Bài giảng Oxi (tiết 20)

Oxi
–—™˜—–
I.Mục tiêu bài học. 
Về kiến thức: 
 Giúp học sinh :
Nắm được tính chất vật lí và tính chất hoá học của oxi.
Vai trò quan trọng của oxi trong đời sống cũng như trong kĩ thuật.
Biết được phương pháp điều chế oxi trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp.
Giúp học sinh nhận ra rằng oxi là một nguyên tố vô cùng quan trọng đối với sự sống và phát triển của các sinh vật.
Học sinh phân biệt được sự khác nhau giữa khái niệm phản ứng oxi hoá - khử đã được học trước đây và khái niệm phản ứng oxi hoá - khử vừa được học.
2. Về kĩ năng:
Dựa vào cấu tạo phân tử, liên kết hoá học để giải thích tính chất vật lí và tính chất hoá học của oxi.
Rèn luyện kĩ năng viết và cân bằng các phản ứng oxi hoá - khử. 
Rèn luyện khả năng lập luận logic để xác định được đâu là chất khử đâu là chất oxi hoá.
3. Về tình cảm, thái độ.	
Nâng cao tình cảm yêu khoa học.
Có ý thức gắn bó những hiểu biết khoa học đối với thực tế. Biểt được vai trò quan trọng của oxi từ đó có ý thức bảo vệ môi trường chính là bảo vệ sức khoẻ của chính mình.
II. Chuẩn bị.
Dụng cụ hoá chất thí nghiệm phản ứng nổ giữa H2 và O2.
Các tranh vẽ chu trình của oxi trong tự nhiên, một vài ứng dụng của oxi.
III. Bài giảng
 Đặt vấn đề: Nguyên tố nào là nguyên tố quan trọng nhất đối với sự sống của con người? Tính chất vật lí, hoá học của nguyên tố đó ra sao? Ứng dụng và phương pháp điều chế trong phòng thí nghiệm cũng như trong công nghiệp?
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
 Giới thiệu qua về các nhà khoa học có công tìm ra nguyên tố oxi. Nguồn gốc của tên gọi oxi.
 Cho học sinh biết độ âm điện, khối lượng nguyên tử, số thứ tự của nguyên tố oxi.
 Dự đoán công thức phân tử của oxi. Cho biết loại liên kết trong phân tử oxi?
 Từ số thứ tự của oxi hãy viết cấu hình e từ đó suy ra vị trí của oxi trong bảng HTTH?
I. Lịch sử ra đời và cấu tạo của phân tử oxi.
 1.Lịch sử ra đời của nguyên tố oxi.
- Là nguyên tố tương đối phổ biến nhưng người ta biết tới nó tương đối muộn vì lúc đầu oxi không được coi là một đơn chất.
- Do 3 nhà hoá học làm việc độc lập với nhau tìm ra đó là : 
 + Carl Whilhelm Scheele(người Thuỵ Điển).
 + Joseph Priesley (người Anh).
 + Antoine Lavoisier (người Pháp).
2.Cấu tạo của oxi.
 - Kí hiệu hoá học: O
 - Độ âm điện: 3.5
 - Khối lượng nguyên tử: 15.9994
 - Số thứ tự: 8
 - Cấu hình e: 1s22s22p4
 - Công thức phân tử: O2
 - Công thức cấu tạo: 
 ² Vị trí trong bảng HTTH.
 - Ô thứ 8.
 - Chu kì 2.
 - Phân nhóm chính nhóm II.
 Yêu cầu học sinh đọc SGK và trả lời các câu hỏi:
 - Trong tự nhiên Oxi tồn tại chủ yếu ở dạng nào?
 - Hàm lượng của Oxi.
 Các đồng vị tự nhiên của Oxi?
 Nêu các dạng thù hình của nguyên tố Oxi?
 Oxi có nhiều trong không khí.Vậy hãy nhận xét về trạng thái, màu sắc, mùi vị của Oxi?
 Nhận xét về độ tan của Oxi trong nước. Giải thích tại sao O2 tan ít trong nước nhưng lại tan tốt hơn trong kim loại nóng chảy và trong một số dung môi hữu cơ?
 Giải thích tính thuận từ của O2?(do có e độc thân)
II.Trạng thái thiên nhiên và tính chất vật lí của oxi.
 1.Trạng thái thiên nhiên.
 ² Là nguyên tố phổ biến nhất trong tự nhiên
 + Trong khí quyển: oxi chiếm 23% về khối lượng.
