Hóa học Chuyên đề 4: Phản ứng hóa học13719

CHUYÊN 4 : PH N NG HịA H C

A TịM T T LÍ THUY T

I S oxi hóa vƠ cách xác đ nh s oxi hóa

a Khái ni m v s oxi hóa :

S oxi hóa c a m t nguyên t trong phân t là đi n tích c a nguyên t nguyên t đó, n u gi đ nh r ng liên k t gi a các nguyên t trong phân t đ u là liên k t ion

b Quy t c xác đ nh s oxi hóa

Quy t c 1 : S oxi hóa c a các nguyên t trong đ n ch t b ng 0

Ví d : S oxi hóa c a các nguyên t Na, Fe, H, O, Cl trong đ n ch t t ng ng Na, Fe, H2, O2, Cl2 đ u

b ng 0

Quy t c 2 : Trong h u h t các h p ch t :

S oxi hóa c a H lƠ +1 (tr các h p ch t c a H v i kim lo i nh NaH, CaH2, thì H có s oxi hóa –1)

S oxi hóa c a O lƠ –2 (tr m t s tr ng h p nh H2O2, F2O, oxi có s oxi hóa l n l t là : –1, +2)

Quy t c 3 : Trong m t phơn t , t ng đ i s s oxi hóa c a các nguyên t b ng 0 Theo quy t c nƠy, ta có

th tìm đ c s oxi hóa c a m t nguyên t nƠo đó trong phơn t n u bi t s oxi hóa c a các nguyên t còn

l i

Ví d : Tìm s oxi hóa c a S trong phơn t H2SO4 ?

G i s oxi hóa c a S trong H2SO4 là x, ta có :

2.(+1) + 1.x + 4.(–2) = 0  x = +6

V y s oxi hóa c a S lƠ +6

Quy t c 4 : Trong ion đ n nguyên t , s oxi hóa c a nguyên t b ng đi n tích c a ion đó Trong ion đa

nguyên t , t ng đ i s s oxi hóa c a các nguyên t trong ion đó b ng đi n tích c a nó

Ví d 1 : S oxi hóa c a Na, Zn, S vƠ Cl trong các ion Na+, Zn2+, S2-, Cl-l n l t lƠ : +1, +2, –2, –1

T ng đ i s s oxi hóa c a các nguyên t trong các ion SO42-, MnO4-, NH4+l n l t lƠ : –2, –

1, +1

Ví d 2 : Tìm s oxi hóa c a Mn trong ion MnO4- ?

G i s oxi hóa c a Mn lƠ x, ta có :

1.x + 4.(–2) = –1  x = +7

V y s oxi hóa c a Mn lƠ +7

Chú ý : bi u di n s oxi hóa thì vi t d u tr c, s sau, còn đ bi u di n đi n tích c a ion thì vi t s

tr c, d u sau

N u đi n tích lƠ 1+ (ho c 1–) có th vi t đ n gi n lƠ + (ho c -) thì đ i v i s oxi hóa ph i vi t đ y đ

c d u vƠ ch (+1 ho c –1)

Trong h p ch t, kim lo i ki m, ki m th , nhôm luôn có s oxi hóa l n l t lƠ : +1, +2, +3

II Các khái ni m c n n m v ng :

1 Ch t kh

LƠ ch t nh ng electron, sau ph n ng s oxi hóa c a nó t ng lên

2 Ch t oxi hóa

LƠ ch t nh n electron, sau ph n ng s oxi hóa c a nó gi m xu ng

4 S kh (quá trình kh )

LƠ s nh n electron Nh v y ch t oxi hóa có quá trình kh hay b kh

5 S n ph m kh

LƠ s n ph m sinh ra t quá trình kh

6 S n ph m oxi hóa

LƠ s n ph m sinh ra t quá trình oxi hóa

Cách nh : i v i ch t oxi hóa vƠ ch t kh : “kh cho o nh n” (o lƠ ch t oxi hóa) i v i quá trình

oxi hóa, kh : ch t oxi hóa tham gia quá trình kh , ch t kh tham gia quá trình oxi hóa

5 Ph n ng oxi hóa –kh lƠ ph n ng hóa h c x y ra trong đó có s chuy n electron gi a các ch t ph n

ng ho c ph n ng oxi hóa – kh lƠ ph n ng hóa h c trong đó có s thay đ i s oxi hóa c a m t ho c nhi u nguyên t

