(SKKN CHẤT 2020) cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử dựa vào sự thay đổi số oxi hóa

Nhằm cụ thể hóa mụctiêu trên mỗi một giáo viên không ngừng học tập, sáng tạo trong dạy học đápứng với sự phát triển của xã hội, qua thực tiễn dạy học nắm bắt những vấn đềtrọng tâm của bộ

Trang 1

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập –

Tự do – Hạnh phúc

ĐỀ TÀI:

“CÂN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG OXI HÓA -

KHỬ DỰA VÀO SỰ THAY ĐỔI SỐ OXI HÓA”

Quảng Bình, tháng 1 năm 2019

1download by : skknchat@gmail.com

Trang 2

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập –

Tự do – Hạnh phúc

ĐỀ TÀI:

“CÂN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG OXI HÓA -

KHỬ DỰA VÀO SỰ THAY ĐỔI SỐ OXI HÓA”

Họ và tên: Trần Xuân Diễn Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Đơn vị công tác: Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh –

Quảng Ninh - Quảng Bình.

Quảng Bình, tháng 1 năm 2019

2

Trang 3

I PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài

Nghị quyết 29-NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013 khẳng định “Đổi mới

căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế” Mục tiêu đối với giáo dục phổ thông, tập trung phát triển trí tuệ, thể

chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng

khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh Nâng cao chất lượng giáo dục toàndiện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tinhọc, năng lực và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn Phát triểnkhả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời Nhằm cụ thể hóa mụctiêu trên mỗi một giáo viên không ngừng học tập, sáng tạo trong dạy học đápứng với sự phát triển của xã hội, qua thực tiễn dạy học nắm bắt những vấn đềtrọng tâm của bộ môn Hóa học và những điểm yếu mà học sinh thường gặp nhất

là việc cân bằng các phản ứng hóa học nói chung và cân bằng phương trình phảnứng oxi hóa khử nói riêng Cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử là mộttrong những dạng bài tập lý thuyết cơ bản của chương trình hóa học Trong thực

tế số học sinh không làm được loại bài tập này còn chiếm một tỷ lệ khá cao Hơnnữa, hiện nay phương pháp kiểm tra- đánh giá kết quả học tập môn hóa học bằngtrắc nghiệm khách quan với lượng bài tập rất đa dạng và phong phú Muốn đạtkết quả cao trong giảng dạy, chúng ta phải cải tiến cả nội dung và phương phápdạy học Vì vậy để học sinh ít tốn thời gian cho loại bài tập liên quan đến cânbằng phương trình phản ứng oxi hóa khử thì ta cần có một phương pháp cânbằng phương trình nhanh, dễ hiểu, có hệ thống

Theo tôi nguyên nhân khiến các em cân bằng phương trình phản ứng oxihóa khử không đúng và nếu có đúng thì thường mất rất nhiều thời gian là dochưa có một phương pháp dễ hiểu, đơn giản Vì vậy, với mong muốn của bảnthân để giúp các em có một phương pháp cân bằng đúng, nhanh các phản ứngoxi hóa khử và nhất là tạo tiền đề cho việc phát triển tư duy của các em ở các

Trang 4

lớp trên nên tôi đã chọn đề tài: “cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa-khử

dựa vào sự thay đổi số oxi hóa’’

1.2 Điểm mới của đề tài

- Tạo nên sự hứng thú học tập cho học sinh trong các giờ học Hóa học

- Rèn luyện khả năng cân bằng nhanh phương trình hóa học cho học sinh để giải quyết các bài tập có liên quan

- Giúp học sinh có thêm kiến thức về phản ứng oxi hóa khử

- Thực nghiệm sư phạm tại một số lớp mình đang dạy để khẳng định hướng

đi đúng đắn và cần thiết của đề tài trên cơ sở lí luận và thực tiễn Đồng thời sosánh với việc cân bằng “truyền thống” việc áp dụng và nhân rộng ở những lớp tôidạy góp phần đổi mới PPDH và nâng cao hiệu quả quá trình dạy học Hóa học nóiriêng và các bộ môn ở bậc THPT nói chung