 + Trong nước: oxi chiếm 89% về khối lượng.
 + Trong cơ thể người: oxi chiếm 65%.
 +Trong cát: oxi chiếm 53%.
 + Trong đất sét: oxi chiếm 56%.
 Tổng cộng lượng oxi trong vỏ quả đất chiếm 50% về khối lượng hay 53.3% số nguyên tử.
 Oxi tự do tồn tại hầu hết trong khí quyển.
 Oxi có 3 đồng vị là :
816O(99.75%)
817O(0.037%)
818O(0.024%)
 Ở trạng thái tự do O có 2 dạng thù hình là O2 và O3.
2. Tính chất vật lí của Oxi.
 - Là khí không màu, không mùi, không vị, nặng hơn không khí.
 - Tan ít trong nước tan nhiều hơn trong một số dung môi hữu cơ và tan trong một số kim loại nóng chảy.
 t0nc = -218.90C t0s = - 1830C
 Phân tử oxi ở các trạng thái rắn, lỏng, khí đều có tính thuận từ. 
 Oxi lỏng có màu lam nhạt và nặng hơn nước.
 Cho nhận xét về cấu hình e của Oxi?
 Xác định số Oxi hoá của Oxi trong đơn chất?
 Khuynh hướng hoá học đặc trưng của Oxi là gì? 
 Khả năng phản ứng của Oxi?
 Hợp chất giữa Oxi với kim loại thuộc loại hợp chất gì? 
 Giải thích tại sao các đồ dùng bằng sắt trong không khí dễ bị rỉ?
 Hợp chất giữa Oxi với phi kim thuộc loại hợp chất gì? 
 Phản ứng với Oxi của các nguyên tố và hợp chất toả nhiệt mạnh. Ứng dụng của các phản ứng này?
 Oxi là chất duy trì sự cháy. Vậy nhiệt độ bốc cháy là gì?
 Tại sao nhiệt độ cháy trong O2 nguyên chất lại thấp hơn trong không khí?
II.Tính chất hóa học của Oxi.
Nhận xét: 
Cấu hình e : 1s2s22p4
 - Lớp ngoài cùng có 6e, thuộc chu kì II do đó Oxi là một phi kim điển hình khuynh hướng là nhận thêm 2e để đạt được cấu hình bền vững của khí trơ gần nó nhất.
 - Trong các phản ứng hoá học thể hiện tính oxi hoá mạnh.
O + 2e = O-2
 - Tác dụng trực tiếp ở nhiệt độ thường và nhất là ở nhiệt độ cao với hầu hết các nguyên tố trừ Halogen, khí hiếm và một số kim loại quý.
 1. Tác dụng với kim loại tạo ra các hợp chất ion là các oxit.
2Ca + O2 = 2CaO
2Al + 3O2 = Al2O3
3Fe + 2O2 = Fe3O4
 Chính vì thế những đồ dùng làm bằng sắt trong không khí dễ bị rỉ.
 2.Tác dụng với phi kim tạo ra các hợp chất cộng hoá trị có cực.
2H2 + O2 = 2H2O + Q
 Phản ứng toả nhiều nhiệt chính vì vậy người ta dùng đèn xì Hidro để hàn cắt kim loại và cũng nhừ phản ứng trên mà người ta làm ra pin nhiên liệu.
 3.Phản ứng với các hợp chất.
2C2H2 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O + Q
 Phản ứng toả nhiều nhiệt vì vậy người ta sử dụng đèn xì axetilen để hàn cắt kim loại.
 ² Định nghĩa: Nhiệt độ bốc cháy là nhiệt độ để phản ứng bắt đầu xảy ra và sau đó tự duy trì nhờ nhiệt do phản ứng toả ra.
 ² Nhiệt độ cháy trong oxi nguyên chất thấp hơn nhiệt độ cháy trong khôgn khí vì nồng độ của oxi trong khí nhỏ và nhiệt phản ứng toả ra một phần còn dùng để đốt nóng những phân tử N2 không tham gia phản ứng.
 Dạng thù hình là gì? 
 Nêu các dạng thù hình của Oxi?
 So sánh công thức cấu tạo và tính chất của O2 và dạng thù hình của nó là ozon?
 Giải thích tại sao O3 có tính oxi hoá mạnh hơn O2?
 Giải thích tính khử trùng của Ozon?
