PHẢN ỨNG OXI HOÁ- KHỬ doc

Nội dung 1: Số oxi hoá, cách tính số oxi hóa của nguyên tố trong một hợp chất hóa học oSố oxi hóa của nguyên tố trong phân tử là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó trong phân tử, khi g

Bùi Hứa Như Trọng

Nguyễn Văn Hoàng

Nguyễn Đăng Quang

Bùi Thị Minh Châu

Hồ Thị Thiên Hương

PHẢN ỨNG OXI HOÁ- KHỬ

I) Định nghĩa phản ứng oxi hoá khử :

Chất khử: Chất nhường electron hay là chất có số oxi hoá tăng

Chất oxi hoá : Chất nhận electron hay là chất có số oxi hoá giảm

Sự khử: Là sự làm cho một chất nhận electron hay giảm số oxi hoá

Sự oxi hoá: Là sự làm cho một chất nhường electron hay tăng số oxi hoá

Phản ứng oxi hoá khử là phản ứng có sự cho nhận electron hay có sự thay đổi số oxi hoá Nội dung 1: Số oxi hoá, cách tính số oxi hóa của nguyên tố trong một hợp chất hóa học oSố oxi hóa của nguyên tố trong phân tử là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó trong phân tử, khi giả thiết rằng liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử là liên kết ion

oQuy tắc tính số oxi hóa:

• Trong đơn chất, số oxi hóa nguyên tố bằng 0:

• Tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử trong phân tử (trung hoà điện) bằng 0

• Tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử trong một ion phức tạp bằng điện tích của ion đó

•Khi tham gia hợp chất, số oxi hoá của một số nguyên tố có trị số không đổi: H là +1, O

là -2 …

oChú ý: Dấu của số oxi hoá đặt trước con số, còn dấu của điện tích ion đặt sau con số (số oxi hóa Fe+3 ; Ion sắt (III) ghi: Fe3+

II) Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hoá khử

§Phương pháp 1 : phương pháp cân bằng electron

oNguyên tắc: dựa vào sự bảo toàn electron nghĩa là tổng số electron của chất khử cho phải bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận

oCác bước cân bằng:

Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng với các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa

Bước 2: Viết các quá trình: khử (cho electron), oxi hóa (nhận electron)

Bước 3: Cân bằng electron: nhân hệ số để:

Tổng số electron cho = tổng số electron nhận

(tổng số oxi hóa giảm = tổng số oxi hóa tăng)

Bước 4: Cân bằng nguyên tố không thay đổi số oxi hoá (thường theo thứ tự:

kim loại (ion dương):

gốc axit (ion âm)

môi trường (axit, bazơ)

nước (cân bằng H2O để cân bằng hiđro)

Bước 5: Kiểm soát số nguyên tử oxi ở 2 vế (phải bằng nhau)

Lưu ý:

Khi viết các quá trình oxi hoá và quá trình khử của từng nguyên tố, cần theo đúng chỉ số qui định của nguyên tố đó

oVí dụ:

Fe + H2SO4 đặc nóng → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

Fe0 → Fe+3 + 3e

1 x 2Fe0 → 2Fe+3 + 6e

3 x S+6 + 2e → S+4

2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H20

§Phương pháp 2 : phương pháp cân bằng ion – electron

Phương pháp này ko đòi hổi phải biết chính xá số oxh của nguyên tố, nhưng chỉ áp

dụng cho các trường hợp có các pư oxh- khử xảy ra trong dd, ở đó phần lớn các chất oxh

và chất khử tồn tại ở dạng ion

oCác nguyên tắc:

•Nếu phản ứng có axit tham gia: vế nào thừa O phải thêm H+ để tạo H2O và ngược lại

•Nếu phản ứng có bazơ tham gia: vế nào thừa O phải thêm H2O để tạo ra OH

Môi trường axit: vế nào thiếu bao nhiêu O thì thêm bấy nhiêu H2O

Môi trường kiềm: Vế nào thiếu bao nhiêu O thì thêm gấp đôi OH

-•Các chất điện li yếu thì viết công thưc phân tử

Các chất điện li yếu là: Axit yếu, bazơ yếu, chất không tan, oxit

§Các bước tiến hành:

Bước 1: Tách ion

Bước 2: Cân bằng các bán phản ứng:

Cân bằng số nguyên tử mỗi nguyên tố ở hai vế:

Thêm H+ hay OH

-Thêm H2O để cân bằng số nguyên tử hiđro

Kiểm soát số nguyên tử oxi ở 2 vế (phải bằng nhau)

Cân bằng điện tích: thêm electron vào mỗi nửa phản ứng để cân bằng điện tích

Bước 3: Cân bằng electron: nhân hệ số để:

Tổng số electron cho = tổng số electron nhận

(tổng số oxi hóa giảm = tổng số oxi hóa tăng)

Bước 4: Cộng các nửa phản ứng ta có phương trình ion thu gọn

Bước 5: Để chuyển phương trình dạng ion thu gọn thành phương trình ion đầy đủ và phương trình phân tử cần cộng vào 2 vế những lượng bằng nhau các cation hoặc anion để bù trừ điện tích

