Bài 4.13 trang 49, 50, 51 SBT Hóa 10 - Chân trời sáng tạo: Theo nghiên cứu, khi hô hấp, thể tích khí carbon dioxide một người thải ra xấp xỉ thể tích khí oxygen hít vào...

Sodium peroxide (Na₂O₂), potassium superoxide (KO₂) là những chất oxi hoá mạnh, dễ dàng hấp thụ khí carbon dioxide và giải phóng khí oxygen. Do đó, chúng được sử dụng trong bình lặn hoặc tàu ngầm để hấp thụ khi carbon dioxide và cung cấp khí oxygen cho con người trong hô hấp theo các phản ứng sau:

Na₂O₂ + CO₂ -> Na₂CO₃ + O₂

KO₂ + CO₂ -> K₂CO₃ + O₂

a) Cân bằng các phản ứng biết rằng nguyên tử oxygen trong Na₂O₂, KO₂ là nguyên tố tự oxi hoá - khử

b) Theo nghiên cứu, khi hô hấp, thể tích khí carbon dioxide một người thải ra xấp xỉ thể tích khí oxygen hít vào. Cần trộn Na₂O₂ và KO₂ theo tỉ lệ số mol như thế nào để thể tích khí carbon dioxide hấp thụ bằng thể tích khí oxygen sinh ra?

Phương pháp giải :

a) - Các bước cân bằng phản ứng oxi hóa - khử

+ Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng

=> Xác định chất oxi hóa, chất khử

+ Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

+ Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận

+ Bước 4: Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng số lượng nguyên tử của các nguyên tố còn lại

b) - Đặt số mol Na₂O₂ và KO₂ theo ẩn -> số mol O₂ và CO₂ tương ứng -> tìm tỉ lệ

Lời giải chi tiết:

a) * Phương trình: Na₂O₂ + CO₂ -> Na₂CO₃ + O₂

- Bước 1: \(N{a_2}\mathop {{O_2}}\limits^{ - 1} + C{O_2} \to N{a_2}C\mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} + \mathop {{O_2}}\limits^0 \)

=> Na₂O₂ vừa là chất khử, vừa là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(2\mathop O\limits^{ - 1} \to \mathop {{O_2}}\limits^0 + 2.1e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop O\limits^{ - 1} + 1e \to \mathop O\limits^{ - 2} \)

- Bước 3:

- Bước 4: 2Na₂O₂ + 2CO₂ -> 2Na₂CO₃ + O₂

* Phương trình: KO₂ + CO₂ -> K₂CO₃ + O₂

- Bước 1: \(K\mathop {{O_2}}\limits^{ - 0,5} + C{O_2} \to {K_2}C\mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} + \mathop {{O_2}}\limits^0 \)

=> KO₂ vừa là chất khử, vừa là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(2\mathop O\limits^{ - 0.5} \to \mathop {{O_2}}\limits^0 + 1e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop O\limits^{ - 0,5} + 1,5e \to \mathop O\limits^{ - 2} \)

- Bước 3:

- Bước 4: 4KO₂ + 2CO₂ -> 2K₂CO₃ + 3O₂

b) - Đặt \({n_{N{a_2}{O_2}}}\) = x mol; \({n_{K{O_2}}}\) = y mol

2Na₂O₂ + 2CO₂ -> 2Na₂CO₃ + O₂

x -> x -> \(\frac{1}{2}x\)

4KO₂ + 2CO₂ -> 2K₂CO₃ + 3O₂

y -> \(\frac{1}{2}y\) -> \(\frac{3}{4}y\)

- Để \({n_{{O_2}}}\) = \({n_{C{O_2}}}\) ” \(x + \frac{1}{2}y = \frac{1}{2}x + \frac{3}{4}y\) ” \(\frac{x}{y} = \frac{1}{2}\)

=> Cần trộn Na₂O₂ và KO₂ theo tỉ lệ 1:2 về số mol để thỏa mãn điều kiện đề bài