Bạn đang xem bài viết Phản Ứng Oxi Hoá Khử, Cách Lập Phương Trình Hoá Học Và Bài Tập được cập nhật mới nhất trên website Ictu-hanoi.edu.vn. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất.
Phản ứng oxi hoá khử cũng xảy ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu trong các động cơ, các quá trình điện phân, các phản ứng xảy ra trong pin, acquy. Hàng loạt quá trình sản xuất như luyện kim, chế tạo hoá chất, chất dẻo, dược phẩm, phân bón hoá học… đều không thực hiện được nếu thiếu các phản ứng oxi hoá – khử.
Vậy sự oxi hoá, sự khử, chất oxi hoá, chất khử và phản ứng oxi hoá khử là gì? làm sao để lập phương trình cho phản ứng oxi hoá khử? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết này.
I. Định nghĩa phản ứng oxi hoá khử
+ Phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng hoá học trong đó có sự thay đổi số oxi hoá của một số nguyên tố. Hay phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng trong đó có sự chuyến electron giữa các chất phản ứng.
* Ví dụ 1: Đốt cháy magie trong không khí, xảy ra sự oxi hoá magie
– Trước phản ứng Mg có số oxi hoá là 0, sau phản ứng là +2, Mg nhường electron:
– Quá trình Mg nhường electron là quá trình oxi hoá
* Ví dụ 2: Sự khử CuO bằng H 2 xảy ra theo phản ứng.
– Trước phản ứng Cu có số oxi hoá là +2, sau phản ứng là 0, Cu nhận electron:
– Quá trình Cu nhận electron là quá trình khử
II. Chất khử, chất oxi hoá, sự oxi hoá, sự khử
1. Chất khử (chất bị oxi hoá)
– Khái niệm: Chất khử là chất có khả năng nhường e (cho e).
– Dấu hiệu nhận biết:
+ Sau phản ứng, số oxi hoá của chất khử tăng.
+ Chất khử có chứa nguyên tố chưa đạt đến mức oxi hoá cao nhất.
Chú ý: Nguyên tố ở nhóm XA có số oxi hoá cao nhất là +X.
2. Chất oxi hoá (chất bị khử)
– Khái niệm: Chất oxi hoá là chất có khả năng nhận e (thu e).
– Dấu hiệu nhận biết:
+ Sau phản ứng, số oxi hoá của chất oxi hoá giảm.
+ Chất oxi hoá có chứa nguyên tố có mức oxi hoá chưa phải thấp nhất.
Chú ý: Kim loại có số oxi hoá thấp nhất là 0, phi kim thuộc nhóm xA thì số oxi hoá thấp nhất là (x – 8).
– Sự khử (quá trình khử) của một chất là làm cho chất đó nhận electron hay làm giảm số oxi hoá của chất đó.
– Sự oxi hoá (quá trình oxi hoá) của một chất là làm cho chất đó nhường electron hay làm tăng số oxi hoá của chất đó.
* Lưu ý: Sự nhường electron chỉ có thể xảy ra khi có sự nhận electron. Vì vậy sự oxi hoá và sự khử bao giờ cũng diễn ra đồng thời trong một phản ứng. Tóm lại, Trong phản ứng oxi hoá khử bao giờ cũng có chất oxi hoá và chât khử tham gia.
III. Cách lập phương trình phản ứng Oxi hoá – Khử
– Cân bằng phương trình phản ứng oxi hoá khử theo phương pháp thăng bằng electron, phương pháp này dựa trên nguyên tắc: Tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận
– Để lập phương trình phản ứng oxi hoá – khử theo phương pháp thăng bằng electron, ta thực hiện các bước sau đây:
* Ví dụ 1: Lập PTHH của phản ứng P cháy trong O 2 tạo thành P 2O 5 theo phương trình:
Bước 1: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trong phản ứng để tìm chất oxi hoá và chất khử.
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hoá và chất khử, sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận.
Lập PTHH của cacbon monooxit khử sắt (III) oxit ở nhiệt độ cao, thành sắt và cacbon đioxit theo PTPƯ sau:
Bước 1: Xác định số oxi hoá
– Số oxi hoá của C tăng từ +2 lên +4 ⇒ C trong CO là chất khử
Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử
Cân bằng phương trình phản ứng Oxi hóa khử:
IV. Bài tập về phản ứng oxi hoá khử
* Bài 1 trang 82 sgk hóa 10: Cho phản ứng sau:
– Những phản ứng theo đề bài cho, phản ứng oxi hóa – khử là : A.
– Còn các phản ứng còn lại không phải là phản ứng oxi hóa khử.
* Bài 2 trang 82 sgk hóa 10: Cho phản ứng sau:
Ở phản ứng nào NH 3 không đóng vai trò chất khử?
– Phản ứng NH 3 không đóng vai trò chất khử là phản ứng ở câu D:
– Lý do: Do N không thay đổi số oxi hóa trước và sau phản ứng.
