CHUYÊN đề PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ

Số oxi hoá: Số oxi hoá của một nguyên tố trong một chất là một số đại số biểu diễn điện tích của nguyên tử trong phân tử của chất, nếu giả thiết chỉ có liên kết ion nghĩa là các electro

CHUYÊN ĐỀ: PHẢN ỨNG OXI HÓA- KHỬ GV: Đinh Thị Ngọc Yến

SĐT: 0366252825

Email: ngocyen3389gmail.com

*Yêu cầu:

- Đọc hiều và vận dụng kiến thức lí thuyết làm bài tập

- HS đọc các ví dụ, các bài tập có hướng dẫn

- HS làm bài tập ở phần bài tập áp dụng ( có thể sử dụng kiến thức đã nêu ở trên)

- HS làm bài vào giấy và gửi bài bằng đường bưu điện:

Địa chỉ: Đinh Thị Ngọc Yến - Trường TH&THCS Kim Tiến - Kim Bôi - Hòa Bình

A Lý thuyết

I Một số khái niệm

1 Số oxi hoá:

Số oxi hoá của một nguyên tố trong một chất là một số đại số biểu diễn điện tích của nguyên tử trong phân tử của chất, nếu giả thiết chỉ có liên kết ion nghĩa là các electron liên kết mỗi cặp nguyên tử được coi như chuyển hẳn sang nguyên tử có độ âm điện cao hơn

Ví dụ 1: Đối với phân tử đơn chất, không tồn tại liêm kết ion và độ âm điện của các

nguyên tử bằng nhau nên số oxi hoá bằng không

Kí hiêụ: , ,

Ví dụ 2: Đối với các chất ion, được tạo ra từ các ion một nguyên tử, số oxi hoá bằng

điện tích của ion đó

KCl +

Số oxi hoá: +1

2 Cách xác định số oxi hoá của nguyên tố trong hợp chất

Số oxi hoá của nguyên tố được xác định theo quy tắc sau:

- Số oxi hoá của phân tử (đơn hay hợp chất) bằng không

Ví dụ: ,,

- Thông thường thì số oxi hoá của hiđro trong các hợp chất là +1(trừ )

Số oxi hoá của oxi là -2(trừ

2 ;

H O Ba O  , )

- Trong một phân tử tổng số oxi hoá của các nguyên tử bằng không

Ví dụ: Amoniac NH3 (tổng số oxi hoá bằng không)

gọi số oxi hoá của nitơ là x: x+3.(1)=0 x=-3

- Đối với ion đơn nguyên tử, số oxi hoá bằng điện tích của ion đó

Ví dụ: Số oxi hoá

- Trong một ion nhiều nguyên tử, tổng số oxi hoá của các nguyên tử bằng trị số đại số

của điện tích ion đó

Ví dụ :ion có số oxi hoá = +1 trong đó số oxihóa của N là -3

ion có số oxi hoá = -1 trong đó số oxihóa của N là +5

- Số oxi hoá có thể là số thập phân

- Số oxi hoá của kim loại trong hợp chất thường bằng hóa trị của nó và luôn mang điện tích dương

Ví dụ:

- Số oxihóa có thể là chữ

Ví dụ: Fe có số oxihóa là: +2y/x

- Xác định số oxi hoá của nguyên tố cacbon trong các hợp chất hữu cơ

Cách 1: Xác định theo công thức phân tử như trong hợp chất vô cơ, xác định số oxi hoá

trung bình của cacbon

Cách 2: Xác định theo công thức cấu tạo, xác định số oxi hoá của từng nguyên tử

cacbon

II PHẢN ỨNG OXI HOÁ - KHỬ

1 Định nghĩa phản ứng oxihoá - khử

Phản ứng oxi hoá - khử là phản ứng hóa học trong đó có sự chuyển electron giữa các chất phản ứng hay là phản ứng hóa học trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên

tố

- Chất khử (chất bị oxihóa) là chất nhường electron

- Chất oxi hoá (chất bị khử) là chất thu electron

- Qua trình oxihóa (sự oxi hoá) là quá trình nhường electron

- Quá trình khử (sự khử) là quá trình thu electron

Một phản ứng oxi hoá-khử bao giờ cũng gồm 2 nửa phản ứng: một nửa phản ứng là quá trình oxi hoá, một nửa phản ứng là quá trình khử

