Đặt vấn đềCách cân bằng phản ứng oxihoá-khử là phần tơng đối khó đối với học sinh.Đây là kiến thức mới đối với học sinh lớp 10.ở lớp 9 học sinh đã làm quen với khái niệm phản ứng oxihoá-
Trang 1A Đặt vấn đề
Cách cân bằng phản ứng oxihoá-khử là phần tơng đối khó đối với học sinh.Đây là kiến thức mới đối với học sinh lớp 10.ở lớp 9 học sinh đã làm quen với khái niệm phản ứng oxihoá-khử nhng trong phạm vi hẹp là phản ứng đó phải có nguyên tố oxi tham gia phản ứng.Những khái niệm xung quanh phản ứng oxihoá-khử nh chất bị khử, chất khử, chất bị oxihoá, chất oxihoá….học sinh cũng rất khó nhớ Vây làm thế nào để học sinh nhớ-hiểu-và khắc sâu những khái niệm đó
Việc cung cấp kiến thức mới cho học sinh, nếu cung cấp cùng lúc nhiều kiến thức mới thì học sinh sẽ không lĩnh hội kịp, vì thế trong quá trình giảng dạy giáo viên cần thiết nên cung cấp thêm một số kiến thức mới để tạo điêù kiện cho học sinh nhớ một cách dễ dàng
Để đáp ứng những nhu cầu cần thiết trên của học sinh tôi mạnh dạn viết chuyên đề này nhằm củng cố kiến thức, rèn luyện kỹ năng và cung cấp kiến thức mới khi dạy phần phản ứng ôxihoá-khử
B Cơ sở lý thuyết của sáng kiến kinh nghiệm.
I Khái niệm về liên kết cộng hoá trị và liên kết ion
1 Liên kết ion: một số hợp chất hoá học đợc tạo nên nhờ sự chuyển
electron hoá trị từ nguyên tử này sang nguyên tử kia, nguyên tử mất
electron biến thành ion dơng và nguyên tử thu electron biến thành ion âm, rồi các ion mang điện ngợc dấu đó hút nhau và lại gần nhau
3s1 3s23p5 2s22p6 3s23p6
Những hợp chất đợc tạo nên bằng cách nh trên gọi là hợp chất ion Kiểu liên kết hoá học trong các phân tử đó gọi là liên kết ion.Trong trờng hợp này ta sẽ xác định đợc điện tích của nguyên tử trong phân tử
Ví dụ: NaCl: Nguyên tử Na có điện tích 1+
Nguyên tử Cl có điện tích
1-2 Liên kết cộng hoá trị: Những phân tử đơn chất nh H2, Cl2 hoặc phân tử hợp chất của những nguyên tố gần giống nhau nh SO2, CO2 thì việc hình thành liên kết không phải bằng cách nh trên những phân tử loại này đợc hình thành bằng cách nguyên tử đa ra những electron hoá trị của mình để tạo thành 1 hay 2, 3 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử
Ví dụ: Cl. + Cl → Cl : Cl
Trang 2Trong phân tử Cl2 mỗi nguyên tử Cl đều không mang điện do cặp electron chung không lệch về bên nào ( điện tích của mỗi nguyên tử Cl đều bằng
0 )
Đối với phân tử HCl thì sự hình thành chúng nh sau:
H• + •Cl → H :Cl
Trong phân tử HCl cặp electron dùng chung lệch về phía nguyên tử Cl nên
H mang điện tích dơng và Cl mang điện tích âm
Hδ+ Clδ− ( δ < 1 )
Trong những phân tử nh thế này thì ta không thể xác định đợc số điện tích nguyên của nguyên tử
II Khái niệm số oxihoá : số oxihoá của một nguyên tố trong phân tử
làđiện tích của nguyên tử nguyên tố đó nếu giả định liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử là liên kết ion
Ví dụ: Đối với phân tử đơn chất nh H2 Điện tích của mỗi nguyên tử bằng
0 nên số oxihoá bằng 0.Đối với phân tử có liên kết cộng hoá trị có cực nh HCl thì coi nh δ =1, lúc này ta mới có thể xác định đợc số oxihoá của H là +1 và của Cl là -1 Đối với phân tử có liên kết ion nh NaCl thì đơng nhiên
là Na có số oxihoá +1 và Cl có số oxihoá là -1
III Cách xác định số oxihoá: theo 4 qui tắc đã trình bày trong SGK
IV Định nghĩa :
-Phản ứng oxihoá-khử: là phản ứng hoá học trong đó có sự chuyển
electron giữa các chất phản ứng; hay phản ứng oxihoá-khử là phản ứng hoá học trong đó có sự thay đổi số oxihoá của một số nguyên tố
-Chất khử là chất nhờng electron hay là chất có số oxihoá tăng sau phản ứng Chất khử còn đợc gọi là chất bị oxihoá
-Chất oxihoá là chất nhận electron hay là chất có số oxihoá giảm sau phản ứng Chất oxihoá còn đợc gọi là chất bị khử
-Sự oxihoá ( quá trình oxihoá) một chất là làm cho chất đó nhờng electron hay làm tăng số oxihoá của chất đó
-Sự khử ( quá trình khử) một chất là làm cho chất đó nhận electron hay làm giảm số oxihoá của chất đó
C Nội dung SKKN
Câu 1: Số oxihoá của một nguyên tố trong phân tử là:
A Nguyên tử khối của nguyên tố đó
B Số liên kết của nguyên tử nguyên tố đó với các nguyên tử khác trong phân tử
Trang 3C Điện tích của nguyên tử nguyên tố đó trong phân tử.