* Bài 3 trang 83 sgk hóa 10: Trong số các phản ứng sau:
– Phản ứng nào là phản ứng oxi hóa – khử.
* Lời giải bài 3 trang 83 sgk hóa 10:
– Trong các phản ứng trên chỉ có phản ứng C là phản ứng oxi hóa – khử vì có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố N và S.
A. Chỉ là chất oxi hóa.
B. Chỉ là chất khử.
C. Là chất oxi hóa, nhưng đồng thời cũng là chất khử.
D. Không là chất oxi hóa, không là chất khử.
Chọn đáp án đúng.
* Lời giải bài 4 trang 83 sgk hóa 10:
– Trong phản ứng trên NO 2 đóng vai trò vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử: C đúng
* Bài 5 trang 83 sgk hóa 10: Phân biệt chất oxi hóa và sự oxi hóa, chất khử và sự khử. Lấy thí dụ để minh họa.
* Lời giải bài 5 trang 83 sgk hóa 10:
– Chất oxi hóa là chất nhận electron.
– Sự oxi hóa một chất là làm cho chất đó nhường electron.
– Chất khử là chất nhường electron.
– Sự khử một chất là sự làm cho chất đó thu electron.
– Nguyên tử Fe nhường electron, là chất khử. Sự nhường electron của Fe được gọi là sự oxi hóa nguyên tử sắt.
– Ion đồng nhận electron, là chất oxi hóa. Sự nhận electron của ion đồng được gọi là sự khử ion đồng.
* Bài 6 trang 83 sgk hóa 10: Thế nào là phản ứng oxi hóa – khử? Lấy ba thí dụ.
* Lời giải bài 6 trang 83 sgk hóa 10:
– Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học trong đó có sự chuyển electron giữa các chất phản ứng.
– Các ví dụ minh họa:
* Bài 7 trang 83 sgk hóa 10: Lập phương trình phản ứng oxi hóa – khử sau đây theo phương pháp thăng bằng electron:
* Lời giải bài 7 trang 83 sgk hóa 10:
a) Ta có PTHH:
– Thực hiện các bước cân bằng PTHH bằng phương pháp thăng bằng electron.
b) Ta có PTHH:
– Thực hiện cân bằng bằng phương pháp electron.
c) Ta có PTHH:
– Phương trình hoá học sau khi cân bằng như sau:
* Lời giải bài 8 trang 83 sgk hóa 10:
– Theo bài ra ta có: V AgNO3 = 85/1000 = 0,085 (lít)
⇒ n AgNO3 = V.C M = 0,085.0,15 = 0,01275 (mol).
– Phương trình hóa học của phản ứng:
– Theo PTPƯ: n Cu =(1/2).n AgNO3 = 0,01275/2 = 0,006375 (mol).
⇒ Khối lượng đồng tham gia phản ứng là: m Cu = n.M = 0,006375.64 = 0,408 (g).
Phản Ứng Oxi Hóa Khử
Published on
Phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng hóa học trong đó có sự trao đổi electron giữa các nguyên tử của các chất tham gia pư do đó làm biếnđổi số oxi hoá của chúng
1. PHẢN ỨNG OXI HOÁ – KHỬ VÀ ĐIỆN HOÁ HỌCI. Khái niệm về pư oxi hoá – khử. Cân bằng pư oxi hoá – khử1. Định nghĩa Ta có thể chia các phản ứng hóa học làm hai loại: phản ứng có sự trao đổielectron giữa các nguyên tử, và phản ứng không có sự traođổi electron giữa cácnguyên tử * Phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng hóa học trong đó có sự trao đổielectron giữa các nguyên tử của các chất tham gia pư do đó làm biếnđổi số oxihoá của chúng Số oxi hoá là điện tích của một nguyên tử trong phân tử nếu giả thiết rằng cácliên kết hoá học trong phân tử đó hoặc là liên kết cộng hoá trị không phân cực(khi hai nguyên tử liên kết có độ âm điện bằng nhau VD: đơn chất) hoặc là liênkết ion (khi hai nguyên tử liên kết có độ âm điện khác nhau VD: hợp chất).2. Quy tắc tính số oxi hoá + Tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử trong một phân tử bằng 0. + Tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử trong một ion bằng điện tíchcủa ion đó. + Trong hợp chất thường số oxi hoá của hiđro là + 1; của oxi là – 2, củakim loại là điện tích của ion đơn nguyên tử của kim loại đó… Dựa vào sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tử trong PƯOK mà ta xácđịnh được sự cho, nhận electron. 0 +2 +2 0 Ví dụ: Zn + Cu SO 4 → Zn SO 4 + Cu (1) 0 +2 Zn → Zn + 2e (2) +2 0 Cu + 2e → Cu (3) + Chất khử (Kh1) là chất nhường e (hay chất tăng số oxi hoá, chất bị oxihoá) chuyển thành dạng oxi hoá liên hợp (Ox1) (hay sản phẩm bị oxi hoá). Sự nhường e (2) (hay sự tăng số oxi hoá) gọi là sự oxi hoá + Chất oxi hoá (Ox2) là chất nhận e (hay chất giảm số oxi hoá, chất bị khử)chuyển thành dạng khử liên hợp (Kh2) (hay sản phẩm bị khử). Sự nhận e (3) (hay sự giảm số oxi hoá) gọi là sự khử. Từ đó ta có thể hiểu PƯOK đơn giản như sau:
2. Sự oxi hoá : Kh1 → Ox1 + ne (4) Sự khử: Ox2 + ne → Kh2 (5) PT PƯOK Kh1 + Ox2 → Ox1 + Kh2 (6) Như vậy Ox1 và Kh1 hay Ox2 và Kh2 tạo những cặp oxi hoá – khử được kíhiệu là Ox/ Kh Ví dụ : Cu2+/ Cu ; Zn2+ / Zn ; Cl2 / 2Cl- ….. + Lợi ích của số oxi hoá: Đặc trưng cho pư oxi hoá – khử Mọi sự giảm số oxi hoá là sự khử + Thang số oxi hoá: Trên cùng một thang các số oxi hoá, người ta biểudiễn các trạng tháI oxi hoá khác nhau của cùng một nguyên tố + Tiên đoán những thuộc tính hoá học: Các thang số oxi hoá cho phépliên hệ số electron trao đổi với biến thiên số oxi hoá Một pư, trong đó sự oxi hoá và khử xảy ra đồng thời trên cùng mộtnguyên tố, gọi là pư dị liVD: Nước oxi già dị li thành nước và oxiH2O2 1/2 H2O2 + H2O2O-1 → O0 + O-21.3.2. Các phương pháp lập PTHH của PƯOK. + Thông thường lập PTHH của PƯOK ta thực hiện hai bước : Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng : Các chất phản ứng → các chất tạo thành. Bước 2: Chọn hệ số thích hợp đặt trước công thức hoá học của mỗi chấttrong sơ đồ phản ứng thể hiện sự bảo toàn nguyên tử mỗi nguyên tố hoá họctrong PƯHH. Bước này gọi là cân bằng phản ứng + Có 4 phương pháp lập phương trình PƯOK được đề cập đến trongchương trình hoá học phổ thông. Phương pháp Đại số (PPĐS) + Là phương pháp được áp dụng ở cấp THCS, khi học sinh chưa nghiêncứu về số oxi hoá. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc tổng số mol nguyên tửcủa mỗi nguyên tố hoá học không thay đổi trong PƯHH. Ví dụ: Lập PTHH của phản ứng có sơ đồ : t0 Fe3O4 + CO Fe + CO2
3. Bước 1: Đặt hệ số là các ẩn số a Fe3O4 + b CO → c Fe + d CO2 Bước 2: Thiết lập các phương trình bảo toàn nguyên tử của các nguyên tốhoá học. nguyên tố sắt : 3a = c (I) nguyên tố cacbon : b = d (II) nguyên tốt oxi : 4a + b = 2d (III) Bước 3: giải hệ phương trình đại số vừa thiết lập ở bước (2) tìm tỉ lệ a : b : c : d tối giản và nguyên. Từ đó chọn được hệ số thích hợp thế (II) vào(III) → 4a + d = 2d ⇔ 4a = d . (IV), (I), (II), (IV) → a: b : c : d = 1: 4 : 3 : 4. Bước 4: Viết hệ số vừa chọn vào trước CTHH trong PT Fe3O4 + 4 CO → 3 Fe + 4 CO2 Nhận xét: PPĐS là phương pháp thiết lập PƯHH chung, có thể áp dụngcho sơ đồ phản ứng hoá học bất kì, không phụ thuộc việc tính số oxi hoá. Trongmột số trường hợp, phương pháp này cho phép thiết lập PƯOK rất nhanh. Ví dụ:lập PTHH có sơ đồ sau: KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O. Nhận thấy Oxi chỉ có trong KMnO 4 (vế trái) và trong H2O (vế phải) có đơnchất Cl2 (vế phải) dùng PPĐS: cân bằng oxi → cân bằng H, K, Mn → cân bằng Cl 5sau cùng, ta được : KMnO4 + 8HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + 4H2O. 2→ Nhân cả 2 vế của PTHH trên với 2 ta được 2KMnO4 + 8HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O. + Trong một số PƯOK phức tạp phương pháp này trở nên phức tạp do cóquá nhiều ẩn hoặc có quá nhiều phương trình đồng thời chỉ áp dụng đượcphương pháp này khi đã biết rõ sơ đồ phản ứng. Phương pháp thăng bằng electron (PPTBe) Phương pháp này dựa trên nguyên tắc: Tổng số electron do chất khửnhường phải đúng bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận (ne cho = ne nhận)Ví dụ: Lập PTHH của PƯOK có sơ đồ sau: FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.