Ví dụ: Zn Zn2+ + 2e : Quá trình oxi hoá

Cu2+ + 2e Cu : Quá trình khử

Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu : phản ứng oxi hoá - khử

2 Cách xác định chất oxihóa, chất khử

*Đơn chất có thể là chất oxi hoá, cố thể là chât khử

- Trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học khi đi từ trái sang phải tính oxi hoá tăng dần

- Trong bảng hệ thống tuần hoàn khi đi từ trái sang phải trong một chu kỳ tính khử giảm dần

- Trong bảng hệ thống tuần hoàn khi đi từ trên xuống dưới (trong nhóm IA, IIA, IIIA) tính khử tăng dần (nhóm VA, VIA, VIIA), tính oxi hoá giảm dần

3 Các chất oxiaxit và muối của chúng có thể lá chất oxi hoá có thẻ là chất khử

a Chất oxi hoá là oxiaxit có số oxi hoá cao nhất và các muối của chúng, trong thành phần của chất oxi hoá thường có các nguyên tử của nguyên tố ở mức oxi hoá cao.

Ví dụ 1:

Ví dụ 2: Hợp chất chứa oxi hoá của clo trong môi trường axit

HClO4 HClO3 HClO2 HClO tính oxi hoá tăng

b Chất khử là các oxiaxit có số oxi hoá thấp và các muối của chúng thường chứa một hoặc một số nguyên tử ở một trong số các trạng thái oxi hoá thấp của nó.

Ví dụ :

3 Ion kim loại tích điện dương có thể là chất oxi hoá có thể là chất khử

a Chất oxi hoá là các chất ion kim loại tích điện dương ở số oxi hoá cao nhất

Ví dụ : Fe3+ , Cu2+, MnO4-

Kim loại khi đóng vai trò là chất khử mạnh thì ở trạng thái ion đóng vai trò là chất oxi hoá càng yếu , ngược lại kim loại càng kém hoạt động thì ở trạng thái ion nò là chất oxi hoá càng mạnh

b Chất khử là ion dương kim loại có số oxi hoá thấp, nếu chúng còn có những trạng

thái với số oxi hoá cao hơn.

Ví dụ: Fe2+ Fe3+ + 1e

Chất khử

4 Chất khử là các ion nguyên tố có điện tích âm

Các phi kim, nếu là chất oxi hoá yếu, khi ở trạng thái ion âm nó là chất khử mạnh

Ví dụ: I-, S2- có khả năng khử mạnh

5 Trường hợp một chất vừa có tính oxi hoá, vừa có tính khử

Khi một nguyên tố trong một hợp chất hoặc đơn chất có số oxi hoá trung gian thì cả 2 tính chất vừa có tính oxi hoá, vừa có tính khử

Ví dụ:

SO2 có tính oxi hoá :

SO2 có tính khử :

6 Chất oxi hóa và chất khử trong nội phân tử

Trường hợp này ta hay gặp ở các phản ứng nhiệt phân các môi chứa nhiều oxi và kém bền

Ví dụ : 2K Cl O 5 23 � 2K Cl1 3O0 2

7 Chất oxi hoá và chất khử còn phụ thuộc vào môi trường tiến hành phản ứng

Ví dụ 1: Môi trường bazơ

Ví dụ 2: Môi trường axit

Vàng da cam

Ví dụ 3: Trong môi trừơng axit:

5K SO  2K MnO  3H SO � 6K SO  2Mn SO  3H O

Ví dụ 4: Trong môi trường trung tính:

Ví dụ 5: Trong môi trường kiềm:

8 Phân loại phản ứng oxi hoá - khử

Có thể chia các phản ứng oxi hoá - khử đã biết thành 3 loại: phản ứng giữa các phân tử, phản ứng tự oxi hoá - khử và phản ứng oxi hoá nội phân tử

9 Các phản ứng giữa các phân tử

Trong các phản ứng oxi hoá - khử giữa các phân tử có sự chuyển electron xảy ra giữa các phân tử khác nhau Đây là loại phản ứng oxi hóa khử phổ biến nhất

Ví dụ: Phản ứng giữa kim loại với hợp chất:

Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu

10.Phản ứng tự oxi hoá - khử

Trong phản ứng này một chất phân li thành 2 chất khác, trong đó một chất ở mức oxi hoá cao hơn và một chất ở mức oxi hoá thấp hơn

Ví dụ :

11 Phản ứng nội phân tử

Trong các phản ứng này sự chuyển electron xảy ra giữa các nguyên tử của các nguyên tố cùng nằm trong một phân tử

III CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ.