1.3 Đối tượng nghiên cứu

- Các dạng phương trình phản ứng oxi hóa- khử

- Nghiên cứu sẽ được thực hiện trên 2 lớp 10A (lớp thực nghiệm) và 10B (lớpđối chứng) tại trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh- Tỉnh Quảng Bình Học sinh (lơpthưc nghiêm) sẽ được học cách cân băng phương trinh hoa hoc băng phương phaptăng giam sô oxi hoa ơ tiết học “phan ưng oxi hoa khư” Nhóm (lơp đối chứng)được học cùng giáo viên nhưng với phương phap thăng băng electron, theo sachgiao khoa

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình viết kinh nghiệm này tôi đã vận dụng các phương phápsau:

- Phương pháp so sánh: Giữa lớp có áp dụng phương pháp này với lớp không

Trang 5

Kết quả được đo thông qua việc so sánh độ chênh lệch về kết quả tiếp thukiến thức, kỹ năng, thái độ sôi nổi của học sinh trong giờ học.

1.5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu các bước lập phương trình phản ứng oxi hóa khử từ đơngiản đến phức tạp, dựa vào sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử nguyên tốhóa học trong phương trình, đặc biệt là tập trung vào cách tìm hệ số chính củaphương trình hóa học một cách nhanh nhất

Trang 6

II PHẦN NỘI DUNG

2.1 Thực trạng của vấn đề cần nguyên

cứu 2.1.1 Cơ sở lí luận của vấn đề

Trong hoá học, nhiều phản ứng xảy ra theo các cơ chế và chiều hướng rấtphong phú và đa dạng Nhưng xét về nguyên tắc chung để cân bằng một phươngtrình hoá học thì phải làm sao cho số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phươngtrình trước và sau phản ứng phải bằng nhau

Như chúng ta đã biết, để cân bằng được phương trình phản ứng oxi hóakhử thì đầu tiên học sinh phải xác định được thế nào là phản ứng oxi hóa khử,học sinh phải nắm chắc các quy tắc xác định số oxi hóa và các bước lập phươngtrình hóa học của phản ứng oxi hóa khử Khi học sinh nắm được các kiến thức

cơ bản về phản ứng oxi hóa khử rồi thì học sinh sẽ được cung cấp thêm cácphương pháp cân bằng khác và các dạng phản ứng oxi hóa khử, trong đó có

phương pháp“cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử dựa vào sự thay

đổi số oxi hóa’’ Từ đó sẽ giúp cho học sinh biết cân bằng các phản ứng từ đơn

giản đến phức tạp, tạo nền tảng cho học sinh làm các bài tập hóa học nhanh gọn

- Các em học sinh lớp 10 được trang bị kiến thức hóa học còn ít, mơ hồ

- Các em có tâm lý sợ phản ứng oxi hóa khử dài và phức tạp

- Đaị bộ phận học sinh của trường đều có học lực yếu, khả năng phân tích tổnghợp kiến thức còn nhiều hạn chế do đó việc dạy học như thế nào để vừa ngắn gọn,

cô động được kiến thức cho học sinh vừa mang lại hiệu quả là vấn đề mà tôi cầngiải quyết

- Trong chương trình hóa học THPT việc nghiên cứu, vận dụng và mở rộngphản ứng oxi hóa- khử là rất quan trọng là chìa khóa mở ra cho học sinh nắm

vững bản chất vấn đề từ đó vận dụng để làm các bài tập trong các kỳ thi nhất là

Trang 7

kì thi THPT quốc gia và hơn hết là giúp các em vận dụng giải thích được nhiều vấn đề trong cuộc sống.

