấp thụ.
Dựa vào tỉ lệ mol từ phương trình:
\( n_{CO_2} = 6 \times n_{C_6H_{12}O_6} \)
\( n_{CO_2} = 6 \times 150 \text{ mol} = 900 \text{ mol} \)

Bước 6: Tính số mol khí O2 đã giải phóng.
Dựa vào tỉ lệ mol từ phương trình:
\( n_{O_2} = 6 \times n_{C_6H_{12}O_6} \)
\( n_{O_2} = 6 \times 150 \text{ mol} = 900 \text{ mol} \)

Bước 7: Đổi số mol sang thể tích khí ở điều kiện chuẩn.
Ở điều kiện chuẩn (đktc), 1 mol khí chiếm thể tích 22,4 lít.
Thể tích khí được tính bằng công thức: \( V = n \times 22.4 \)

Bước 8: Tính thể tích khí CO2 đã hấp thụ ở điều kiện chuẩn.
\( V_{CO_2} = n_{CO_2} \times 22.4 \)
\( V_{CO_2} = 900 \text{ mol} \times 22.4 \text{ L/mol} = 20160 \text{ L} \)

Bước 9: Tính thể tích khí O2 đã giải phóng ở điều kiện chuẩn.
\( V_{O_2} = n_{O_2} \times 22.4 \)
\( V_{O_2} = 900 \text{ mol} \times 22.4 \text{ L/mol} = 20160 \text{ L} \)

Vậy, để tạo ra 27 kg glucose, cây trồng đã hấp thụ 20160 lít khí CO2 và giải phóng ra 20160 lít khí O2 ở điều kiện chuẩn.

Các em thấy đó, quá trình quang hợp thật kỳ diệu, nó giúp cây xanh tạo ra chất hữu cơ nuôi sống mình và đồng thời cung cấp khí oxygen cho chúng ta hít thở.

Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, các em cứ mạnh dạn hỏi nhé!