Chú ý : Do electron không t n t i tr ng thái t do nên hai quá trình oxi hóa vƠ kh luôn x y ra đ ng

th i (t c lƠ có quá trình oxi hóa thì ph i có quá trình kh vƠ ng c l i) T ng s electron do ch t kh

nh ng b ng t ng s electron do ch t oxi hóa nh n

III Cơn b ng ph ng trình ph n ng oxi hóa - kh

Có m t s cách đ cơn b ng ph ng trình ph n ng oxi hóa - kh nh ph ng pháp th ng b ng electron, ph ng pháp ion - electron, t t c đ u d a vƠo nguyên lí b o toƠn kh i l ng vƠ b o toƠn đi n tích

1 Ph ng pháp th ng b ng electron

ơy lƠ ph ng pháp đ n gi n nh ng l i có th cân b ng đ c h u h t các ph n ng oxi hóa - kh Các

b c cơn b ng theo ph ng pháp nƠy nh sau :

B c 1 : Xác đ nh s oxi hóa c a các nguyên t trong ph n ng (ch nên bi u di n s oxi hóa c a nh ng

nguyên t nƠo có s thay đ i s oxi hóa) T đó d a vƠo d u hi u nh n bi t đ xác đ nh ch t oxi hóa, ch t

kh

B c 2 : Vi t các quá trình oxi hóa vƠ quá trình kh vƠ cơn b ng m i quá trình

B c 3 : Tìm h s thích h p cho ch t oxi hóa vƠ ch t kh theo nguyên t c : T ng s electron mƠ ch t

kh nh ng (cho) b ng t ng s electron mƠ ch t oxi hóa nh n T c lƠ đi tìm b i s chung nh nh t c a s electron cho vƠ s electron nh n, sau đó l y b i s chung đó chia cho s electron cho ho c nh n thì đ c h

s c a ch t kh vƠ ch t oxi hóa t ng ng

B c 4 : t h s c a ch t oxi hóa vƠ ch t kh vƠo ph ng trình ph n ng Sau đó ch n h s thích

h p cho các ch t còn l i trong ph n ng

Ví d 1 : Cơn b ng ph ng trình ph n ng oxi hóa –kh đ n gi n, không có môi tr ng

Fe O2 3 H2 to Fe  H O2

B c 1 : Xác đ nh s oxi hóa, ch t oxi hóa, ch t kh

o

t

2

Ch t oxi hóa : Fe3



(trong Fe2O3)

Ch t kh : H 02

B c 2 : Vi t các quá trình oxi hóa, kh



  (quá trình kh )



  (quá trình oxi hóa)

Chú ý : Khi ch t oxi hóa (kh ) có ch s l n h n 1 trong phân t thì ph i thêm h s (b ng ch s trong phân t ) vào quá trình kh (oxi hóa) t ng ng ví d trên : F e3 ,

0

H có ch s là 2 trong phân t t ng

ng Fe2O3, H2 do v y c n thêm h s 2 vào quá trình kh , oxi hóa

B c 3 : Tìm h s cho hai quá trình oxi hóa vƠ kh

B i s chung nh nh t (BSCNN) = 6 do đó h s m i quá trình nh sau :

1



3



B c 4 : t h s ch t oxi hóa, ch t kh vƠo ph ng trình :

Fe2O3 + 3H2  2Fe + 3H2O

Ví d 2 : Cơn b ng ph ng trình ph n ng oxi hóa – kh trong đó ch t oxi hóa (kh ) còn có vai trò lƠm môi

tr ng

b KMnO4 + HCl  KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O

a B c 1 : Xác đ nh s oxi hóa, ch t oxi hóa, ch t kh

o

t

Ch t oxi hóa : S6



(trong H2SO4)

Ch t kh : Fe 0

B c 2 : Vi t quá trình oxi hóa, quá trình kh :



  (quá trình oxi hóa )

2

  (quá trình kh )

B c 3 : Tìm h s cho hai quá trình oxi hóa vƠ kh

1



3

2

 

B c 4 : t h s các ch t vƠo ph ng trình :

Do H2SO4 v a đóng vai trò là ch t oxi hóa v a đóng vai trò là môi tr ng (t o mu i) nên h s c a nó trong ph ng trình không ph i là h s c a quá trình kh mà ph i c ng thêm ph n tham gia làm môi

tr ng (c ng thêm ph n tham gia t o mu i) Vì v y trong nh ng ph n ng d ng này, ta th ng đ t h s vào ph ng trình theo th t sau :

Ch t kh  S n ph m oxi hóa  S n ph m kh  Axit (H2SO4, HNO3)  N c

b B c 1 : Xác đ nh s oxi hóa, ch t oxi hóa, ch t kh

Ch t oxi hóa : Mn7



(trong KMnO4)

Ch t kh : Cl1



(trong HCl)

B c 2 : Vi t quá trình oxi hóa, quá trình kh :