2.2 Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề

2.2.1 Cân băng phan ưng oxi hoa khư dựa vào sự thay đổi sô oxi hoa

* Nguyên tăc : Nguyên tắc chung để cân bằng phản ứng oxi hóa khử là số

điện tử cho của chất khử phải bằng số điện tử nhận của chất oxi hóa hay số oxihóa tăng của chất khử phải bằng số oxi hóa giảm của chất oxi hóa

* Cac bươc thưc hiên:

Bước 1: Xac đinh sô oxi hoa cac nguyên tô trong phương trinh, tìmnguyên tố có thay đổi số oxi hóa

Chú ý: Việc xác định sô oxi hoa của các nguyên tố là việc làm rất quan trọng

quyết định đến các bước tiếp theo trong quá trình cân bằng Do đó cần phải nhấnmạnh lại qui tắc xác định tăc tinh sô oxi hoa

+ Tông đai sô sô oxi hoa cua cac nguyên tư trong môt phân tư băng 0.+ Tông đai sô sô oxi hoa cua cac nguyên tư trong môt ion băng điên tich cua ion đo

+ Trong hơp chât thương sô oxi hoa cua hidro la +1; cua oxi la -2, cua kim loai la điên tich cua ion đơn nguyên tư cua kim loai đo

Dưa vao sư thay đôi sô oxi hoa cua nguyên tư trong phan ưng oxi hoa – khư ma ta xac đinh đươc sư cho, nhân electron

Bước 2: Ve một mũi tên biêu diên sư tăng sô oxi hoa va ghi ngay trên đogia tri tăng cua sô oxi hoa (lây số oxi hóa lơn ở phía sản phẩm trư số oxi hóa be

ở chất tham gia) va một mũi tên biêu diên sư giam sô oxi hoa va ghi ngay trên

đo gia tri giam cua sô oxi hoa (lây số oxi hóa lơn ở chất tham gia trư số oxi hóa be

ở phía sản phẩm), thực ra ở bước này học sinh chỉ̉ cần tính nhẫm, không cần vẽ

Lưu y: Đôi vơi cac chât tham gia, nêu nguyên tô thay đôi số oxi hóa conhiêu nguyên tư trong cung môt chât thi ta phai nhân sô lương nguyên tư đotrươc khi xac đinh gia tri tăng, giam

Trang 8

Bước 3: Tim hê sô nhân vao lam cho sô tăng băng sô giam, đăt hê sô nhânnay trong ngoăc đơn

Bước 4: Đưa nhưng hê sô nhân nay vao phương trinh băng cach: sô nhânnao thi đưa vao trươc va sau mũi tên đo (trư khi nguyên tô co nhiêu sư thay đôi

số oxi hóa trong phương trinh đo hoăc 2 mũi tên xuât phat cung môt nơi hoăcđên cung môt điêm)- thực chất là nhân chéo : Vị trí tăng nhân với số giảm vàngược lại

Bước 5: Đêm va kiêm tra lai theo thư tư: Kim loai – Phi kim (kiêm traPhi kim khac, sau đo đên H va cuôi cung la kiêm tra O)

2.2.2 Áp dụng phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử dựa vào sự thay đổi số oxi hóa

Dạng 1: Dạng phản ứng oxi hóa – khử thông thường ( có thể có axit, kiềm hay

nước tham gia phản ứng là chất môi trường) :

Với dạng này, phải chú ý chất đóng vai trò môi trường như HNO3, H2SO4 vìngoài vai trò oxi hóa khử chúng còn tham gia tạo muối nên chưa nhân hệ số mà

O từ 0 tới -2 giảm = 2( 0-(-2))= 4 (vì O2 nên nhân 2)

- Ta vẽ 1 mũ̃i tên thể hiện sự tăng, ghi 5 trên mũ̃i tên và 1 mũ̃i tên thể hiện sự giảm, ghi 4 trên mũ̃i tên

- Làm cho tăng và giảm bằng nhau ( thường là nhân chéo) : mũ̃i tên ghi 5 ta nhân 4, còn mũ̃i tên ghi 4 ta nhân 5

- Đưa hệ số vào phương trình : đưa số 4 vào các chất trước ( NH3) và sau ( NO)mũ̃i tên nhân 4, đưa hệ số 5 vào chất trước (O2) còn sau mũ̃i tên không nhân ( vì O

có ở nhiều chất)-nghĩa là : những phân tử liên quan đến tăng 5 thì ta nhân 4 vàngược lại vị trí giảm 4 ta nhân 5

Trang 9

- Ta vẽ mũ̃i tên tăng 2 và mũ̃i tên giảm 3 ( như phương trình)

- Làm cho tăng và giảm bằng nhau : 2 (x3) còn 3 (x2)

