Hoá học 10 Bài 17: Phản ứng oxi hóa khử

a. Thí dụ 1: Phản ứng đốt cháy Magie với Oxi

Phương trình hóa học: 2Mg + O₂ → 2MgO

- Nhận xét:

+ Mg có số oxi hóa là 0, O có số oxi hóa là 0.

+ Sau phản ứng: Mg có số oxi hóa là + 2, O có số oxi hóa là -2.

+ Trong phản ứng này Mg nhường electron. Quá trình nhường electron của Mg là: Mg^o → Mg⁺² + 2e

- Kết luận: 

+ Quá trình Mg nhường electron gọi là quá trình oxi hóa Mg (sự oxi hóa Mg).

+ Mg đóng vai trò là chất khử.

+ Oxi đóng vai trò là chất oxi hóa.

b. Thí dụ 2: Phản ứng giữa CuO và khí H2

Phương trình hóa học: CuO + H₂ → Cu + H₂O

- Nhận xét:

+ Trước phản ứng: Cu có số oxi hóa là + 2 , O có số oxi hóa là – 2 và H có số oxi hóa là 0.

+ Sau phản ứng: Cu có số oxi hóa là 0, O có số oxi hóa là -2 và H có số oxi hóa là + 1.

Trong phản ứng này Cu nhận electron. Quá trình nhận electron của Cu²⁺ là: Cu⁺² + 2e → Cu^o

- Kết luận: 

+ Quá trình Cu²⁺ nhận electron gọi là quá trình khử Cu²⁺ (Sự khử Cu²⁺)

+ CuO đóng vai trò là chất oxi hóa.

+ H₂ đóng vai trò là chất khử.

c. Tổng kết

- Chất khử (chất bị oxi hóa) là chất nhường electron.

- Chất oxi hóa (chất bị khử) là chất thu electron.

- Quá trình oxi hóa (sự oxi hóa) là quá trình nhường electron.

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

d. Thí dụ 3: Natri cháy trong khí Clo

Phương trình hóa học: Na + Cl₂ → NaCl

- Nhận xét:

+ Trong phản ứng, nguyên tử Na nhường electron để trở thành Na⁺

+ Nguyên tử Cl thu electron để trở thành Cl^- 

+ Hai ion mang điện tích trái dấu này hút nhau tạo thành hợp chất ion NaCl. 

- Kết luận: Ở đây xảy ra đồng thời sự oxi hóa Na và sự khử Cl. Trong phản ứng này, cũng xảy ra sự nhường, sự thu electron và có sự thay đổi số oxi hóa.​

Na → Na⁺ + 1e 

Cl + 1e → Cl^-

e. Thí dụ 4: Hidro cháy với khí Clo

Phương trình hóa học: H₂ + Cl₂ → 2HCl

- Nhận xét:

+ Ở phản ứng này, mỗi nguyên tử H và mỗi nguyên tử Cl góp một electron để hình thành cặp electron chung tạo ra hợp chất cộng hóa trị có cực HCl. ​

+ Trong phân tử HCl, cặp electron chung bị hút lệch về phía nguyên tử Cl, do nguyên tử Cl có độ âm điện lớn hơn. 

+ Trong phản ứng có sự chuyển electron và có sự thay đổi số oxi hóa.

f. Thí dụ 5: Phản ứng phân hủy NH₄NO₃

Phương trình hóa học: NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O

- Nhận xét: 

​+ Ở phản ứng này, nguyên tử N^-3 nhường electron, còn nguyên tử N⁺⁵ nhận electron 

+ Như vậy, chỉ có sự thay đổi số oxi hóa của một nguyên tố.

g. Kết luận

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

- Khái niệm “chất” ở đây được hiểu theo nghĩa rộng, có thể là nguyên tử, phân tử hoặc ion.

- Sự nhường electron chỉ có thể xảy ra khi có sự nhận electron. Vì vậy, sự oxi hóa và sự khử bao giờ cũng diễn ra đồng thời trong một phản ứng oxi hóa khử.

- Trong phản ứng oxi hóa khử bao giờ cũng có chất oxi hóa và chất khử tham gia.

a. Cân bằng theo phương pháp thăng bằng electron

Nguyên tắc: tổng số electron do chất khử nhường phải đúng bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận.