4. +2 +3 +3 +2 Fe O + H N O3 → Fe( NO 3 ) 3 + N O + H 2 O Bước 2: Viết quá trình oxi hoá, quá trình khử và cân bằng mỗi quá trình. Fe2+ → Fe+3 + 1e (1) ( quá trình oxi hoá) N+5 + 3 e → N+2 (2) ( quá trình khử). Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho : ne cho = ne nhận Hệ số của (1) là (3) ; Hệ số của (2) là 1. Bước 4: Đặt hệ số vừa chọn vào CTHH tương ứng, hoàn thành PTHH 3 FeO + 10 HNO3 → 3 Fe(NO3)3 + NO + 5 H2O Hệ số của N+5 trong HNO3 bằng tổng N+5 và N+2 ở vế trái được hiểu làtrong 10 N+5, chỉ có 1 N+5 đóng vai trò chất oxi hoá, còn 9 N+5 đóng vai trò tạomôi trường. Nhận xét PPTBe không những thiết lập được mọi PƯOK bất kì một cáchkhoa học mà còn chỉ rõ chất oxi hoá, sự khử; chất khử, sự oxi hoá . Từ PPTBe, ta còn ứng dụng trong giải các bài tập có đồng thời nhiềuPƯOK trên cơ sở sự bảo toàn electron. Tuy nhiên PPTBe không phân tích rõ bản chất của PƯOK trong dd chấtđiện li. Phương pháp thăng bằng ion – electron (PPTBIe) Phương pháp này cũng dựa trên nguyên tắc: Tổng số e chất khử nhường = Tổng số e chất oxi hoá nhận. Ví dụ: Lập PTHH của PƯOK có sơ đồ: NO2− + MnO4 + H + → NO3− + Mn 2 + ……. − Bước 1: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. +3 +7 +5 N O2 + Mn O4 + H + → N O3− + Mn+ 2 − − Bước 2: Viết quá trình oxi hoá, quá trình khử và cân bằng mỗi quá trình,theo nguyên tắc. + Viết đúng dạng tồn tại trong dd của chất oxi hoá, chất khử, sản phẩm bịkhử và bị oxi hoá + Xét đến sự tham gia của chất tạo môi trường bằng cách: thêm vào nửaphương trình khử hoặc nửa phương trình oxi hoá như sau: Thêm vào vế Thêm vào vế dư oxi thiếu oxi
5. môi trường axit hoặc sinh ra axit H+ H2O môi trường bazơ hoặc sinh ra bazơ H2O OH- Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho ne cho = ne nhận sau đó cộng 2 quátrình oxi hoá và khử ta được PT ion của phản ứng đã cho. +3 +5 5 N O2 + H 2O → N O3− + 2e + 2 H + − +7 2 Mn O4 + 8 H + + 5e → Mn 2 + + 4 H 2O − 5 NO2 + 2 MnO4 + 6 H + → 5 NO3− + 2 Mn 2 + + 3H 2O − − Nhận xét: Đây là phương pháp khoa học nhất để lập PTHH của PƯOKxảy ra trong dd chất điện li. Phương pháp này phân tích rõ: + Chất oxi hoá – sự khử ; chất khử – sự oxi hoá + Vai trò của môi trường trong PƯOK + Bản chất của PƯOK trong dd chất điện li.VD:II. Pin Galvani và sức điện động. Pt Nernst. + Khi PUOK tự xảy ra trong một dụng cụ đặc biệt có tên gọi là Pin Daniel- Jacobi có cấu tạo như hình 1, thì sinh ra dòng điện. Hoạt động của Pin Daniel -Jacobi + Tại bề mặt thanh kẽmcó quá trình oxi hoá: Zn → Zn2+ + 2e (1) + Tại bề mặt thanhđồng có quá trình khử: Cu2+ + 2e → Cu (2)
6. Nhờ điện kế xác định được dòng e theo dây dẫn đi từ thanh kẽm (anot)sang thanh đồng (catot) tạo ra dòng điện hoá học (ở mạch ngoài). Quá trình (1)xảy ra làm dd ZnSO4 tăng nồng độ Zn2+; quá trình (2) xảy ra làm dd CuSO4giảm nồng độ Cu2+. Điện tích trong hệ vẫn cân bằng nhờ sự chuyển dịch củadòng ion ở “mạch trong” theo sơ đồ: Zn2+ Cầu muối SO42- dd ZnSO4 NH4 NO3 dd CuSO4 – + NO 3 NH 4 Dòng electron có thể tự chuyển dịch từ cực kẽm sang cực đồng chứng tỏcó sự chênh lệch điện thế gây ra bởi khả năng oxi hoá khử khác nhau của 2 cặpoxi hoá khử tại 2 điện cực Zn2+/ Zn và Cu2+/ Cu. Rõ ràng cực đồng có điện thế dương hơn cực kẽm nên cực đồng có dấudương, cực kẽm có dấu âm. * Điện cực : Gồm một cặp oxi hoá – khử: – Điện cực loại I: Là điện cực gồm một thanh kim loại M nhúng trong ddMn+ (muối của M). Ví dụ : thanh kẽm nhúng trong dd ZnSO4 ta có điện cựcZn2+/Zn. – Điện cực loại II: Là điện cực gồm một thanh kim loại M được phủ mộthợp chất ít tan của M (muối hay hiđroxit) nhúng vào dd chất điện li có chứaanion của hợp chất ít tan đó. Ví dụ: điện cực calomen: Cl- / Hg2Cl2/ Hg. – Điện cực loại III: Gồm một thanh kim loại trơ (Pt hoặc Au) hay thanhthan chì nhúng trong dd chứa cả dạng oxi hoá và dạng khử của cặp oxi hoá khử.Ví dụ: (Pt) Fe3+/ Fe2+. – Điện cực Hiđro tiêu chuẩn: Một thanh platin phủ bột min platin trên bềmặt (để hấp phụ H2 và xúc tác quá trình oxi hoá – khử của cặp 2H+/ H2) nhúngvào dd axit có [H+] = 1M hay pH=0. Người ta bơm khí H2 vào bình đến khi ápsuất riêng phần của H2 là 1 atm, khi đó trên bề mặt thanh platin xuất hiện cặp oxihoá – khử: 2H+ + 2e H2 * Nửa pin: gồm một điện cực tiếp xúc với dây dẫn điện * Tế bào ganvani (galvania cell hay tế bào điện hoá) là tập hợp gồm 2nửa pin được nối với nhau bằng chất điện li hoặc màng ngăn xốp. * Pin: Một tế bào ganvani hoạt động như một máy phát điện.
