Chào các em học sinh yêu quý của cô! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau ôn tập và giải quyết một bài tập rất thú vị về tính chất hóa học và phương pháp thu khí, dựa trên kiến thức đã học trong chương trình Hóa học lớp 9.

Đề bài của chúng ta như sau:
Có các khí: H2, Cl2, O2, SO2, CO2.
a. Những khí nào làm khô được bằng CaO (vôi tôi)?
b. Những khí nào làm khô được bằng H2SO4 đặc?
c. Những khí nào có thể được thu theo phương pháp đẩy nước?
Những khí nào có thể được thu theo phương pháp đẩy không khí?

Để làm tốt bài tập này, chúng ta cần nhớ lại những kiến thức cơ bản về tính chất hóa học của từng loại khí và đặc điểm của các chất làm khô cũng như các phương pháp thu khí.

Chúng ta cùng đi vào phân tích từng phần nhé!

PHẦN A: NHỮNG KHÍ NÀO LÀM KHÔ ĐƯỢC BẰNG CaO (VÔI TÔI)?

Trước hết, chúng ta cần hiểu thế nào là “làm khô khí”. Làm khô khí có nghĩa là loại bỏ hơi nước (H2O) có trong hỗn hợp khí đó. Để làm khô một khí bằng một chất, chất làm khô đó phải có khả năng phản ứng hoặc hấp thụ hơi nước, đồng thời không được phản ứng với khí cần làm khô.

Chất làm khô mà đề bài đưa ra là CaO (vôi tôi). Chúng ta cần xem xét CaO có tính chất gì:
CaO là một oxit bazơ. Nó có tính hút ẩm mạnh, nghĩa là nó có thể phản ứng với nước.
Phản ứng của CaO với nước là:
CaO + H2O → Ca(OH)2

Bây giờ, chúng ta sẽ xem xét từng khí có trong danh sách: H2, Cl2, O2, SO2, CO2.

1. Khí H2 (hiđro):
H2 là một khí rất trơ về mặt hóa học. Nó không phản ứng với CaO.
Do đó, CaO có thể làm khô H2.

2. Khí Cl2 (clo):
Clo có thể phản ứng với nước tạo thành axit clohiđric (HCl) và axit hipoclorơ (HClO).
Cl2 + H2O ⇌ HCl + HClO
Canxi oxit (CaO) là một bazơ. Bazơ có thể phản ứng với axit. Nếu có HCl hoặc HClO trong hỗn hợp, CaO sẽ phản ứng với chúng.
2HCl + CaO → CaCl2 + H2O
2HClO + CaO → Ca(ClO)2 + H2O
Như vậy, CaO sẽ không chỉ hút nước mà còn phản ứng với khí Cl2 (trong môi trường có nước) hoặc các sản phẩm tạo thành khi Cl2 hòa tan trong nước. Do đó, CaO không dùng để làm khô khí Cl2.

3. Khí O2 (oxi):
Oxi là một khí khá trơ. Nó không phản ứng với CaO.
Do đó, CaO có thể làm khô O2.

4. Khí SO2 (lưu huỳnh đioxit):
SO2 là một oxit axit. Oxit axit có thể phản ứng với oxit bazơ.
Phản ứng của SO2 với CaO là:
SO2 + CaO → CaSO3
Vì SO2 phản ứng với CaO, nên CaO không thể dùng để làm khô khí SO2.

5. Khí CO2 (cacbon đioxit):
CO2 cũng là một oxit axit. Oxit axit có thể phản ứng với oxit bazơ.
Phản ứng của CO2 với CaO là:
CO2 + CaO → CaCO3
Vì CO2 phản ứng với CaO, nên CaO không thể dùng để làm khô khí CO2.

Kết luận phần a:
Vậy, những khí làm khô được bằng CaO là: H2 và O2.

PHẦN B: NHỮNG KHÍ NÀO LÀM KHÔ ĐƯỢC BẰNG H2SO4 ĐẶC?

Chất làm khô tiếp theo là H2SO4 đặc (axit sunfuric đặc). Chúng ta cần xem xét tính chất của H2SO4 đặc:
H2SO4 đặc có tính háo nước rất mạnh, nghĩa là nó có khả năng hút nước.
Ngoài ra, H2SO4 đặc còn có tính oxi hóa mạnh.

Chúng ta sẽ xem xét từng khí có trong danh sách: H2, Cl2, O2, SO2, CO2.

1. Khí H2 (hiđro):
H2 là một khí rất trơ. Nó không phản ứng với H2SO4 đặc.
Do đó, H2SO4 đặc có thể làm khô H2.

2. Khí Cl2 (clo):
Clo không phản ứng với H2SO4 đặc.
H2SO4 đặc có khả năng hút nước.
Do đó, H2SO4 đặc có thể làm khô Cl2.

3. Khí O2 (oxi):
Oxi không phản ứng với H2SO4 đặc.
H2SO4 đặc có khả năng hút nước.
Do đó, H2SO4 đặc có thể làm khô O2.

4. Khí SO2 (lưu huỳnh đioxit):
SO2 là một oxit axit. H2SO4 đặc là một axit mạnh. Trong điều kiện thông thường, SO2 không phản ứng trực tiếp với H2SO4 đặc.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng SO2 có tính khử. H2SO4 đặc có tính oxi hóa. Trong một số trường hợp, SO2 có thể bị oxi hóa bởi H2SO4 đặc ở nhiệt độ cao, nhưng ở điều kiện làm khô khí thông thường thì không xảy ra phản ứng. Quan trọng hơn, H2SO4 đặc có tính háo nước mạnh và không phản ứng với SO2.
Do đó, H2SO4 đặc có thể làm khô SO2.