D Điện tích qui ớc của nguyên tử nguyên tố đó trong phân tử
Giáo viên h ớng dẫn cho học sinh( GVHD ) :
A Nguyên tử khối của một nguyên tố là khối lợng nguyên tử tính theo
u ( đv.C) SAI
B Số liên kết của nguyên tử trong phân tử là số cặp electron dùng
chung mà một nguyên tử nguyên tố đó tạo ra
Ví dụ: O=O O có 2 liên kết
O=C=O C có 4 liên kết
O có 2 liên kết
SAI
C.Trong hợp chất ion thì xác định đợc điện tích của nguyên tử theo đơn vị
điện tích
Ví dụ: Na+Cl
-Nhng trong hợp chất cộng hoá trị thì không xác định đợc điện tích của nguyên tử theo đơn vị điện tích
Ví dụ: CO2 Cặp electron dùng chung lệch về phía O Không có sự cho hẳn electron của nguyên tử C cho O
SAI
D.Trong trờng hợp phân tử có liên kết cộng hoá trị, nếu giả thiết cặp
electron dùng chung lệch hẳn về nguyên tử có độ âm điện lớn hơn thì ta
sẽ xác định đợc điện tích.Vậy đây là điện tích qui ớc chứ không phải là
điện tích thật của nguyên tử
Đúng
m
ục đích + Khắc sâu khái niệm số oxihoá
+ Củng cố một số kiến thức cũ
Câu 2: Chất khử là chất :
A Có số oxihoá giảm sau phản ứng
B Có số oxihoá tăng sau phản ứng
C.Nhận electron
D.Có số oxihoá không đổi
GVHD: Chất nhờng e là chất khử
Chất nhận e là chất oxihoá
Ví dụ:
Al + O2 → Al2O3
Al0 + 3e → Al+3
Al là chất khử Al có số oxihoá tăng sau phản ứng ( 0 lên +3 )
Trang 4OO + 2e → O-2
O2 là chất oxihoá ,có số oxihoá giảm ( 0 xuống –2)
Chọn B
Mục đích -củng cố kiến thức về chất khử , chất oxihoá
-cung cấp kiến thức mới: trong phản ứng giữa kim loại và phi kim thì kim loại luôn đóng vai trò là chất khử còn phi kim luôn đóng vai trò là chất oxihoá
Câu 3: Phản ứng oxihoá-khử là phản ứng hoá học trong đó luôn có:
A chất oxihoá và chất khử
B kim loại và phi kim
C sự thay đổi số oxihoá
D sự oxihoá và sự khử
Chọn câu sai
GVHD: Trong phản ứng oxihoá-khử thì luôn luôn có chất cho e và đồng thời phải có chất nhận e Vậy luôn có sự oxihoá và sự khử, luôn có sự thay
đổi số oxihoá Phản ứng oxihoá-khử không phải bao giờ cũng có mặt nguyên tố kim loại
Ví dụ: S + O2 → SO2
Vậy câu sai là B
M
uc đích : -Khắc sâu định nghĩa phản ứng oxihoá-khử
-Nhắc lại qui ớc sự nhờng e và nhận e ở phản ứng oxihoá-khử không phải là hoàn toàn Nếu cặp e lệch về nguyên tử có độ âm điện lớn hơn thì qui ớc là nguyên tử có độ âm điện lớn hơn đó nhận e còn nguyên
tử có độ âm điện bé hơn là chất nhờng e, không nên hiểu một cách đơn thuần là chỉ có kim loại mới nhờng e
Câu 4 Trong phản ứng:
Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
Nguyên tố Cl:
A Chỉ bị oxihoá
B Chỉ bị khử
C Không bị oxihoá, không bị khử
D Vừa bị oxihoá, vừa bị khử
GVHD: Số oxihoá của Cl thay đổi từ 0 thành -1 và +1
Cl -1e → Cl+1
Trang 5
Cl0 + 1e → Cl-1
Vậy trong phân tử Cl2 : 1 nguyên tử Cl là chất oxihoá ( chất bị khử ), 1 nguyên tử Cl là chất khử ( chất bị oxihoá) Phản ứng tự oxihóa-khử
Chọn D
Mục đích: -củng cố khái niệm chất bị oxihoá, chất bị khử
-kiến thức mới : khái niệm phản ứng tự oxihoá-khử
Câu 5 Trong phản ứng : 2KClO3 → 2KCl + 3O2
KClO3 là chất:
A Chỉ bị oxihoá
B Chỉ bị khử
C Không bị oxihoá, không bị khử
D Vừa bị oxihoá, vừa bị khử
GVHD: xác định số oxihoá : KCl+5O3-2 → KCl-1 + O20
Cl+5 + 6e → Cl-1
O-2 -2e → O0
Cl+5: Chất bị khử
O-2: Chất bị oxihoá
KClO3 vừa là chất bị khử, vừa là chất bị oxihoá
Chọn D
Cl+5 và O-2 đều thuộc phân tử KClO3 Phản ứng trên gọi là phản ứng oxihoá-khử nội phân tử
Mục đích: - Khắc sâu khái niệm chất bị oxihoá, chất bị khử
-Kiến thức mới: phản ứng oxihoá- khử nội phân tử
Câu 6: Cho phản ứng :
2 H2O2 → 2H2O + O2
Phát biểu nào sau đây sai :
A Phản ứng oxihoá-khử
B Phản ứng tự oxihoá-khử
C Phản ứng dùng để điều chế oxi trong phòng thí nghiệm
D H2O2 là hợp chất bền
HDGV: Xác định số oxihoá
H2+1O2-1 → 2H2+1O-2 + O20
Trang 6
O-1 +1e → O-2
O-1 -1e → O0
Phản ứng trên có sự thay đổi số oxihoá nên là phản ứng oxihoá-khử A
đúng
Phản ứng trên có chất khử và chất oxihoá đều thuộc cùng một nguyên tố Oxi nên là phản ứng tự oxihoá-khử B đúng
Phản ứng trên đợc dùng để điều chế oxi trong PTN C đúng
Phân tử H2O2 dễ dàng bị phân huỷ dới tác dụng của xúc tác MnO2 mà không cần nhiệt D sai
Mục đích: - củng cố khái niệm phản ứng tự khử, phản ứng oxihoá-khử nội phân tử
- kiến thức mới : + tính không bền của H2O2
+ cách điều chế O2 trong phòng thí nghiệm
Câu 7: FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
Tổng hệ số nguyên của các chất trong phản ứng trên là:
A 25 B 23 C.24 D 26
GVHD: Cách 1
Xác định số oxihoá: Fe+2S2-1 + O20 → Fe2+3O3-2 + S+4O2-2
Viết các quá trình oxihoá và khử Cân bằng mỗi quá trình theo nguyên tắc tổng số e mà các chất khử cho bằng tổng số e mà các chất oxihoá nhận
Fe+2 -1e → Fe+3
+ 2S-1 -10e → 2S+4
4x FeS2 -11e → Fe+3 + 2S+4
11x O2 + 4e → 2O-2
4FeS2 + 11O2 → 4Fe+3 + 8S+4 +22O-2
Phơng trình cân bằng:
4FeS2 +11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
Tổng hệ số của các chất trong phản ứng trên là 4+11+2+8= 25
Chọn A đúng
Trang 7Cách 2: không cần xác định số oxihoá của Fe và S trong phân tử FeS2.Vì tổng số oxihoá của các nguyên tố trong phân tử bằng không