- Đưa hệ số vào phương trình : đưa số 3 vào vị trí Mg, đưa số 2 vào NO, riêng

chất môi trường ( HNO3) chưa nhân số

Tăng 2(x 3)

3Mg + HNO33 Mg(NO3)2 + 2NO + H2O

Giam 3(x2)

- Đếm, kiểm tra làm cho các nguyên tử 2 vế bằng nhau theo thứ tự : Kim loại

(Mg), phi kim khác (N), hidro, oxi

3Mg + 8HNO3 3 Mg(NO3)2 + 2NO + 4 H2O Vi

du 3: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử

HCl + KMnO4 KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O

- Sau khi xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong phương trình ta thấy Cl từ

-1 tới 0 tăng 2 (vì Cl2 nên nhân 2)

Mn từ +7 tới +2 giảm 5

- Làm cho tăng và giảm bằng nhau : 2 (x5) còn 5 (x2)

- Đưa hệ số vào phương trình : đưa số 2 vào vị trí Mn, đưa số 5 vào Cl2, riêng

chất môi trường ( HCl) chưa nhân số

9

Trang 10

download by : skknchat@gmail.com

Trang 11

Dạng 2 : Phản ứng oxi hóa – khử nội phân tử

Với dạng này, vì 2 mũ̃i tên thể hiện sự tăng và giảm xuất phát cùng một chất nên

ta chưa nhân hệ số ở vị trí xuất phát chung đó, mà sẽ đếm ở bước cuối

Vi du 1: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau

Cu(NO3)2 → CuO + NO2 + O2

- Sau khi xác định số oxi hóa

O từ -2 tới 0 tăng 4 (vì O2 nên nhân 2)

và N từ +5 tới +4 giảm 1

- Làm cho tăng và giảm bằng nhau :4(x1) còn 1 (x4)

- Đưa hệ số vào phương trình : đưa số 4 vào vị trí , đưa số 1 vào ,

2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2

HNO3 NO2 + O2 + H2O

và N từ +5 tới +4 giảm 1

Trang 12

và Cl từ +5 tới -1 giảm 6

- Đưa hệ số vào phương trình : đưa số 3 vào vị trí O2 , đưa số 2 vào

Trang 13

Trang 14

- Tương tự các bước thực hiện như các ví dụ trên, riêng là điểm chung cho 2mũ̃i tên nên ta không nhân hệ số;

dụ 3: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau

K2MnO4 + H2O → KMnO4 + MnO2 + KOH

Mn từ +6 tới +7 tăng 1

và Mn từ +6 tới +4 giảm 2

riêng chưa nhân hệ số ( vì nó là điểm chung cho 2 mũ̃i tên)

Tăng 1(x2)

K2MnO4 + H2O → 2KMnO4 + MnO2 + KOH

Giam 2(x 1)

Trang 15

- Đếm, kiểm tra làm cho các nguyên tử 2 vế bằng nhau theo thứ tự : Kim loại (Mn, K), hidro, oxi.

3K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2 + 4 KOH

Dạng 4 : phản ứng oxi hóa – khử có số oxi hóa là phân số

Với dạng này, cần lưu ý nhân làm sao cho số nguyên tử (của nguyên tố có thay đổi số oxi hóa) ở 2 vế bằng nhau trước khi xác định tăng giảm số oxi hóa

Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau

3Fe3O4 + 28HNO3 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O Ví

dụ 2: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau

CH3 – CH = CH2 + KMnO4 + H2O CH3 – CH(OH) –CH2(OH) + MnO2 +

KOH

- Với chất hữu cơ ta chuyển về công thức phân tử:

C3H6 + KMnO4 + H2O C3H8O2 + 2MnO2 + KOH

Trang 16

Trang 17

Dạng 5 : Phản ứng oxi hóa – khử có nhiều chất khử

Đối với dạng này, ta vẽ một mũ̃i tên thể hiện sự tăng số oxi hóa ở từng thành

phần khử, sau đó cộng tổng lại thành 1 quá trình tăng chung

Cu2S + HNO3 → Cu(NO3)2 +CuSO4 + NO + H2O

- Số oxi hóa của Cu tăng = 2.(+2) – 2.(+1) =2; còn S tăng = (+6) – (-2)= 8 nên tổng tăng của Cu2S là 10, và HNO3 là môi trường nên chưa nhân hệ số