7. + Sơ đồ pin: mỗi pin được sơ đồ hoá theo qui ước sau: – Viết điện cực âm bên trái, điện cực dương bên phải. Ví dụ: pin Zn – Cu: (-) Zn(r) Zn2+(aq) Cu2+(aq) Cu(r) (+) – Một gạch đứng ( ): biểu thị sự tiếp xúc giữa 2 pha khác nhau – Hai gạch đứng ( ): Biểu thị sự tiếp xúc giữa 2 chất điện li. – Điện cực trái (anot) luôn xảy ra quá trình oxi hoá (làm phát sinh dòngelectron) là cực âm. – Điện cực phải (catot): luôn xảy ra quá trình khử (tiêu hao dòng electron)là cực dương. – Chiều của dòng điện mạch ngoài: Dòng electron đi từ cực âm (anot ởbên trái) sang cực dương (catot ở bên phải) qua dây dẫn nối với mạch ngoài. * Suất điện động (vôn): hiệu điện thế cực đại của hai điện cực (có thểdùng điện kế để đo hiệu điện thế giữa 2 điện cực).2. Phương trỡnh Nernst về sức điện độngPư oxi hoá – khử xảy ra trong pin điện có thể được viết tổng quát:aOX1 + bKh2 cKh1 + dOX2Pt đẳng nhiệt Van’t Hoff áp dụng cho pư trên có dạng: a c .a d kh OX∆G = ∆G 0 + RTln 1 2 a a .a b OX Kh 1 2Khi pin làm việc trong đk thuận nghịch nhiệt động thỡ năng lượng của pư ∆ G sẽbằng công điện cực đại do pin sinh ra – ∆ G = A’max = nFE ( n là số electrontrao đổi giữa hai cặp oxi hoá – khử ; F là hằng số Faraday = 96500 culông(C)Ở đk chuẩn: ∆ G0 = -nFE0 là sức điện động chuẩnĐưa các giá trị ∆ G; ∆ G0 vào pt đẳng nhiệt Van’t Hoff trên, ta được: a c .a d 0 RT kh OXE=E – ln 1 2 (Đây là pt Nernst) nF a a .a b OX Kh 1 2Tại 250C, thay R=8,314J/Kmol; F=96500C(1C=1J/von.mol), ta được pt Nernst
9. + PƯOK xảy ra thuận lợi giữa dạng oxh mạnh và dạng khử mạnh do vậydựa vào thế điện cực ta có thể dự đoán chiều hướng của PƯOK. Khi hoạt độ của dạng oxh (Ox) và hoạt độ của dạng khử (Kh) khác 1 thìE M n + / M ≠ E M n + / M . Vì thế điện cực của cặp Ox – Kh không những phụ thuộc 0E0 mà còn phụ thuộc vào nồng độ của dạng Ox, Kh, môi trường, nhiệt độ khixảy ra phản ứng, sự phụ thuộc này được biểu hiện qua phương trình Nernst Hệ : Mn+ + ne → M (3) RT [ M n+ ] EM n+ / M = E M n+ / M + 0 ln (4) nF [M ] Thay các giá trị : R = 8,314 K-1.mol-1 (hằng số khí lí tưởng) T = 2980 K (Nhiệt độ Kenvin) F = 96500 C/mol (hằng số Farday) 0,059 [ M n + ] thì (4) trở thành: E M n+ / M = E 0 M n+ / M + lg (5) n [M ] Nếu M là chất rắn hoặc chất lỏng và tồn tại riêng trong một pha thì[M] =1. Mặt khác, khi trong nửa phản ứng có những thành phần khác với dạngoxi hoá và dạng khử liên hợp thì chúng cũng có mặt (với lũy thừa hệ số tỉ lượng)trong phương trình Nernst.Ví dụ: Hệ : MnO4− + 8H + + 5e → Mn 2 + + 4 H 2 O 0,059 [ MnO 4 ][ H + ]8 − Có : E MnO − / Mn 2 + =E 0 MnO4 / Mn 2 + − + lg (6) 4 5 [ Mn 2+ ] Hệ : [Ag(NH3)2]+ + 1e → Ag + 2NH3 + 0,059 [[ Ag ( NH 3 ) 2 ] ] Có: E[ Ag ( NH + = E[0Ag ( NH + + lg (7) 3 )2 ] / Ag 3 )2 ] / Ag 1 [ NH 3 ] 22.Dóy điện hoá và ý nghĩa+ Từ bảng các thế khử chuẩn ta thấy các kim loại đứng trên hiđro đều đẩy đượchiđro ra khỏi dd axit vỡ so với ion H+, ion kim loại có tính oxi hoá yếu hơnM + nH+ → Mn+ + n/2 H2Dựa vào thế khử chuẩn ta cũng thấy rằng một kim loại có thể đẩy được kim loạiđứng dưới nó ra khỏi hợp chất: Zn + Cu2+ → Zn2+ + CuHoặc: Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag
12. nF Từ (9) và (10) ta có : lnK = ∆E 0 (11) RT với : F = 96500 C/mol T = 298C R = 8,314 K-1.mol-1 Đổi ln sang lg n (11) trở thành lg K = ∆E 0 (12) 0,059 với ∆E = E P − ET 0 0 0 (13) (12) trở thành : n ( E P − ET ) 0 0 n lg K = ( E P − ET ) 0 0 (14) hay K = 10 0 , 059 0,059 Hằng số cân bằng (K) còn được xác định bằng cách: Xét phản ứng OK dạng tổng quát ở 250C: K1 = 10 nE1 0 / 0.059 Ox1 + ne Kh1 K 2 = 10 − nE2 / 0 ,059 0 Kh2 ne + Ox2 Ox1 + Kh2 Kh1 + Ox2 K = K 1 .K 2−1 (15) n Từ (15) ta có lg K = ( E10 − E2 ) 0 (16) 0,059 Ý nghĩa của hằng số cân bằng + Căn cứ vào giá trị của hằng số cân bằng K ta có thể dự đoán được chiềutự phát của PƯOK. Nếu K có giá trị càng lớn phản ứng xảy ra càng mạnh theochiều thuận. Nếu K có giá trị càng nhỏ, thì mức độ thuận nghịch của phản ứngcàng tăng. + Dựa vào giá trị của K ta có thể tính thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá -khử.
Bài Tập Cân Bằng Phản Ứng Oxi Hóa Khử
Bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử là dạng bài tập cơ bản và rất quan trọng đối với môn Hóa học THPT. Kiến Guru chia sẻ tới các em học sinh các phương pháp và dạng bài tập mẫu giúp các em nắm vững, giải nhanh các dạng bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử.
I. Phương pháp và ví dụ về bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử
1. Phương pháp
Nguyên tắc: Tổng số electron nhường = Tổng số electron nhận
Bước 1. Xác định số oxi hóa thay đổi thế nào.
Bước 2. Lập thăng bằng electron.
Bước 3. Đặt các hệ số tìm được vào phương trình phản ứng và tính các hệ số còn lại.
Lưu ý:
– Ta có thể cân bằng phản ứng oxi hóa – khử theo phương pháp tăng – giảm số oxi hóa với nguyên tắc: tổng số oxi hóa tăng = tổng số oxi hóa giảm.
– Phản ứng oxi hóa – khử còn có thể được cân bằng theo phương pháp ion–electron: ví dụ …
– Nếu trong một phương trình phản ứng oxi hóa – khử có nhiều nguyên tố có số oxi hóa cùng giảm (hoặc cùng tăng) mà:
+ Nếu chúng thuộc cũng một chất: thì phải đảm bảo tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử.
+ Nếu chúng thuộc các chất khác nhau: thì phải đảm bảo tỉ lệ số mol của các chất đó theo đề đã cho.
* Trường hợp đối với hợp chất hữu cơ:
– Trong trường hợp mà hợp chất hữu cơ trước và sau phản ứng có một nhóm nguyên tử thay đổi và một số nhóm không đổi thì nên xác định số oxi hóa của C trong từng nhóm rồi mới cân bằng.
– Trong trường hợp mà hợp chất hữu cơ thay đổi toàn bộ phân tử, nên cân bằng theo số oxi hóa trung bình của C.
2. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1. Cân bằng phản ứng:
CrS +
Hướng dẫn:
Bước 1. Xác định sự thay đổi số oxi hóa:
Cr+2 → Cr+3
S-2 → S0
N+5 → N+4
Bước 2. Lập thăng bằng electron:
Cr+2 → Cr+3 + 1e
S-2 → S0 + 2e
CrS → Cr+3 + S+0 + 3e
2N+5 + 1e → N+4
→ Có 1CrS và 3N.
Bước 3. Đặt các hệ số vừa tìm vào phản ứng và cân bằng phương trình phản ứng:
CrS + 6HNO3 → Cr(NO3)3 + 3N + S + 3O
Ví dụ 2. Cân bằng phản ứng trong dung dịch bazơ:
NaCr + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr
Hướng dẫn:
+ 4OH- → + 2H2O + 3e
Br2 + 2e → 2Br-
Phương trình ion:
2+ 8OH- + 3Br2 → 2CrO2-4 + 6Br- + 4H2O
Phương trình phản ứng phân tử:
2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O
Ví dụ 3. Cân bằng phản ứng trong dung dịch có O tham gia:
KMnO4 + H2O + K2SO3 → MnO2 + K2SO4
Hướng dẫn:
+ 3e + 2H2O → MnO2 + 4OH-
+ H2O → + 2H+ + 2e
Phương trình ion:
2 + H2O + 3 → 2MnO2 + 2OH- + 3
Phương trình phản ứng phân tử:
2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH
II. Bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử và hướng dẫn giải
Phần bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử bao gồm 5 câu hỏi có đáp án chi tiết thuộc các dạng khác nhau và 3 câu hỏi học sinh tự làm.
Cân bằng phản ứng oxi hóa khử được sử dụng trong hầu hết các dạng bài tập THPT và dàn trải xuyên suốt trong hầu hết các câu hỏi bài tập trong các đề thi Hóa học THPT. Vì vậy, các câu hỏi minh họa sau đây sẽ giúp học sinh dễ hình dung và nắm vứng các kĩ năng giải bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử.
1. Đề bài bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Câu 1. Cho phản ứng: FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2()2 + H2O. Cho biết hệ số cân bằng của FeSO4 và K2Cr2O7 lần lượt là bao nhiêu?
A. 5; 2 B. 6; 2 C. 6; 1 D. 8; 3
Câu 2. Cho phản ứng: Na2SO3 + KMnO4 + H2O → Na2SO4 + MnO2 + KOH
A. 4:3 B. 3:4 C. 3:2 D. 2:3
Câu 3. Cân bằng phản ứng sau:
Fe3O4 + HNO3 → Fe()3 + NO + H2O
Câu 4. Cân bằng phản ứng:
As2S3 + HNO3 + H2O → H3As+ NO + H2SO4
Câu 5. Cân bằng phản ứng:
FexOy + HNO3 → Fe()3 + NO + H2O
2. Đáp án
Câu 1: đáp án C
Câu 2: Đáp án C
Câu 3:
Câu 4:
Câu 5:
3. Bài tập tự làm
Câu 1. Hãy cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa – khử sau:
CH3CH2OH + K2Cr2O7 + H2SO4 → CH3COOH + Cr2()3 + K2SO4 + H2O
Câu 2. Xác định hệ số cân bằng của KMnO4 trong phản ứng sau:
S + KMnO4 + O → K2 + …Chọn đáp án đúng nhất
A. 2 B. 5 C. 7 D. 10
Câu 3. Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau bằng phương pháp thăng bằng e:
3 Dạng Bài Tập Cân Bằng Phản Ứng Oxi Hóa Khử Cơ Bản Nhất
Trong bài viết này Kiến Guru xin gửi tới bạn đọc 3 dạng bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử mà Kiến nhận thấy là cơ bản nhất và thường xuất hiện trong các bài kiểm tra thi cử.
I. Bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Dạng 1: Xác định loại phản ứng hóa học
1. Lý thuyết và Phương pháp giải
Phân biệt các loại phản ứng hóa học:
– Phản ứng hoá hợp : Là phản ứng hóa học, trong đó 2 hay nhiều chất hóa hợp với nhau tạo thành một chất mới. Tất cả phản ứng hoá hợp, số oxi hoá của các nguyên tố trong tự nhiên có thể thay đổi có thể không thay đổi.
– Phản ứng phân huỷ: Là phản ứng hóa học, trong đó một chất bị phân hủy thành 2 hay nhiều chất mới. Trong phản ứng phân huỷ, số oxi hoá của các nguyên tố có thể thay đổi hoặc không thav đổi.
– Phản ứng thế: Là phản ứng hóa học, trong đó nguyên tử của nguyên tố này ở dạng đơn chất thay thế nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất. Tất cả trong hoá học vô cơ tự nhiên, phản ứng thế đều cũng có sự thay đổi số oxi hoá , hóa trị của các nguyên tố.
– Phản ứng trao đổi: Là phản ứng hóa học, trong đó các hợp chất trao đổi nguyên tử hay nhóm nguyên tử với nhau. Tất cả trong các phản ứng trao đổi, số oxi hoá của các nguyên tố không thay đổi.