FeS2 -11e → Fe+3 + 2S+4 ( +3 +2x4 = 11 )
Mục đích : - củng cố cách cân bằng phản ứng oxihoá-khử bằng phơng pháp thăng bằng e
-Rèn luyện kỹ năng cân bằng phản ứng oxihoá-khử
-Kiến thức mới : + phản ứng cháy của FeS2
+cân bằng phản ứng oxihóa-khử mà không cần xác định số oxihoá của một số nguyên tố trong một số hợp chất
+ cấu tạo phân tử FeS2 S-1
Fe+2
Câu 8 Cân bằng phản ứng sau bằng phơng pháp cân bằng e S-1
Cu2FeSx +O2 → Cu2O + Fe3O4 +SO2
GVHD: Cách 1
Cu2+1Fe+2Sx-4/x+ O20 → Cu2+1O-2 + Fe3+8/3O4-2 +S+4O2-2
3Fe+2 -2e → 3Fe+8/3
xS-4/x -( 4x + 4 )e → xS+4
Ta có:
2 x 3Cu2FeSX -( 12x +14 )e → 6Cu+1 + 3Fe+8/3 +3xS+4
( 6x +7 ) x O2 +4e → 2O-2
Phơng trình cân bằng :
6Cu2FeSx + ( 6x+7 )O2 → 6Cu2O + 2Fe3O4 +6xSO2
Lu ý: có thể chọn số oxihoá của Cu là +2 , số oxihoá của Fe là +2 , lúc đó
ta sẽ tính đợc số oxihoá của S là -6/x
Cách 2 : không cần xác định số oxihoá của Cu, Fe, S trong phân tử
Cu2FeSX
3 Cu2FeSx -( 12x +14) e → 6Cu+1 + 3Fe+8/3 +3xS+4
( 6.1+3.8/3 +4.3x ) = 14+12x
Mục đích :+ rèn luyện kỹ năng cân bằng phản ứng oxihoá-khử theo 2 cách nh trên
Trang 8+ kiến thức mới: cân bằng phản ứng có hệ số bằng chữ
Câu 9 Cân bằng phản ứng oxihoá-khử sau bằng phơng pháp cân bằng e
Fe3O4 +CO → Fe + CO2
Cách 1: xác định số oxihoá trung bình của Fe
1 x 3Fe+8/3 + 8e → 3 Fe0
4 x C+2 -2e → C+4
Phơng trình cân bằng
Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2
Cách 2: xác định số oxihoá riêng của từng nguyên tử Fe trong phân tử
Fe3O4
Fe+2.2Fe+3 +8e → 3Fe0
Mục đích:- Rèn luyện kỹ năng cân bằng phản ứng oxihoá-khử
- Kiến thức mới : +phản ứng khử sắt từ oxit bằng CO
+ khái niệm số oxihoá trung bình
Câu 10 Cho phản ứng :
Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO↑ + N2O↑ +H2O
Biết VNO : VNO = 2:3 Tổng hệ số của chất oxihóa và chất môi trờng là:
A 48 B 38 C.10 D 5
GVHD: Cách 1
N+5 +3e → N+2 ( NO) (1)
2N+5 +8e → 2N+1 (N2O) (2)
Nhân (1) với 2 và nhân (2) với 3 rồi cộng lại ta có: ( Do nNO : nNO =2:3 )
1x 8N+5 + 30e → 2N+5 + 6N+1
10x AlO -3e → Al+3
10Al + 38 HNO3 → 10Al(NO3)3 + 2NO +3N2O +19H2O
Cách 2:
Cân bằng 2 phản ứng :
Al +4 HNO3 → Al(NO3)3 + NO +2H2O (1)
8 Al +30 HNO3 → 8 Al(NO3)3 +3N2O +15H2O (2) Nhân phơng trình (1) với 2 rồi cộng với phơng trình (2)ta có:
→
Trang 9Chất oxihóa là HNO3( 8 phân tử ), chất môi trờng là HNO3 (30 phân tử )
Đáp án là B
Mục đích: - rèn luyện kỹ năng cân bằng phản ứng oxihoá-khử
- kiến thức mới : kim loại phản ứng với axit có tính oxihoá mạnh không giải phóng H2, khái niệm chất môi trờng