Các bước lập phương trình hóa học:

- Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong phản ứng để tìm chất oxi hóa và chất khử.

- Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

- Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hóa và chất khử sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận.

- Bước 4: Đặt các hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hóa học.

b. Thí dụ 1: Phản ứng cháy của Phoppho trong Oxi

Phương trình phản ứng: P + O₂ → P₂O₅

- Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong phản ứng để tìm chất oxi hóa và chất khử.

\(\mathop P\limits^0  + \mathop {{O_2}}\limits^0  \to \mathop {{P_2}}\limits^{ + 5} \mathop {{O_5}}\limits^{ - 2} \)

P có số oxi hóa tăng từ 0 đến +5

O có số oxi hóa giảm từ 0 xuống -2

- Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

P^o → P⁺⁵ + 5e : Quá trình oxi hóa

O₂^o + 4e → 2O^-2 : Quá trình khử

- Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hóa và chất khử sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận.

- Bước 4: Đặt các hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hóa học.

Phương trình phản ứng: 4P + 5O₂ → 2P₂O₅

c. Thí dụ 2: Phản ứng giữa khí Cacbon monoxit (CO) khử Sắt (III) oxit ở nhiệt độ cao

Phương trình phản ứng: CO + Fe₂O₃  → Fe + CO₂

- Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong phản ứng để tìm chất oxi hóa và chất khử.

Phương trình phản ứng:

\(\mathop {F{e_2}}\limits^{ + 3} \mathop {{O_3}}\limits^{ - 2}  + \mathop {{\rm{ }}C}\limits^{ + 2} \mathop {{\rm{ }}O}\limits^{ - 2}  \to \mathop {Fe}\limits^0  + \mathop {{\rm{ }}C}\limits^{ + 4} \mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} \)

- Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Fe³⁺ + 3e → Fe^o : Quá trình khử

C^-2 → C⁺⁴ + 2e : Quá trình oxi hóa

- Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hóa và chất khử sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận.

- Bước 4: Đặt các hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hóa học.

Phương trình phản ứng: 3CO + Fe₂O₃ →  2Fe + 3CO₂

- Trong đời sống: Sự cháy của xăng dầu trong các động cơ đốt trong, sự cháy của than, củi, các quá trình điện phân, các phản ứng xảy ra trong pin, ắc quy...

- Trong sản xuất: các quá trình sản xuất hóa học như luyện gang, thép, luyện nhôm, sản xuất các hóa chất cơ bản như xút, axit clohđric, axit nitric, sản xuất phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, dược phẩm, v.v…

Bài 1. Tìm số oxi hóa của S trong phân tử H₂SO₄ ?

Hướng dẫn giải

Gọi số oxi hóa của S trong H₂SO₄ là x, ta có :

2.(+1) + 1.x + 4.(–2) = 0 → x = +6

Vậy số oxi hóa của S là +6.

Bài 2. Tìm số oxi hóa của Mn trong ion MnO₄^- ?

Hướng dẫn giải

Gọi số oxi hóa của Mn là x, ta có :

1.x + 4.( –2) = –1 → x = +7

Vậy số oxi hóa của Mn là +7.

Bài 1. Cho phản ứng: 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 giải

Ca → Ca²⁺+2e

Cl₂ + 2.1e → 2Cl^-

⇒ Chọn D

Bài 2. Trong phản ứng: CaCO₃ → CaO + CO₂ , nguyên tố cacbon

A. Chỉ bị oxi hóa.

B. Chỉ bị khử.

C. Vừa bị oxi hóa, vừa bị khử.

D. Không bị oxi hóa, cũng không bị khử.

Hướng dẫn giải

C⁺⁴ → C⁺⁴

⇒ Chọn D

Bài 3. Trong phản ứng: Cu + 2H₂SO_{4(đặc, nóng)} → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂ O, axit sunfuric

A. là chất oxi hóa.

B. vừa là chất oxi hóa, vừa là chất tạo môi trường.

C. là chất khử.

D. vừa là chất khử, vừa là chất tạo môi trường.

Hướng dẫn giải

S⁺⁶ → S⁺⁴ ⇒ H₂SO₄ đóng vai trò là chất oxi hóa

Mặt khác SO₄^2- đóng vai trò môi trường để tao muối CuSO₄

⇒ Chọn B

Bài 1. Cân bằng phản ứng:

FeS + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + N₂O + H₂SO₄ + H₂O

Hướng dẫn giải

Bước 1. Xác định sự thay đổi số oxi hóa:

Fe⁺² → Fe⁺³

S^-2 → S⁺⁶

N⁺⁵ → N⁺¹

Bước 2. Lập thăng bằng electron:

Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e

S^-2 → S⁺⁶ + 8e

FeS → Fe⁺³ + S⁺⁶ + 9e

2N⁺⁵ + 8e → 2N⁺¹

→ Có 8FeS và 9N₂O.

Bước 3. Đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại:

8FeS + 42HNO₃ → 8Fe(NO₃)₃ + 9N₂O + 8H₂SO₄ + 13H₂O

Bài 2. Cân bằng phản ứng trong dung dịch bazơ:

NaCrO₂ + Br₂ + NaOH → Na₂CrO₄ + NaBr

Hướng dẫn giải

CrO₂^- + 4OH^- → CrO₄^2- + 2H₂O + 3e

Br₂ + 2e → 2Br^-

Phương trình ion:

2CrO₂^- + 8OH^- + 3Br₂ → 2CrO₄^2- + 6Br^- + 4H₂O

Phương trình phản ứng phân tử:

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

Câu 1: Phản ứng giữa HNO₃ với FeO tạo khí NO. Tổng hệ số các chất sản phẩm trong phương trình hóa học của phản ứng này (số nguyên, tối giản) là?

Câu 2: Cho phản ứng: Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O.

Sau khi cân bằng phương trình hóa học của phản ứng, tỉ lệ các hệ số của HNO₃ và NO là?

Câu 3: Cho từng chất: Fe, FeO, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃, Fe3O₄, Fe₂O₃, Fe(NO₃)₂, Fe(NO₃)₃, FeSO₄, Fe₂(SO₄)₃, FeCO₃ lần lượt phản ứng với HNO₃ đặc, nóng. Số phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hóa khử là?

Câu 4: Khối lượng K₂Cr₂O₇ cần dùng để oxi hóa hết 0,6 mol FeSO₄ trong môi trường H₂SO₄ loãng dư là?

Câu 5: Cho KI tác dụng với KMnO₄ trong môi trường H₂SO₄, thu được 1,51 gam MnSO₄. Số mol I2 tạo thành và KI tham gia phản ứng là?

Câu 1: Cho phản ứng: 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.

Câu 2: Trong phản ứng: CaCO₃ → CaO + CO₂, nguyên tố cacbon

A. chỉ bị oxi hóa.

B. chỉ bị khử.

C. vừa bị oxi hóa, vừa bị khử.

D. không bị oxi hóa, cũng không bị khử.

Câu 3: Trong phản ứng: Cu + 2H₂SO_{4 (đặc, nóng)} → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O, axit sunfuric

A. là chất oxi hóa.

B. vừa là chất oxi hóa, vừa là chất tạo môi trường.

C. là chất khử.

D. vừa là chất khử, vừa là chất tạo môi trường.

Câu 4: Chất nào sau đây trong các phản ứng chỉ đóng vai trò là chất khử?

A. cacbon

B. kali

C. hidro

D. hidro sunfua

Câu 5: Cho phương trình ion thu gọn: Cu + 2Ag⁺ → Cu²⁺ + 2Ag.

Kết luận nào sau đây sai?

A. Cu²⁺ có tính oxi hóa mạnh hơn Ag⁺.

B. Cu có tính khử mạnh hơn Ag.

C. Ag⁺ có tính oxi hóa mạnh hơn Cu²⁺.

D. Cu bị oxi hóa bởi ion Ag⁺.

Sau bài học cần nắm:

• Khái niệm Chất oxi hóa, chất khử, Sự oxi hóa, sự khử, Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong phương trình hóa học.
• Định nghĩa về Phản ứng oxi hóa khử, các bước tiến hành lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử theo phương pháp thăng bằng electron.