2



  (quá trình oxi hóa )

  (quá trình kh )

B c 3 : Tìm h s cho hai quá trình oxi hóa vƠ kh

5

2



2

 

B c 4 : t h s các ch t vƠo ph ng trình :

Do HCl v a đóng vai trò là ch t kh v a đóng vai trò là môi tr ng (t o mu i) nên h s c a nó trong

ph ng trình không ph i là h s c a quá trình oxi hóa mà ph i c ng thêm ph n tham gia làm môi tr ng (c ng thêm ph n tham gia t o mu i) Vì v y trong nh ng ph n ng d ng này, ta th ng đ t h s vào

ph ng trình theo th t sau :

Ch t oxi hóa  S n ph m kh  S n ph m oxi hóa  Các kim lo i còn l i (K)  Ch t kh (HCl, HBr)  N c

2KMnO4 + 16HCl  2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O

Al + HNO3đ c nóng  Al(NO3)3 + NO2 + H2O

Al + HNO3 loãng  Al(NO3)3 + NO + H2O

Al + HNO3 loãng  Al(NO3)3 + N2O + H2O

Al + HNO3 loãng  Al(NO3)3 + N2 + H2O

Al + HNO3 loãng  Al(NO3)3 + NH4NO3 + H2O

Mg + HNO3 đ c nóng  Mg(NO3)2 + NO2 + H2O

Mg + HNO3loãng  Mg(NO3)2 + NO + H2O

Mg + HNO3loãng  Mg(NO3)2 + N2O + H2O

Mg + HNO3loãng  Mg(NO3)2 + N2 + H2O

Mg + HNO3loãng  Mg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

Fe + HNO3đ c nóng  Fe(NO3)3 + NO2 + H2O

Fe + HNO3loãng  Fe(NO3)2 + NO + H2O

Cu + HNO3đ c nóng  Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

Cu + HNO3loãng  Cu(NO3)2 + NO + H2O

Pb + HNO3đ c nóng  Pb(NO3)2 + NO2 + H2O

Pb + HNO3loang  Pb(NO3)2 + NO + H2O

M + HNO3đ c nóng  M(NO3)n + NO2 + H2O

M + HNO3loang  M(NO3)n + NO + H2O

M + HNO3loang  M(NO3)n + N2O + H2O

M + HNO3loang  M(NO3)n + N2 + H2O

M + HNO3loang  M(NO3)n + NH4NO3 + H2O

M + HNO3  M(NO3)n + NxOy + H2O

- V i HNO3tùy theo b n ch t c a ch t kh vƠ n ng đ c a axit mƠ N+5b kh xu ng các tr ng thái oxi hóa khác nhau : N+4 (NO2), N+2 (NO), N+1 (N2O), N0 (N2), N-3 (NH4NO3)

M + HNO3 đ c, nóng  M(NO3)n + NO2 + H2O

M + HNO3 loãng  M(NO3)n + 2

2

NO

N O N

NH NO

+ H2O

(M lƠ kim lo i, n s oxi hóa cao c a kim lo i)

C + HNO3 dac nong  CO2 + NO2 + H2O

P + HNO3 đ c nóng  H3PO4 + NO2 + H2O

C + HNO3 loãng  CO2 + NO + H2O

P + HNO3 loãng  H3PO4 + NO + H2O

0

2 4

t











o

2 4

t











Al + H2SO4 đ c nóng  Al2(SO4)3 + H2S + H2O

C + H2SO4 đ c nóng  CO2 + SO2 + H2O

S + H2SO4 đ c nóng  SO2 + H2O

H2S + H2SO4 đ c nóng  SO2 + H2O

- V i H2SO4đ c tùy theo b n ch t c a ch t kh vƠ n ng đ c a axit mƠ S+6có th b kh xu ng các tr ng thái oxi hóa khác nhau : S+4 (SO2), S0 (S), S-2 (H2S)

M + H2SO4 đ c, nóng  M2(SO4)n +

2

2

SO S

H S



+ H2O

(M là kim lo i, n s oxi hóa cao c a kim lo i)

o

2

t









FeO + HNO3 đ c nóng  Fe( NO3)3 + NO2 + H2O

FeO + HNO3 loãng  Fe(NO3)3 + NO + H2O

FeO + H2SO4 đ c nóng  Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

FeO + K2Cr2O7 + H2SO4loãng  Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O

Cu2O + HNO3 đ c nóng  Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

Cu2O + HNO3 loãng  Cu(NO3)2 + NO + H2O

Cu2O + H2SO4đ c nóng  Cu(NO3)2 + SO2 + H2O

Cu2O + K2Cr2O7 + H2SO4 loãng  CuSO4 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O

