Trả lời nhanh
Phương trình đã cân bằng: 2Ag + O3 → Ag2O + O2. Phản ứng xảy ra ngay ở nhiệt độ thường, bề mặt kim loại bạc sáng bị phủ lớp Ag2O màu nâu đen và có khí O2 thoát ra. Ozon là chất oxi hoá mạnh hơn oxi nên oxi hoá được bạc, còn O2 thì không.
Phương trình hoá học Ag tác dụng với O3
Phương trình phân tử sau khi cân bằng:
2Ag + O3 → Ag2O + O2
| Chất | Vai trò | Trạng thái, màu sắc |
|---|---|---|
| Ag (bạc) | Chất khử | Rắn, màu trắng bạc, ánh kim |
| O3 (ozon) | Chất oxi hoá | Khí, màu xanh nhạt, mùi đặc trưng |
| Ag2O (bạc oxit) | Sản phẩm | Rắn, màu nâu đen |
| O2 (oxi) | Sản phẩm | Khí, không màu, không mùi |
Điều kiện và hiện tượng phản ứng
- Điều kiện: nhiệt độ thường, không cần xúc tác, không cần đun nóng.
- Hiện tượng: bề mặt bạc mất ánh kim, xuất hiện lớp màu nâu đen (Ag2O); khí thoát ra là O2.
Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron
Xác định số oxi hoá: Ag0 → Ag+1; trong O3 có một nguyên tử O bị khử từ 0 xuống −2 (tạo Ag2O), hai nguyên tử O còn lại giữ nguyên số oxi hoá 0 và thành O2.
- Quá trình oxi hoá: 2Ag0 → 2Ag+1 + 2e
- Quá trình khử: O0 (trong O3) + 2e → O−2
- Hai quá trình cùng 2e nên hệ số bằng 1: 2Ag + O3 → Ag2O + O2.
Kiểm tra: vế trái có 2 Ag và 3 O; vế phải có 2 Ag và 1 + 2 = 3 O. Phương trình đã cân bằng.
Vì sao ozon oxi hoá được bạc còn oxi thì không?
Bạc là kim loại kém hoạt động, đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hoá học. Oxi (O2) không phản ứng với bạc ở nhiệt độ thường, kể cả khi đun nóng. Ozon kém bền, dễ phân huỷ thành O2 và oxi nguyên tử [O], nguyên tử này có khả năng oxi hoá rất mạnh nên oxi hoá được bạc ngay điều kiện thường.
Đây cũng là một cách để so sánh tính oxi hoá: O3 > O2. Cùng nhóm các phản ứng tương tự là O3 oxi hoá dung dịch KI giải phóng I2 (làm xanh hồ tinh bột).
Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp
- Mẹo nhớ: “Ozon lấy một O đưa cho kim loại, phần còn lại thành O2“. Với kim loại hoá trị I, cứ 2 nguyên tử kim loại tiêu tốn 1 phân tử O3.
- Lỗi 1: viết sản phẩm là AgO hoặc Ag2O3. Bạc trong hợp chất thường chỉ có hoá trị I nên oxit là Ag2O.
- Lỗi 2: viết hệ số 2Ag + O3 → 2AgO + O. Không có “O” tự do trong phương trình phân tử; sản phẩm khí phải là O2.
- Lỗi 3: cho rằng Ag cũng phản ứng với O2 tương tự. Thực tế bạc không phản ứng trực tiếp với O2 không khí; bạc đồ trang sức bị xỉn chủ yếu do tác dụng với H2S tạo Ag2S đen.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho 2,16 gam bạc phản ứng vừa đủ với ozon. Tính thể tích O3 (đktc) đã dùng và khối lượng Ag2O tạo thành. (Ag = 108; O = 16)
Giải: n(Ag) = 2,16 : 108 = 0,02 mol. Theo phương trình 2Ag + O3 → Ag2O + O2: n(O3) = n(Ag2O) = 0,01 mol. V(O3) = 0,01 × 22,4 = 0,224 lít; m(Ag2O) = 0,01 × 232 = 2,32 gam.
Bài 2. Dẫn 4,48 lít hỗn hợp O2 và O3 (đktc) qua bạc dư ở nhiệt độ thường, chỉ O3 phản ứng; khối lượng chất rắn tăng 1,6 gam. Tính phần trăm thể tích O3 trong hỗn hợp.
Giải: Mỗi mol O3 phản ứng làm chất rắn tăng khối lượng của 1 mol nguyên tử O, tức 16 gam. Vậy n(O3) = 1,6 : 16 = 0,1 mol. Tổng số mol hỗn hợp = 4,48 : 22,4 = 0,2 mol. Do đó %V(O3) = 0,1 : 0,2 × 100% = 50%.
Bài 3. Trong các chất sau, chất nào oxi hoá được bạc ở nhiệt độ thường: O2, O3, N2?
Đáp án: chỉ có O3, vì ozon có tính oxi hoá mạnh; O2 và N2 không phản ứng với bạc ở điều kiện này.
Ứng dụng của phản ứng
Vì phản ứng xảy ra dễ dàng, bạc (hoặc giấy tẩm bạc) từng được dùng để phát hiện ozon trong thí nghiệm, nhờ hiện tượng bề mặt bạc bị đen đi. Phản ứng cũng là ví dụ điển hình trong chương Oxi – Lưu huỳnh để chứng minh ozon có tính oxi hoá mạnh hơn oxi.
Câu hỏi thường gặp
Ag tác dụng với O3 tạo ra sản phẩm gì?
Tạo bạc oxit Ag2O màu nâu đen và khí oxi O2. Phương trình: 2Ag + O3 → Ag2O + O2.
Phản ứng Ag + O3 cần điều kiện gì?
Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường, không cần đun nóng hay xúc tác, vì ozon có tính oxi hoá rất mạnh.
Vì sao O2 không oxi hoá được Ag còn O3 thì được?
Ozon kém bền, dễ tách ra oxi nguyên tử có tính oxi hoá mạnh, còn O2 bền hơn nên không đủ mạnh để oxi hoá kim loại kém hoạt động như bạc.
1 mol O3 phản ứng hết với bao nhiêu mol Ag?
Theo hệ số phương trình, 1 mol O3 phản ứng vừa đủ với 2 mol Ag và tạo 1 mol Ag2O cùng 1 mol O2.