Giảm 3 (x10)

3Cu2S + HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 3 CuSO4 +10 NO + H2O

Tăng 1 tăng 1+8 Tăng 10 (x3)

- Đếm, kiểm tra làm cho các nguyên tử 2 vế bằng nhau theo thứ tự : Kim loại (Cu), phi kim (S, N, H, O)

3Cu2S + 16 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 3 CuSO4 +10 NO + 8 H2O

FeS2 + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO +H2O

- Trước tiên ta nhân H2SO4 với 2 để cho S ở hai vế bằng nhau

FeS2 + HNO3 → Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + NO +H2O

- Số oxi hóa của Fe tăng = (+3) – (+2) =1; còn S tăng = 2(+6) – 2(-1)= 14 nên tổng tăng của FeS2 là 15, và HNO3 là môi trường nên chưa nhân hệ số

Giam 3(x5)

FeS2 + HNO3 → Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 5NO + H2O

tăng 1 tăng 14 Tăng 15(x1)

(Fe), phi kim (S, N, H, O)

FeS2 + 8 HNO3 → Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 5NO +2 H2O

Dạng 6 : Phản ứng oxi hóa – khử có hệ số bằng chữ

Tương tự, ta cũ̃ng nhân tạm thời cho các nguyên tố coa thay đổi số oxi hóa ở 2

vế bằng nhau Và xác định tăng giảm như số bình thường

14

Trang 18

Trang 19

Sau khi nhân ta được:

3FeaOb + HNO3 → 3a Fe(NO3)3+(3a-2b) NO + H2O

- Đếm, kiểm tra làm cho các nguyên tử 2 vế bằng nhau theo thứ tự: Kim loại

(Fe), phi kim (N, H, O)

3FeaOb + (12a-2b)HNO3 → 3a Fe(NO3)3+ (3a-2b)NO +(6a-b)H2O

FeO + HNO3 → Fe(NO3)3+ NaOb +H2O

(5a-2b)FeO + HNO3 →(5a-2b) Fe(NO3)3+ NaOb +H2O

(Fe), phi kim (N, H, O)

(5a-2b)FeO + (16a-6b)HNO3 →(5a-2b) Fe(NO3)3+ NaOb +(8a-3b)H2O

Trang 20

2FexOy + H2SO4 → xFe2(SO4)3+ (3x-2y)SO2 +H2O

(Fe), phi kim (S, H, O)

2FexOy + (6x-2y)H2SO4 → xFe2(SO4)3+ (3x-2y)SO2 +(6x-2y)H2O Dạng

7 : phản ứng oxi hóa – khử có só oxi hóa tăng giảm ở nhiều mức

Đối với dạng này, ta cho tỉ̉ lệ các chất mà đề cho vào phương trình trước khi cân

bằng

Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O ( VNO : VN2O = 3 : 2) - Nhân

NO với 3 và N2O với 2 theo tỉ̉ lệ đề bài cho, ta sẽ có 3 và 4 Al + HNO3

→ Al(NO3)3 + 3NO + 2N2O + H2O

- Số oxi hóa của Al tăng = (+3) – (0) =3; còn N giảm =(5-2).3 + (5-1).4= 25, và

HNO3 là môi trường nên chưa nhân hệ số

(Al), phi kim (N, H, O)

25Al + 96 HNO3 → 25Al(NO3)3 + (3x)3NO + (3x)2N2O + 48 H2O Vi

du 2: Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau

FeO + HNO3 ——> Fe(NO3)3 + NO2 + NO + H2O (Biết

tỉ̉ lệ số mol NO2 : NO = a : b )

- Nhân NO2 với a và NO với b theo tỉ̉ lệ đề bài cho

FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + aNO2 + bNO + H2O - Số

oxi hóa của Fe tăng = (+3) – (+2) =1;

còn N giảm =(5-4).a + (5-2).b= a + 3b, và HNO3 là môi trường nên chưa nhân

hệ số

Tăng 1x (a+3b)

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	597,83 KB