Fe3O4 + HNO3 đ c nóng  Fe(NO3)3 + NO2 + H2O

Fe3O4 + HNO3 loãng  Fe(NO3)3 + NO + H2O

Fe3O4 + H2SO4 đ c nóng  Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

Fe3O4 + K2Cr2O7 + H2SO4 loãng  Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O

FexOy + HNO3 đ c nóng  Fe(NO3)3 + NO2 + H2O

FexOy + HNO3 loãng  Fe(NO3)3 + NO + H2O

FexOy + H2SO4 đ c nóng  Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

FexOy + K2Cr2O7 + H2SO4 loãng  Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O

HI + H2SO4đ c nóng  I2 + H2S + H2O

HCl + K2Cr2O7  KCl + CrCl3 + Cl2 + H2O

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 loãng  Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 loãng  Fe2(SO4)3 + MnSO4 + H2O

Na2SO3 + KMnO4 + H2O  Na2SO4 + MnO2 + KOH

Na2SO3 + KMnO4 + H2SO4  Na2SO4 + MnSO4 + H2O

Na2SO3 + HNO3 đ c nóng  Na2SO4 + NO2 + H2O

Na2SO3 + HNO3 loãng  Na2SO4 + NO + H2O

Na2SO3 + KMnO4 + KOH  Na2SO4 + K2MnO4 + H2O

Ca3(PO4)2 + SiO2 + C  P + CaSiO3 + CO

KNO3 + Al + KOH + H2O  NH3 + KAlO2

CH2 =CH2 + KMnO2 + H2O  CH2(OH)-CH2(OH) + MnO2 + KOH

C2H2 + KMnO4 + H2SO4  CO2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

CH3-CH2-OH + KMnO4 + H2SO4  CH3COOH + K2SO4 + MnSO4 + H2O

C12H22O11 + H2SO4 đ c  CO2 + SO2 + H2O

K2Cr2O7 + CH3-CH2-OH + HCl  KCl + CrCl3 + CH3-CHO + H2O

D NG PH N NG OXI HÓA - KH : T OXI HÓA – T KH

Cl2 + NaOH  NaCl + NaClO + H2O

Cl2 + NaOH  NaCl + NaClO3 + H2O

Cl2 + HOH  HCl + HClO

Cl2 + KOH  KCl + KClO + H2O

Br2 + H2O  HBr + HBrO

Cl2 + Ca(OH)2  CaOCl2 + H2O

NO2 + NaOH  NaNO2 + NaNO3 + H2O

S + NaOHđ c nóng  Na2S + Na2SO3 + H2O

D NG PH N NG OXI HÓA – KH N I PHÂN T

KClO3  KCl + O2

KMnO4  K2MnO4 + O2

NaNO3  NaNO2 + O2

KNO3  KNO2 + O2

Zn(NO3)2  ZnO + NO2 + O2

Cu(NO3)2  Cu(NO2)2 + NO2 + O2

AgNO3  Ag + NO2 + O2

D NG OXI HÓA - KH CÓ NHI U S THAY I

Ví d 3 : Cơn b ng ph ng trình ph n ng oxi hóa – kh ph c t p : Có nhi u ch t oxi hóa ho c kh

FeS2 + O2  Fet0 2O3 + SO2

B c 1 : Xác đ nh s oxi hóa, ch t oxi hóa, ch t kh

0

Ch t oxi hóa : O02

Ch t kh :

0 2

FeS

B c 2 : Vi t quá trình oxi hóa, quá trình kh :

0

   (quá trình oxi hóa )

2



B c 3 : Tìm h s cho hai quá trình oxi hóa vƠ kh

2

0

11

2



B c 4 : t h s ch t oxi hóa, ch t kh vƠo ph ng trình

4FeS2 + 11O2  2Fet0 2O3 + 8SO2

FeS + O2  Fe2O3 + SO2

Cu2S + O2  CuO + SO2

CuFeS2 + O2  CuO + Fe2O3 + SO2

CH3-CH=CH2 + KMnO4 + KOH  CH3COOK + K2MnO4 + K2CO3 + H2O

CH3-CH=CH2 + KMnO4 + H2O  CH3-CH(OH)-CH2(OH) + MnO2 + KOH

KClO3 + NH3  KNO3 + KCl + Cl2 + H2O

FeS + HNO3 đ c nóng  H2SO4 + Fe(NO3)3 + NO2 + H2O

FeS + HNO3 loãng  H2SO4 + Fe(NO3)3 + NO + H2O

As2S3 + KClO3 + H2O  H3AsO4 + H2SO4 + KCl