Câu 11 : Cân bằng phản ứng sau bằng phơng pháp cân bằng e:
FeS + Cu2S + H+ + NO3- → Fe3+ + Cu2+ +NO + H2O + SO4
2-Cách 1 :
xx FeS - 9e → Fe+3 + S+6
yx Cu2S - 10e → 2Cu+2 + S+6
zx N+5 + 3e → N+2
Ta có : 9x + 10y = 3z
Nếu chọn x=1 và y=3 thì z=13
Phơng trình cân bằng :
FeS + 3Cu2S + 13NO3- + 20H+ → Fe+3 + 6Cu+2 + 4 SO42- +13NO + 10H2O
FeS +3Cu2S +20HNO3 → Fe(NO3)3+4CuSO4 +2Cu(NO3)2 +13NO + 10H2O
Nếu chọn x=3 và y=3 thì z=19 Ta có:
3FeS + 3Cu2S + 19NO3- +28H+ →3Fe3+ + 6Cu2+ + 6SO42- +14H2O + 19NO
Hay:
3FeS + 3Cu2S + 28HNO3 → 3Fe(NO3)3 + 6CuSO4 + 19NO + 14H2O L
u ý : chọn x, y là số nguyên bất kỳ để tìm z tơng ứng Tuy nhiên để z là
số nguyên thì chọn x nguyên bất kỳ, còn y nguyên và chia hết cho 3
Cách 2: Cân bằng riêng 2 phản ứng:
FeS + H+ +NO3- → Fe3+ + SO42- + NO + H2O (1)
Cu2S + H+ + NO3-→ Cu2+ + SO42- + NO + H2O (2)
Sau đó nhân (1) và (2) với hệ số tuỳ chọn rồi cộng lại Hoặc nhân (1) với x
và nhân(2) với y rồi cộng lại
Cân bằng (1) ta có:
FeS + 3 NO3- + 4 H+→ Fe3+ + SO42- + 3 NO + 2 H2O
Cân bằng (2) ta có:
Trang 103Cu2S + 10 NO3- +16H+ → 6Cu2+ + 3 SO42- + 10NO + 8H2O
Mục đích : - Rèn luyện kỹ năng cân bằng phản ứng oxihoá-khử khi có nhiều chất oxihoá hoặc nhiều chất khử
- Kiến thức mới : khi phản ứng oxihoá-khử có nhiều chất oxihoá hoặc nhiều chất khử thì hệ số của những chất đó không phải là những số nhất định
Câu 12 Cho phơng trình phản ứng:
CH3-C≡CH + KMnO4 + KOH → CH3-COOK + MnO2 + K2CO3 + H2O Tổng hệ số của chất khử và chất môi trờng là:
A.11 B 9 C 4 D 12
GVHD:
Cách 1: Xác định số oxihóa riêng của từng nguyên tử Cacbon:
C-3H3-C0≡C-1H + KMn+7O4 +KOH → C-3H3-C+3OOK + Mn+4O2 +
K2C+4O3 + H2O
C0 - 3e → C+3
-8e x 3
C-1 - 5e→ C+4
Mn+7 +3e→ Mn+4 x 8
Cách 2: Xác định số oxihóa trung bình của nguyên tử Cacbon:
C3-4/3H4 → C20H3O2K + K2C+4O3
3.C-4/3- 8e → 2.C0 + C+4
Cách 3: không cần xác định số oxihóa của các nguyên tử trong phân tử
C3H4
C3H4- 8e → C-3 + C+3 + C+4 + 4H+1 ( -3+3+4+4.1=8 )
Phơng trình cân bằng:
3CH3-C≡CH + 8KMnO4 + KOH → 3CH3-COOK + 8MnO4
+3K2CO3+2H2O
Chất khử là C3H4 , chất môi trờng là KOH, tổng hệ số của chất oxihóa và chất môi trờng là: 3+1=4 Vậy đáp án C
Mục đích:- Rèn luyện kỹ năng cân bằng phản ứng oxihóa-khử, xác định số oxihóa riêng của từng nguyên tử Cacbon và số oxihóa trung bình của nguyên tử Cacbon, kỹ năng xác định chất khử, chất oxihóa
-Kiến thức mới: cân bằng phản ứng có chất hữu cơ tham gia, chất môi trờng là gì
MộT SÔ BAI TÂP RA THÊM CHO HọC SINH