Trong một số phản ứng oxi hoá - khử luôn luôn có 2 quá trình song hành đó là sự oxi hoá và sự khử ,chất oxi hoá nhận tất cả các electron mà chât khử đã cho do đó cơ sở của việc cân bằng phản ứng oxi hoá khử là số electron mà chất khử cho bằng số electron mà chất oxi hoá nhận và đồng thời dựa vào nguyên lý bảo toàn khối lượng

1 Phương pháp cân bằng đại số.

Phương pháp này có thể áp dụng cho tất cả các loại phản ứng hoá học

* Nguyên tắc

- Dựa vào số nguyên tử của mỗi nguyên tố của 2 vế bằng nhau

- Đặt ẩn số là các hệ số hợp thức Dùng định luật bảo toàn khối lượng đẻ cân bằng nguyên tố và lập phương trình đại số

- Chọn nghiệm tuỳ ý cho một ẩn, rồi dùng hệ phương trình đại số để suy ra các ẩn số còn lại

*Xét một số ví dụ : NH3+ O2 NO + H2O

a NH3+ b O2 c NO + d H2O

Ta có N: a = c

O : 2b = c + d

Chọn a = 1 thì c = 1; d = 3/2 ; b = 5/4 nhân cả hai vế phương trình với 4 ta được phương trình cân bằng sau:

4NH3 + 5O2 4NO +6H2O

*Bản chất của phương pháp cân bằng đại số

Phương pháp này chỉ dựa vào nguyên lý bảo toàn khối lượng nên phương pháp này không cho ta thấy bản chất của phản ứng oxi hoá - khử , không thể xác định được đâu là chất oxi hoá ,đâu là chất khử

Do vậy ta xét tiếp các phương pháp cân bằng sau:

2.Phương pháp cân bằng electron.

* Nguyên tắc

- Phương pháp này dựa trên sự bảo toàn electron Nghĩa là tổng số electron của chất khử cho bằng tổng số electron của chất oxi hoá nhận

Cân bằng theo các bước sau:

bước

Cách tiến hành

nguyên tố có số oxi hoá thay đổi 2

- Viết các phương trình phản ứng:

+ Khử (cho electron ) + Oxi hoá (nhận electron)

bằng tổng số electron nhận

4

- Cân bằng các nguyên tố:

+ Kim loại (ion dương) + Gốc axit (ion âm) + Môi trường

+ Nước

*Một vài ví dụ

Bước 1: Xác định nguyên tố có số oxi hoá thay đổi

Bước 2: Viết phương trình cho, nhận electron

Bước 3: Cân bằng electron để số electron cho = số electron nhận

1

3

Bước 4: Cân bằng nguyên tố

Bước 5: Sau đó thêm 3 gốc (trong đó S không có sự thay đổi số oxi hoá ) nghĩa là tấ cả

có 6H2SO4và sản phẩm tạo ra 6H2O (kiểm tra số oxi ở 2 vế = nhau)

Cuối cùng ta có :

2Fe + 6H2SO4 Fe2(SO4)3 +3SO2 + 6H2O

Ví dụ 2 : Cân bằng phương trình phản ứng sau:

FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 +MnSO4 + K2SO4 + H2O

Bước 1:

Bước 2 :

Bước 3 : 5

2 Bước 4:10FeSO4 +2KMnO4 +8H2SO4 5Fe2(SO4)3 +2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Bước 5 : kiểm tra số nguyên tử oxi ở 2 vế bằng nhau

10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 5Fe2(SO4)3 +2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

3 Các dạng phản ứng oxi hoá - khử phức tạp

3.1 phản ứng oxi hoá - khử có hệ số bằng chữ

* Nguyên tắc: Cần xác định đúng sự tăng, giảm số oxi hoá của các nguyên tố

*Ví dụ : Cân bằng phương trình hóa học sau

Quá trình oxi hoá : 3 x

Quá trình khử : (3x-2y)

3+(12x-2y)H

3.2.Phản ứng có chất là tổ hợp của hai chất khử

*Nguyên tắc

Cách 1: Viết mọi phương trình biểu diễn sự thay đổi số oxi hoá, chú ý ràng buộc hệ số trong cùng phân tử

Cách 2 : Nếu phân tử có nhiều nguyên tố thay đổi số oxi hoá có thể xét chuyển nhóm hoặc toàn bộ phân tử, đồng thời chú ý ràng buộc ở vế sau