Ví dụ: Cân bằng phương trình phản ứng:

a) cân bằng PƯ: Al + HNO3→Al(NO3)3 +N2O+ H2O

Bước 1: tách ion, xđ các nguyên tố có số oxh thay đổi và viết các bán pư

Al + H+ + NO3- → Al3+ + 3NO3- + N2O + H2O

Bước 2: cân bằng bán pư

Al →Al3+ + 3e

2NO3- + 10H+ + 8e→N2O+ 5H2O

Bước 3 cân bằng e

8x Al →Al3+ + 3e

3x 2NO3- + 10H+ + 8e→N2O+ 5H2O

Ta có: 8Al →8Al3+ + 24e

6NO3- + 30H+ + 24e→3N2O+ 15H2O

Bước 4: cộng các bán pư

8Al →8Al3+ + 24e

6NO3- + 30H+ + 24e→3N2O+ 15H2O

8Al +6NO3-+ 30H+ → 3N2O+ 15H2O+8Al3+

Bước 5 để chuyển pt về dạng ion thu thành pt ion đầy đủ và pt phân tử cần cộng vào hai

vế những lượng bằng nhau các cation hoặc anion để bù trừ điện tích

Pt trên phải cộng cả hai vế với 24NO3

-Ta có

8Al +6NO3-+ 30H+ + 24NO3- → 3N2O+ 15H2O+8Al3+ +24NO3

-8Al + 30HNO3→8Al(NO3)3 +3N2O+ 15H2O

a) pư có axit tham gia

Vế nào thừa oxi thì them H+ tạo ra H2o và ngược lại

VD: KMnO4+KNO2+H2SO4→ MnSO4+KNO3+K2SO4 +H2O

2x MnO4- + 5e +8H+→Mn2++4H2O

5x NO2- + H2O→ NO3-+2H++2e

2MnO4- + 5NO2- + 5H2O +16H+→ 2Mn2++8H2O+ 5NO3-+10H+

Giản ước H+ và H2O ở hai vế ta có: 2MnO4- + 5NO2-+6H+→ 2Mn2++3H2O+ 5NO3

-2KMnO4+5KNO2+3H2SO4→ 2MnSO4+5KNO3+K2SO4 +3H2O

b)pư có kiềm tham gia

vế nào thừa oxi thì thêm H2O tạo ra OH- và ngược lại

Vd: NaCrO2+Br2+ NaOH → Na2CrO4+ NaBr + H2O

2x CrO2-+4OH- → CrO42- + 2H2O+3e

3x 2Br2 +2e →

2Br-2CrO2-+8OH-+3Br2→2CrO42- + 4H2O

+6Br-2NaCrO2+3Br2+ 8NaOH → Na2CrO4+ 6NaBr + 4H2O

c)pư có nước tham gia

nếu sản phẩm sau pư có axit tạo thành, ta cân bằng theo pư có ax tham gia, nếu sp sau pư

có kiềm tạo thành ta cân theo pư có kiềm tham gia

Vd:KMnO4+K2SO3+H2O→MnO2+K2SO4+KOH

2x MnO4- + 3e +2H2O →MnO2+4OH

-3x SO32-+2OH- → SO42-+H2O+2e

2MnO4- +4H2O+ 3SO32-+6OH-→2MnO2+8OH-+ 3SO42-+3H2O

Giản ước H2O và OH-ta có:

KMnO4+3K2SO3+H2O→2MnO2+3K2SO4+2KOH

§Nội dung 3: Các dạng phản ứng oxi hóa khử phức tạp

1 Phản ứng oxi hoá khử có hệ số bằng chữ

oNguyên tắc:

Cần xác định đúng sự tăng giảm số oxi hoá của các nguyên tố

Ví dụ:

Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NxOy + H20

(5x – 2y) x 3Fe+8/3 → 3Fe+9/3 + e

1 x xN+5 + (5x – 2y)e → xN+2y/x

(5x-2y)Fe3O4+ (46x-18y)HNO3 → (15x-6y)Fe(NO3)3+NxOy+(23x-9y)H2O

2 Phản ứng có chất hóa học là tổ hợp của nhiều chất khử hoặc chất oxi hóa

- ở pư này ta ko nên tách chất ra mà để nguyên rồi cân bằng

VD: CuFeS2+O2 → Cu2S+SO2+Fe2O3

2x CuFeS2→ Cu2S+S++2Fe3++18e

9x O2 +4e → 2O

4CuFeS2+9O2 → 2Cu2S+6SO2+2Fe2O3

3 Phản ứng có nguyên tố tăng hay giảm số oxi hoá ở nhiều nấc

o Nguyên tắc :

• Cách 1 : Viết mọi phương trình thay đổi số oxi hoá, đặt ẩn số cho từng nấc tăng, giảm

số oxi hoá

• Cách 2 : Tách ra thành hai hay nhiều phương trình ứng với từng nấc số oxi hóa tăng hay giảm

Ví dụ: Cân bằng phản ứng sau:

Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O

Cách 1: (3x + 8y) x Al0 → Al+3 + 3e

3 x xN+5 + 3xe → xN+

3 x 2yN+5 + 8ye → 2yN+1

(3x+8y)Al +(12x+30y)HNO3→(3x+8y)Al(NO3)3+3xNO+3yNO2+(6x+15y)H2O Cách 2: Tách thành 2 phương trình :

a x Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O

b x 8Al + 30 HNO3 → 8Al(NO3)3 +3N2O + 15H2

(a+8b)Al + (4a+30b)HNO3 → (a+8b)Al(NO3)3 + a NO + 3b N2O+(2a+15b)H2O

4 Phản ứng không xác định rõ môi trường

oNguyên tắc:

•Có thể cân bằng nguyên tố bằng phương pháp đại số hoặc qua trung gian phương trình ion thu gọn

•Nếu do gồm nhiều phản ứng vào, cần phân tích để xác định giai đoạn nào là oxi hóa khử

Ví dụ: Al + H2O + NaOH → NaAlO2 + H2

Al + H20 → Al(OH)3 + H2

2 x Al0 → Al+3 + 3e

3 x 2H+ + 2e → H2

2Al + 6H20 → 2Al(OH)3 + H2 (1)

2Al(OH)3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + 4H20 (2)

Tổng hợp 2 phương trình trên:

2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2