K + O2 → K2O: Phương trình, cách cân bằng, hiện tượng

Trả lời nhanh

Phương trình hoá học của kali với oxi là 4K + O₂ → 2K₂O (điều kiện: nhiệt độ, kali cháy trong oxi). Sản phẩm là kali oxit K₂O màu trắng, thuộc loại oxit bazơ. Hệ số 4 : 1 : 2 xuất hiện vì mỗi phân tử O₂ nhận 4 electron, mà mỗi nguyên tử K chỉ nhường 1 electron.

Phương trình K + O₂

Phương trình hoàn chỉnh:

4K + O₂ → 2K₂O (t°)

Chất	Tên gọi	Vai trò	Trạng thái, màu sắc
K	Kali	Chất khử	Rắn, trắng bạc, mềm
O₂	Khí oxi	Chất oxi hoá	Khí, không màu
K₂O	Kali oxit	Sản phẩm	Rắn, màu trắng

Cân bằng phương trình K + O₂ → K₂O từng bước

Cách 1: Cân bằng theo số nguyên tử

Viết sơ đồ: K + O₂ → K₂O.
Vế trái có 2 nguyên tử O, vế phải chỉ có 1 O. Đặt hệ số 2 trước K₂O: K + O₂ → 2K₂O.
Vế phải giờ có 4 nguyên tử K, đặt hệ số 4 trước K ở vế trái: 4K + O₂ → 2K₂O.
Kiểm tra: K là 4 = 4; O là 2 = 2. Đã cân bằng.

Cách 2: Cân bằng electron

Quá trình oxi hoá: K⁰ → K⁺¹ + 1e (nhân 4)
Quá trình khử: O₂⁰ + 4e → 2O⁻² (nhân 1)

Tổng electron nhường bằng tổng electron nhận (4 = 4) nên hệ số của K là 4 và của O₂ là 1. Từ đó K₂O có hệ số 2. Đây là cách nên dùng cho các phản ứng oxi hoá – khử khó hơn.

Điều kiện và hiện tượng

Điều kiện: đun nóng hoặc đốt kali trong oxi (hay trong không khí).
Hiện tượng: kali cháy với ngọn lửa màu tím nhạt đặc trưng, tạo chất rắn màu trắng là K₂O.
Kali rất hoạt động. Để ngoài không khí, bề mặt kim loại trắng bạc nhanh chóng xỉn màu vì bị phủ lớp oxit, nên trong phòng thí nghiệm kali được ngâm trong dầu hỏa.

Lưu ý nâng cao: khi đốt kali trong oxi dư, ngoài K₂O còn có thể tạo peoxit K₂O₂ và superoxit KO₂ (màu vàng cam). Chương trình phổ thông thường chỉ yêu cầu viết sản phẩm là K₂O.

Ý nghĩa tỉ lệ của phương trình

Số nguyên tử, phân tử: 4 nguyên tử K phản ứng với 1 phân tử O₂ tạo 2 phân tử K₂O.
Số mol: 4 mol K + 1 mol O₂ → 2 mol K₂O.
Khối lượng (K = 39, O = 16, K₂O = 94): 4 × 39 = 156 g K + 32 g O₂ → 2 × 94 = 188 g K₂O. Kiểm tra: 156 + 32 = 188, đúng định luật bảo toàn khối lượng.

Tính chất của sản phẩm K₂O

K₂O là oxit bazơ tan trong nước, tạo dung dịch kiềm mạnh:

K₂O + H₂O → 2KOH

K₂O cũng tác dụng với oxit axit và axit, ví dụ K₂O + CO₂ → K₂CO₃ và K₂O + 2HCl → 2KCl + H₂O.

Lỗi sai thường gặp

Viết K₂O thành KO. Kali có hoá trị I, oxi hoá trị II, nên công thức là K₂O (chéo hoá trị).
Viết O thay cho O₂ ở vế trái. Oxi đơn chất tồn tại dạng phân tử O₂.
Chỉ đặt hệ số 2 cho K₂O mà quên đặt hệ số 4 cho K, dẫn đến lệch số nguyên tử K.

Mẹo nhớ: với kim loại kiềm hoá trị I phản ứng với O₂, ta luôn có dạng 4M + O₂ → 2M₂O. Tương tự: 4Na + O₂ → 2Na₂O và 4Li + O₂ → 2Li₂O.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Đốt cháy hoàn toàn 7,8 g kali trong oxi dư. Tính thể tích O₂ (đktc) đã phản ứng và khối lượng K₂O thu được.

Đáp án: n_K = 7,8 : 39 = 0,2 mol. Theo phương trình, n_O2 = 0,2 : 4 = 0,05 mol, V = 0,05 × 22,4 = 1,12 lít. n_K2O = 0,2 : 2 = 0,1 mol, m = 0,1 × 94 = 9,4 g.

Bài 2. Cần bao nhiêu gam kali để điều chế 14,1 g K₂O bằng phản ứng với oxi?

Đáp án: n_K2O = 14,1 : 94 = 0,15 mol. n_K = 2 × 0,15 = 0,3 mol, m_K = 0,3 × 39 = 11,7 g.

Bài 3. Hoàn thành chuỗi: K → K₂O → KOH.

Đáp án: 4K + O₂ → 2K₂O (t°); K₂O + H₂O → 2KOH.

Câu hỏi thường gặp

K tác dụng với O2 tạo ra chất gì?

Ở mức độ chương trình phổ thông, kali cháy trong oxi tạo kali oxit K2O (chất rắn màu trắng) theo phương trình 4K + O2 → 2K2O.

Vì sao hệ số của K là 4?

Mỗi phân tử O2 nhận 4 electron để thành 2 ion O2−, trong khi mỗi nguyên tử K chỉ nhường 1 electron, nên cần 4 nguyên tử K cho 1 phân tử O2.

Vì sao phải bảo quản kali trong dầu hỏa?

Kali phản ứng rất nhanh với oxi và hơi nước trong không khí. Dầu hỏa không phản ứng với kali nên tách kim loại khỏi không khí, giúp bảo quản an toàn.

K2O thuộc loại oxit nào?

K2O là oxit bazơ, tan trong nước tạo dung dịch bazơ mạnh KOH: K2O + H2O → 2KOH.