– Phản ứng oxi hóa khử: là phản ứng hóa học, trong đó có sự chuyển electron giữa các chất trong phản ứng hay phản ứng oxi hóa khử trong đó các chất đó sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tố.
2. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Phản ứng nào sau đây vừa là phản ứng hóa hợp, vừa là phản ứng oxi hóa – khử?
Hướng dẫn:
Nx: Đáp án A và B không có sự thay đổi số oxi hóa nên không phải là phản ứng oxi hóa khử. Còn lại đáp án C và D.
Phản ứng hóa hợp là phản ứng từ nhiều chất tham gia tạo thành 1 chất mới. Do đó loại đáp án C.
⇒ Chọn D
Ví dụ 2: Phản ứng nào sau đây vừa là phản ứng phân hủy, vừa là phản ứng oxi hóa – khử?
Hướng dẫn:
⇒ Chọn A
II. Bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Dạng 2: Xác định chất khử, chất oxi hóa trong phản ứng hóa học
1. Lý thuyết và Phương pháp giải
– Bước đầu tiên đó là hết xác định số oxi hóa.
Nếu trong phản ứng có chứa một hoặc nhiều nguyên tố có số oxi hóa thay đổi thì phản ứng đó thuộc loại oxi hóa – khử
– Các chất oxi hóa thường sẽ là các chất nhận e (ứng với số oxi hóa giảm)
– Các chất khử thường sẽ là các chất nhường e ( ứng với số oxi hóa tăng)
Cần nhớ: khử cho – O nhận
Tên của chất và tên quá trình ngược nhau
Chất khử là chất sẽ (cho e) – đó quá trình oxi hóa.
Chất oxi hóa là chất mà (nhận e) - đó là quá trình khử.
2. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Ta có phản ứng sau: Ca + Cl2 → CaCl2 .
Kết luận nào sau đây đúng?
A. Mỗi nguyên tử Ca nhận 2e.
B. Mỗi nguyên tử Cl nhận 2e.
C. Mỗi phân tử Cl2 nhường 2e.
D. Mỗi nguyên tử Ca nhường 2e.
Hướng dẫn:
Ca → Ca2+ +2e
Cl2 + 2.1e → 2Cl-
⇒ Chọn D
Ví dụ 2: Cho phản ứng sau: CaCO3 → CaO + CO2 , hãy đưa ra nguyên tố cacbon là chất :
A. Chỉ bị oxi hóa.
B. Chỉ bị khử.
C. Chất đó oxi hóa và cũng bị khử.
D. Không bị oxi hóa, cũng không bị khử.
Hướng dẫn:
C+4 → C+4
⇒ Chọn D
2FeCl3 + H2S → 2FeCl2 + S + 2HCl
A. chất oxi hóa. B. chất khử. C. Axit. D. vừa axit vừa khử.
Hướng dẫn:
Đáp án B
III. Bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Dạng 3: Cách xác định số oxi hóa của các nguyên tố
1. Lý thuyết và Phương pháp giải
– Quy tắc 1 : Số oxi hóa của các nguyên tố trong đơn chất bằng 0.
Ví dụ : Số oxi hóa của các nguyên tố Na, Fe, H, O, Cl trong đơn chất tương ứng Na, Fe, H2, O2, Cl2 đều bằng 0.
– Quy tắc 2 : Trong một phân tử, tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tố bằng 0. Theo quy tắc này, ta có thể tìm được số oxi hóa của một nguyên tố nào đó trong phân tử nếu biết số oxi hóa của các nguyên tố còn lại.
– Quy tắc 3 : Trong ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của nguyên tử bằng điện tích của ion đó. Trong ion đa nguyên tử, tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử trong ion đó bằng điện tích của nó.
Ví dụ : Số oxi hóa của Na, Zn, S và Cl trong các ion Na+, Zn2+, S2-, Cl- lần lượt là : +1, +2, –2, –1.
Tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tố trong các ion SO42-, MnO4-, NH4+ lần lượt là : –2, –1, +1.
Chú ý: Để biểu diễn số oxi hóa thì viết dấu trước, số sau, còn để biểu diễn điện tích của ion thì viết số trước, dấu sau.
Nếu điện tích là 1+ (hoặc 1–) có thể viết đơn giản là + (hoặc -) thì đối với số oxi hóa phải viết đầy đủ cả dấu và chữ (+1 hoặc –1).
Trong hợp chất, kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm luôn có số oxi hóa lần lượt là : +1, +2, +3.
2. Ví dụ minh họa
Ví dụ: Tìm số oxi hóa của kim loại Mn có trong ion MnO4- ?
Hướng dẫn:
Đặt số oxi hóa của chất Mn là x, ta có :
1.x + 4.( –2) = –1 → x = +7
Suy ra được số oxi hóa của Mn là +7.
Cập nhật thông tin chi tiết về Phản Ứng Oxi Hoá Khử, Cách Lập Phương Trình Hoá Học Và Bài Tập trên website Ictu-hanoi.edu.vn. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!