(Do phân tử Ozon không bền dễ phân huỷ thành O và O2 do đó ozon có tính oxi hoá mạnh do đó nó có tính khử trùng.)
Ứng dụng của Ozon?
 Giải thích tại sao Ozon lại rất quan trọng đối với sự sống trên trái đất?
IV.Dạng thù hình của Oxi : Ozon
- Công thức phân tử : O3
- Công thức cấu tạo: 
- Tính chất vật lí: Là chât khí màu xanh lam nhạt, có mùi xốc.
- Tính chất hoá học:Mạnh hơn O2.
a. Ag + O2 Không xảy ra.
 Ag + O3 = Ag2O + O2
b. Ozon đẩy được Iot ra khỏi dung dịch KI còn Oxi không có khả năng này.
Tác dụng của Ozon:
 - Ozon diệt được vi khuẩn do đó nó được dùng để diệt trùng trong nước và khử trùng trong không khí.
 - Ozon rất quan trọng đối với sự sống của con người vì nó giữ các tia tử ngoại có hại tới sức khoẻ của con người, bảo vệ sự sống trên trái đất.Chính vì vậy con người cần có ý thức bảo vệ tầng Ozon.
 - Lượng nhỏ Ozon trong khí quyển sẽ có lợi cho sức khoẻ nhưng với lượng lớn ozon trong khí quyển sẽ gây hại đén sức khoẻ của con người.
Nêu vai trò sinh học của O2?
V.Vai trò sinh học của Oxi.
Oxi có ý nghĩa to lớn về mặt sinh học:
 - Động vật máu nóng sẽ chết sau vài phút nếu không có Oxi.
 - Động vật máu lạnh kém nhạy hơn nhưng cũng không thế sống nếu thiếu Oxi.
 - Chỉ có một số rất ít các sinh vật bậc thấp (sinh vật yếm khí, một số vi khuẩn... ) có thể tồn tại khôgn cần đến Oxi.
 Nêu các ứng dụng của O2 và giải thích tại sao nó lại có những ứng dụng đó?
 Nêu phương pháp điều chế O2 trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp? Giải thích cơ sở của các phương pháp đó?
 VI. Ứng dụng và điều chế.
 1.Ứng dụng.
 a.Hàn cắt kim loại.
 - Đèn xì Hidro – Oxi có nhiệt độ 25000C.
 - Đèn xì Axetilen – Oxi có nhiệt độ 30000C.
 ² Nguyên nhân: Cả 2 chất trên đều cháy và toả nhiều nhiệt trong Oxi.
 b. Trong công nghiệp: 
 - Oxi được thổi vào lò luyện gang và luyện thép.
c. Oxi tinh khiết được dùng trong các ca cấp cứu, cho các nàh du hành vũ trụ, thợ lặn...
 d. Oxi lỏng được sử dụng trong tên lửa, các động cơ phản lực và có thể trộn với rơm để làm thuốc nổ.
 2.Điều chế.
 a.Trong công nghiệp.
 - Điện phân nước:
 2H2O = 2H2 + O2
 - Cho không khí đi qua rây phân tử có khả năng giữ N2 lại, hỗn hợp thu được chứa 80% O2 có thể dùng trực tiếp trong công nghiệp.
 - Chưng cất phân đoạn không khí lỏng.
 b.Trong phòng thí nghiệm.
 - Oxi thường được điều chế bằng cách nhiệt phân những hợp chất chứa nhiều Oxi và không bền nhiệt.
 2KClO3 = 2KCl + 3O2#
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2+ O2#
Bài tập củng cố:
Bài 1: Tại sao một số kim loại nóng chảy khi để nguội nhanh trong không khí thì thường bị rỗ trên bề mặt?
Bài 2: Nhận biết 2 lọ mất nhãn biết chúng có thể là O2 hoặc CO2?
Bài 3: Nhận biết O2 và O3?
Bài 4: Tại sao sau cơn mưa thì không khí trở nên trong lành hơn?
Bài tập về nhà:
Bài 1: Tại sao O2 là chất Oxi hoá mạnh ? Viết phương trình phản ứng minh hoạ?
Bài 2: Tỉ khối của một hỗn hợp O2 và O3 đối với H2 bằng 18. Xác định thành phần phần trăm về thể tích?
Bài 3: Hãy giải thích:
a. Cấu tạo của phân tử O2?
b. O2 là phi kim có tính oxi hoá mạnh. Viết phương trình phản ứng để minh hoạ?