Chào các em học sinh thân mến! Hôm nay, cô trò mình sẽ cùng nhau tìm hiểu một phương pháp thu khí rất quen thuộc trong Hóa học, đó là cách thu khí O2 bằng cách đẩy không khí. Các em đã sẵn sàng chưa nào?

Để thu được khí O2 bằng cách đẩy không khí, chúng ta cần hiểu rõ nguyên tắc và thực hiện theo các bước.

Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ

Chúng ta cần có:
– Bình tam giác hoặc bình cầu dùng để chứa khí O2.
– Ống dẫn khí.
– Giá đỡ, kẹp để giữ bình.
– Khí O2 được tạo ra từ phản ứng hóa học (ví dụ: phân hủy KMnO4, KClO3 có xúc tác MnO2).

Bước 2: Hiểu nguyên tắc “đẩy không khí”

“Đẩy không khí” ở đây có nghĩa là chúng ta sẽ dùng khí O2 để làm cho không khí bên trong bình chứa bị đẩy ra ngoài. Để thực hiện điều này, chúng ta cần dựa vào khối lượng riêng của khí O2 so với không khí.

Trong không khí, thành phần chính là khí Nitơ (N2) và khí Oxy (O2). Khối lượng mol trung bình của không khí là khoảng 29 g/mol.
Khối lượng mol của khí Oxy (O2) là 16 * 2 = 32 g/mol.

Vì khối lượng mol của O2 (32 g/mol) lớn hơn khối lượng mol trung bình của không khí (29 g/mol), nên khí O2 nặng hơn không khí.

Bước 3: Lựa chọn cách thu phù hợp

Do khí O2 nặng hơn không khí, nên khi thu khí O2 bằng cách đẩy không khí, chúng ta sẽ thực hiện theo hai cách sau:

Cách 1: Thu khí O2 bằng cách úp ngược bình

Khi thu khí bằng cách này, chúng ta sẽ để miệng bình hứng khí hướng xuống dưới. Khí O2 sẽ từ từ đi vào bình và đẩy không khí ra ngoài theo hướng từ dưới lên. Cách này thường áp dụng khi thu các khí nhẹ hơn không khí. Tuy nhiên, vì O2 nặng hơn không khí, nên cách này KHÔNG PHÙ HỢP để thu O2 bằng phương pháp đẩy không khí.

Cách 2: Thu khí O2 bằng cách để bình xuôi và đẩy khí vào từ miệng bình

Trong phương pháp thu khí O2 bằng cách đẩy không khí, chúng ta sẽ để bình hứng khí ở vị trí xuôi (miệng bình hướng lên trên). Ống dẫn khí sẽ đưa khí O2 vào đáy bình. Vì O2 nặng hơn không khí, nó sẽ chiếm chỗ và đẩy không khí nhẹ hơn bay lên trên và thoát ra ngoài qua miệng bình.

Bước 4: Thực hiện thu khí

1. Lắp đặt dụng cụ thí nghiệm sao cho ống dẫn khí có thể đưa khí O2 vào đáy bình hứng khí (đang để ở vị trí xuôi).
2. Bật nguồn nhiệt hoặc cho các chất phản ứng tác dụng để sinh ra khí O2.
3. Theo dõi quá trình khí O2 chảy vào bình. Chúng ta có thể dùng que đóm còn tàn đỏ để thử xem khí O2 đã đầy bình chưa. Khi đưa que đóm còn tàn đỏ vào miệng bình, nếu que đóm bùng cháy mạnh trở lại thì khí O2 đã đầy bình.
4. Khi khí O2 đã đầy bình, nhanh chóng tháo ống dẫn khí ra và đậy miệng bình bằng nút có ống dẫn khí hoặc bằng nút đậy kín.

Giải thích chi tiết tại sao lại thu O2 bằng cách úp bình hoặc để bình xuôi

Như cô đã giải thích ở trên, nguyên tắc của phương pháp đẩy không khí là dựa vào sự chênh lệch khối lượng riêng (hoặc khối lượng mol) giữa khí cần thu và không khí.

* Nếu thu khí nhẹ hơn không khí (ví dụ: H2, NH3): Khí nhẹ hơn sẽ bay lên trên, không khí nặng hơn sẽ ở dưới. Do đó, chúng ta cần úp ngược bình hứng khí, dẫn khí nhẹ vào từ đáy bình. Khí nhẹ sẽ chiếm chỗ và đẩy không khí nặng bay ra ngoài từ miệng bình hướng xuống.

* Nếu thu khí nặng hơn không khí (ví dụ: O2, CO2): Khí nặng hơn sẽ có xu hướng chìm xuống dưới, không khí nhẹ hơn sẽ ở trên. Do đó, chúng ta để bình hứng khí ở vị trí xuôi (miệng bình hướng lên). Dẫn khí nặng vào từ đáy bình. Khí nặng sẽ chiếm chỗ và đẩy không khí nhẹ bay lên trên và thoát ra ngoài từ miệng bình hướng lên.

Vậy, đối với khí O2, vì O2 nặng hơn không khí, nên chúng ta sẽ thu bằng cách để bình xuôi và dẫn khí vào từ đáy bình.

Lưu ý quan trọng:

* Phương pháp đẩy không khí chỉ có thể thu được khí với độ tinh khiết tương đối. Một phần không khí vẫn có thể còn lẫn trong bình.
* Nếu cần thu khí O2 tinh khiết hơn, chúng ta sẽ sử dụng phương pháp “úp bình nước” để thu khí.

Hy vọng qua bài giảng này, các em đã hiểu rõ cách thu khí O2 bằng phương pháp đẩy không khí. Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, các em cứ mạnh dạn hỏi cô nhé!