Nhiệt phân KClO3 và KMnO4 để điều chế khí O2 trong điều kiện nhiệt độ và xúc tác thích hợp để điều chế oxi

Để so sánh lượng khí O2 thu được từ sự phân hủy nhiệt phân của KClO3 và KMnO4, ta sẽ xem xét phản ứng nhiệt phân của cả hai hợp chất này:

1. **Nhiệt phân KClO3**:
- Phương trình phản ứng nhiệt phân:
\[
2 KClO_3 \rightarrow 2 KCl + 3 O_2
\]
- Từ 2 mol KClO3 tạo ra 3 mol O2.
- Do đó, 1 mol KClO3 sẽ tạo ra lượng O2 là \(\frac{3}{2}\) mol.

2. **Nhiệt phân KMnO4**:
- Phương trình phản ứng nhiệt phân:
\[
2 KMnO_4 \rightarrow K_2 MnO_4 + MnO_2 + O_2
\]
- Từ 2 mol KMnO4 tạo ra 1 mol O2.
- Do đó, 1 mol KMnO4 sẽ tạo ra 0.5 mol O2.

### So sánh lượng khí O2 thu được

- Nếu lấy cùng một lượng KClO3 (được cân theo khối lượng) và KMnO4:
- Giả sử sử dụng 1 kg KClO3 ~ 6,11 mol KClO3 sẽ tạo ra:
\[
6,11 \, mol \, KClO_3 \times \frac{3}{2} = 9,165 \, mol \, O_2
\]
- Và với 1 kg KMnO4 ~ 7,14 mol KMnO4 sẽ tạo ra:
\[
7,14 \, mol \, KMnO_4 \times 0.5 = 3,57 \, mol \, O_2
\]

### Kết luận:

- **Chất cho nhiều khí O2 hơn là KClO3**.

### So sánh kinh tế khi điều chế cùng một thể tích khí O2

Vì 1 mol khí O2 có thể tích là 22,4 L ở điều kiện tiêu chuẩn, giả sử muốn điều chế 1 mol O2:

- **KClO3**:
- Cần 2/3 mol KClO3 để tạo ra 1 mol O2. Khối lượng KClO3 cần thiết là:
\[
m_{KClO_3} = \frac{2}{3} \times 122.5 \, g/mol \approx 81.67 \, g
\]
- Giá trị:
\[
\text{Giá} = 96.000 \, đ/kg \times 0,08167 \, kg \approx 7.908 \, đ
\]

- **KMnO4**:
- Cần 2 mol KMnO4 để tạo ra 1 mol O2. Khối lượng KMnO4 cần thiết là:
\[
m_{KMnO_4} = 2 \times 158 \, g/mol = 316 \, g
\]
- Giá trị:
\[
\text{Giá} = 30.000 \, đ/kg \times 0,316 \, kg \approx 9.480 \, đ
\]

### Kết luận về kinh tế:

- **Điều chế cùng một thể tích khí O2 thì KClO3 sẽ kinh tế hơn** vì giá thành cho 1 mol O2 là thấp hơn so với KMnO4.