5. Khí CO2 (cacbon đioxit):
CO2 là một oxit axit. H2SO4 đặc là một axit mạnh. CO2 không phản ứng với H2SO4 đặc.
H2SO4 đặc có khả năng hút nước.
Do đó, H2SO4 đặc có thể làm khô CO2.

Kết luận phần b:
Vậy, những khí làm khô được bằng H2SO4 đặc là: H2, Cl2, O2, SO2, CO2. (Tất cả các khí có trong danh sách đều làm khô được bằng H2SO4 đặc).

PHẦN C: NHỮNG KHÍ NÀO CÓ THỂ ĐƯỢC THU THEO PHƯƠNG PHÁP ĐẨY NƯỚC? NHỮNG KHÍ NÀO CÓ THỂ ĐƯỢC THU THEO PHƯƠNG PHÁP ĐẨY KHÔNG KHÍ?

Để xác định phương pháp thu khí, chúng ta cần xem xét hai yếu tố:
1. Tính tan của khí trong nước.
2. Tỉ khối của khí so với không khí.

1. Phương pháp đẩy nước:
Phương pháp này áp dụng cho các khí ít tan hoặc không tan trong nước.
Chúng ta cần xem xét tính tan của các khí: H2, Cl2, O2, SO2, CO2.
– H2 (hiđro): Rất ít tan trong nước. Có thể thu bằng phương pháp đẩy nước.
– Cl2 (clo): Có tan trong nước, phản ứng với nước tạo thành HCl và HClO. Do đó, không thu được bằng phương pháp đẩy nước.
– O2 (oxi): Ít tan trong nước. Có thể thu bằng phương pháp đẩy nước.
– SO2 (lưu huỳnh đioxit): Tan nhiều trong nước, phản ứng với nước tạo thành axit sunfurơ (H2SO3). Do đó, không thu được bằng phương pháp đẩy nước.
– CO2 (cacbon đioxit): Tan trong nước, phản ứng với nước tạo thành axit cacbonic (H2CO3). Do đó, không thu được bằng phương pháp đẩy nước.

Kết luận về phương pháp đẩy nước:
Những khí có thể thu theo phương pháp đẩy nước là: H2, O2.

2. Phương pháp đẩy không khí:
Phương pháp này áp dụng cho các khí có tỉ khối so với không khí khác biệt đáng kể. Có hai cách thu theo phương pháp đẩy không khí:
– Đẩy không khí trên xuống (dùng bình úp ngược): Áp dụng cho các khí nhẹ hơn không khí (có M < 29 g/mol). - Đẩy không khí dưới lên (dùng bình xuôi): Áp dụng cho các khí nặng hơn không khí (có M > 29 g/mol).

Để xác định tỉ khối, chúng ta cần tính phân tử khối của từng khí và so sánh với phân tử khối trung bình của không khí (khoảng 29 g/mol).
Phân tử khối của các nguyên tử: H=1, O=16, S=32, C=12, Cl=35.5.

– H2: M(H2) = 1 * 2 = 2 g/mol.
M(H2) < 29. H2 nhẹ hơn không khí. Có thể thu bằng phương pháp đẩy không khí (úp ngược bình). - Cl2: M(Cl2) = 35.5 * 2 = 71 g/mol.
M(Cl2) > 29. Cl2 nặng hơn không khí. Có thể thu bằng phương pháp đẩy không khí (đặt xuôi bình).

– O2: M(O2) = 16 * 2 = 32 g/mol.
M(O2) > 29. O2 nặng hơn không khí. Có thể thu bằng phương pháp đẩy không khí (đặt xuôi bình).

– SO2: M(SO2) = 32 + 16 * 2 = 32 + 32 = 64 g/mol.
M(SO2) > 29. SO2 nặng hơn không khí. Có thể thu bằng phương pháp đẩy không khí (đặt xuôi bình).

– CO2: M(CO2) = 12 + 16 * 2 = 12 + 32 = 44 g/mol.
M(CO2) > 29. CO2 nặng hơn không khí. Có thể thu bằng phương pháp đẩy không khí (đặt xuôi bình).

Kết luận về phương pháp đẩy không khí:
– Khí nhẹ hơn không khí (úp ngược bình): H2.
– Khí nặng hơn không khí (đặt xuôi bình): Cl2, O2, SO2, CO2.

Tóm lại, nếu chỉ hỏi chung chung “những khí nào có thể được thu theo phương pháp đẩy không khí” thì chúng ta liệt kê tất cả các khí có phân tử khối khác 29.

Tổng kết các ý trong phần c:
– Những khí có thể được thu theo phương pháp đẩy nước: H2, O2.
– Những khí có thể được thu theo phương pháp đẩy không khí: H2 (nhẹ hơn không khí), Cl2, O2, SO2, CO2 (nặng hơn không khí).

Như vậy, chúng ta đã lần lượt giải quyết từng yêu cầu của bài tập. Các em hãy xem lại bài làm của mình, đối chiếu với đáp án và ghi nhớ kiến thức này nhé. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô.

Chúc các em học tốt!