*Ví dụ

Cân bằng hóa học sau

Quá trình oxi hoá :

Qúa trình khử :

3

28

Phương trình phân tử : 3

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

*Nguyên tắc

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

Cách 2 : Tách ra thành hai hay nhiều phương trình ứng với từng nấc số oxi hoá tăng hay giảm Nhân hệ số trứoc khi gom các phản ứng lại

Xét ví dụ sau:

Cách 1 :

Quá trình oxi hoá :

b

(3a+8b)

3

Phương trình phân tử :

(3a+8b)

Cách 2 : ta có thẻ tách làm 2 phương trình phản ứng sau :

x

3.4 Phản ứng không xác định rõ môi trường

*Nguyên tắc

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

Nếu do gom nhiều phản ứng lại, cần phân tích để xác dịnh giai đoạn nào là oxi hoá -khử

*Ví dụ 1: Cân bằng phương trình hóa học sau

K2SO3 + KMnO4 + KHSO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O

Cân bằng phương trình phản ứng qua hai giai đoạn:

Giai đoạn 1: Cân bằng phương trình theo phản ứng oxi hoá - khử

5K2SO3 + 2KMnO4 + KHSO4 K2SO4 + 2MnSO4 + H2O

5

2 Giai đoạn 2 : Cân bằng nguyên tố theo phương pháp đại số :

5K2SO3 + 2KMnO4 + a KHSO4 b K2SO4 + 2MnSO4 + c H2O

S : 5 + a = 2 + b (2)

H : a = 2x (3) Giải hệ 3 phương trình trên ta được: a = 6 ; b = 9 ; c = 3

Phương trình hóa học(tổng hợp hai giai đoạn)

5K2SO3 + 2KMnO4 + 6KHSO4 9K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O

3.5 Hoàn thành phương trình hóa học.

*Nguyên tắc

- Xác định chất oxi hoá, chất khử mạnh hay yếu

- Chọn khả năng số oxi hoá của nguyên tố thay đổi phù hợp với đề bài (chú ý môi trường tiến hành phản ứng)

*Ví dụ:

Ví dụ 1: Hoàn thành phương trình hoá học sau:

H2SO3 + Br2 + H2O HBr +

Ta thấy Br2 là chất oxi hoá mạnh do đó

H2

1

1

ví dụ 2 : SO2 + KMnO4 + H2O K2SO4 +

5

52

B Bài tập

DẠNG 1:XÁC ĐỊNH SỐ OXI HÓA CỦA NGUYÊN TỐ

Bài 1: Xác định số oxi hóa của Nitơ trong các chất và ion sau: N2, NH3, NO, N2O, NO2, HNO3, NH 4, NO 3

Bài 2: Xác định số oxi hóa của Lưu huỳnh trong các chất và ion sau: H2S, SO2, SO3,

2

3

SO 

, H2SO4, HSO 4 

Bài 3: Xác định số oxi hóa của Mangan trong các chất và ion sau: MnO 4, MnO2,MnO24,

Bài 4: Xác định số oxi hóa của Clo trong các chất và ion sau: Cl2, HCl, HClO, KClO3,

Hướng dẫn:

Bài 1:

N , N H , N O, N O, N O , H N O , N H , N O        

Bài 2:

2

H S, S O , S O , S O ,     H S O , H S O 

Bài 3:

2

Mn O , Mn O , Mn O , Mn SO     

Bài 4:

Cl , H Cl, H Cl O, K ClO , K ClO

DẠNG 2: PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ ĐƠN GIẢN

Bài 1: Cân bằng các phương trình hóa học sau

a P + KClO3    P2O5 + KCl

b NO2 + O2 + H2O    HNO3

c K2SO3 + KMnO4 + KHSO4    K2SO4 + MnSO4 + H2O

d NaClO2 + Cl2    NaCl + ClO2

e Mg + HNO3    NO + Mg(NO3)2 + H2O

g Zn + HNO3    Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

h Al + H2SO4    Al(SO4)3 + S + H2O

i KMnO4 + H2C2O4 + H2SO4    K2SO4 + MnSO4 + CO2 + H2O

k K2Cr2O7 + HCl    KCl + CrCl3 + Cl2 + H2O

Hướng dẫn:

2.5e

+ 6e





2

4 x

1 x

e

+ 2.2e







2

2





2e





0 5 2 3













2





DẠNG 3: PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ PHỨC TẠP

Bài 1: Cân bằng các phương trình hóa học sau

a FeS2 + O2    Fe2O3 + SO2

b FeS + HNO3    Fe(NO3)3 + NO + H2O + H2SO4

c As2S3 + KClO3    H3AsO4 + H2SO4 + KCl

d CuFeS2 + Fe2(SO4)3 + O2 + H2O    CuSO4 + FeSO4 + H2SO4

e CrI3 + KOH + Cl2    K2CrO4 + KIO4 + KCl + H2O

g FeI2 + H2SO4    Fe2(SO4)3 + SO2 + I2 + H2O

Hướng dẫn

2

2

2

x

x

4 + 22e

2

+ 4e

11





2 2 5 3 2 6



2 3



2

2

(a

(a + 2b) Fe 8a (SO ) + 8b 8aH +2b) S + (17a + 2b) O + 8aH

a Fe + 2.1e Fe

b + 4e

+ b + (2a + 4b)e + + 2b) x



�� �

�� �

2 S �� � 2 S + 16e

2

3

2

2Cr 64 + 27 Cr + 6 O + 54 + 32H

2 Cr + 3 + 27e

27 + 2.1e



�� �

�� �

2 2



DẠNG 4: PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ CÓ HỆ SỐ BẰNG CHỮ

Bài 1: Cân bằng các phương trình hóa học sau

a FeO + HNO3    Fe(NO3)3 + NxOy + H2O

b Fe + HNO3    Fe(NO3)3 + NxOy + H2O

c M + HNO3    M(NO3)n + NxOy + H2O

d Fe2O3 + Al    FexOy + Al2O3

e FemOn + HNO3    Fe(NO3)3 + NO + H2O

g FeS2 + HNO3    Fe(NO3)3 + N2Ox + H2O + H2SO4

m M + HNO3    M(NO3)n + NO2 + H2O

n M + HNO3    M(NO3)n + NO + H2O

Hướng dẫn:

2y/ x

2y/ x 5

(5x 2y) x

n.e

n + (5x-2y)e











�� �



�� �



DẠNG 5: XÁC ĐỊNH CHẤT TẠO THÀNH SAU PHẢN ỨNG

Bài 1: Cân bằng các phương trình hóa học sau

a H2SO3 + Br2 + H2O    H2SO4 +

b KI + MnO2 + H2SO4    I2 +

c SO2 + KMnO4 + H2O    K2SO4 +

d NO + H2SO4 + K2Cr2O7    HNO3 +

e FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4   

g KMnO4 + HCl   

h KMnO4 + H2C2O4 + H2SO4    CO2 +

Hướng dẫn





DẠNG 6: PHẢN ỨNG TỰ OXI HÓA - KHỬ

Bài 1: Cân bằng các phương trình hóa học sau

a S + KOH    K2SO4 + K2S + H2O

b KMnO4   t0 K2MnO4 + MnO2 + O2

c Na2O2   t0 Na2O + O2

d KBrO3   t0 KBr + KBrO4

Hướng dẫn:







MỘT SỐ BÀI TỰ LUYỆN

Bài 1: Hoàn thành phản ứng oxi hóa - khử sau.

a KI + KClO3 + H2SO4    K2SO4 + I2 + KCl + H2O

b Cu2S + HNO3    Cu(NO3)2 + H2SO4 + NO + H2O

Bài 2: Cân bằng phản ứng oxi hóa - khử sau bằng phương pháp thăng bằng electron, XĐ

chất khử, chất oxi hóa, quá trình khử, quá trình oxi hóa

a CH3 - CH2 - OH + KMnO4 + H2SO4    CH3 - COOK + K2SO4 + MnSO4 +

H2O

b Mg + HNO3    Mg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

Bài 3: Cân bằng phản ứng oxi hóa - khử sau bằng phương pháp thăng bằng electron, XĐ

chất khử, chất oxi hóa, quá trình khử, quá trình oxi hóa

a FexOy + HNO3    Fe(NO3)3 + NO + H2O

b M + HNO3    M(NO3)n + N2O + H2O (M là một kim loại)

Bài 4: 1 Cân bằng phản ứng oxi hóa - khử sau bằng phương pháp thăng bằng electron.

a Al + HNO3    Al(NO3)3 + N2O + H2O

b KMnO4 + FeCl2 + H2SO4    Fe2(SO4)3 + Cl2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

c M + HNO3    M(NO3)a + NxOy + H2O (M là một kim loại)