SGK Hóa Học 10 - Bài 17. Phản ứng oxi hóa - khử

Chương
Sự oxi hoá. sự khứ. chất oxi hoá. chất khứ và phản ứng oxi hoá - khử là gì ?
Dấu hiệu nào giúp ta nhận biết phản ứng oxi hoá - khừ ?
Muốn lập phưong trình hoá học của
phản ứng oxi hoá - khử ta phải làm thế nào ?
Dựa vào số oxi hoá ta có thể chia các phản ứng vô cơ thành mấy loại ?
Phản ứng oxi hoá - khử xảy ra khi đốt cháy nhiên liệu, tạo ra năng lượng đẩy con tàu bay vào vũ trụ
PHẢN ÚNG 0X1 HOÁ - KHỨ
Sự oxi hoá, sự khứ, chất oxi hoá, chất khứ và phản ứng oxi hoá - khứ là gì ?
Cách lập phương trình hoá học cúa phán ứng oxi hoá - khứ.
- ĐỊNH NGHĨA
Thí dụ 1. Khi đốt cháy magie trong không khí, xảy ra sự oxi hoá magie. Phản ứng được biểu diễn bằng phương trình hoá học :
00 +2-2
2Mg + 02 —>	2MgO	(1)
Ta xác định số oxi hoá của magie trước và sau phản ứng. Trước phản ứng, magie có số oxi hoá 0, sau phản ứng có số oxi hoá +2.
Ở phản ứng này, Mg nhường electron :
0 +2 M g —>	Mg + 2e
Quá trình Mg nhường electron là quá trình oxi hoá Mg (sự oxi hoá Mg).
Thí dụ 2. Sự khử CuO bằng Họ xảy ra theo phản ứng :
+2-2 0	0 +1 -2
Cuỏ + H2 —>	Cu + H2O	(2)
Ta xác định số oxi hoá của đồng trước và sau phản ứng. Trước phản ứng, đồng có số oxi hoá +2 (trong CuO), sau phản ứng có số oxi hoá 0.
+2
Ớ phản ứng này, Cu thu electron :
+2 0
Cu + 2e —>	Cu
+2 +2 +2
Quá trình Cu thu electron gọi là quá trình khử Cu (sự khử Cu).
ờ phản ứng (1), oxi là chất oxi hoá, magie là chất khử. ở phản ứng (2), CuO là chất oxi hoá, hiđro là chất khử. Tóm lại :
Chất khử (chất bị oxi hoá) là chất nhường electron.
Chất oxi hoá (chất bị khử) là chất thu electron.
Quá trình oxi hoá (sự oxi hoá) là quá trình nhường electron.
Quá trình khử (sự khử) là quá trình thu electron.
Ta xét các phản ứng không có oxi tham gia.
Thí dụ 3. Natri cháy trong khí clo tạo ra natri clorua (NaCl) theo phản ứng :
2 X le
f—ĩ
00 +1-1 2Na + Cl2	> 2Na+ + 2cr 	> 2NaCl	(3)
Trong phản ứng trên, nguyên tử natri nhường electron biến thành ion Na+, nguyên tử clo thu electron biến thành ion cr. Hai ion mang điện tích trái dấu này hút nhau tạo thành hợp chất ion NaCl. ớ đây xảy ra đồng thời sự oxi hoá natri và sự khử clo. Trong phản ứng (3) cũng xảy ra sự nhường, sự thu electron và có sự thay đổi số oxi hoá.
Thí dụ 4. Khí hiđro cháy trong khí clo tạo ra khí hiđro clorua HC1, phản ứng được biểu diễn bằng phương trình hoá học :
0 0 +1 -1.
H2+C12	—>	2HC1	(4)
Ớ phản ứng này, mỗi nguyên tử H và mỗi nguyên tử C1 góp một electron để hình thành cặp electron chung tạo ra hợp chất cộng hoá trị có cực HC1. Trong phân tử HC1, cặp electron chung bị hút lệch về phía nguyên tử Cl, do nguyên tử C1 có độ âm điện lớn hơn. Trong phán ứng (4) có sự chuyển electron và có sự thay đổi số oxi hoá.
Thí dự 5. Khi đun nóng, NH4NO3 phân huỷ theo phản ứng sau :
Ớ phản ứng này, nguyên tứ N nhường electron, còn nguyên tử N thu electron. Như vậy, chỉ có sự thay đổi số oxi hoá của một nguyên tố.
Các phản ứng (1), (2), (3), (4), (5) đều có chung bản chất, đó là sự chuyển electron giữa các chất tham gia phản ứng, chúng đều là phản ứng 0X1 hoá - khử.
Như vậy :
Phản ứng oxi hoá - khử là. phản ứng hoá học, trong đó có sự chuyển electron giữa các chất( 1) phản ứng, hay phản ứng oxi hoá - khử là phản ứng hoá học trong đó có sự thay đổi số oxi hoá của một số nguyên tố.
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 oxi hoá - khử. Trong phản ứng oxi hoá - khử bao giờ cũng có chất oxi hoá và chất khử tham gia.
- LẬP PHƯƠNG TRÌNH HOÁ HỌC CỦA PHẢN ỨNG OXI HOÁ - KHỬ
Giả sử ừong phản ứng oxi hoá - khử, chất khử nhường hẳn electron cho chất oxi hoá, ta có thể cân bằng phương trình hoá học của phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc : Tổng số electron do chất khử nhường phải đúng bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận.
Thí dụ 1. Lập phương trình hoá học của phản ứng p cháy trong 02 tạo ra P2O5 theo sơ đồ phản ứng :
p + o2 —> P2O5
Bước 1. Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trong phản ứng để tìm chất oxi hoá và chất khử :
00	+5-2
p + 02	> P2O5
Số oxi hoá của p tăng từ 0 đến +5 : p là chất khử.
Số oxi hoá của oxi giảm từ 0 đến -2 : 09 là chất oxi hoá.
Bước 2. Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình :
+5
p + 5e
(quá trình oxi hoá)
0
oọ + 4e
-2
20
(quá trình 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 :
x4
X 5
0
P
0
02 + 4e
+5
P + 5e
-2 2 0
(l) Khái niệm “chất” ở đây được hiểu theo nghĩa rộng, có thế là nguyên tử, phân tử hoặc ion.
Bước 4. Đặt các hệ số của chất oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng, từ đó tính ra hệ số của các chất khác có mặt trong phương trình hoá học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.
4P +	5O2 	>	2P2O5
Thí dụ 2. Lập phương trình hoá học của phản ứng khí cacbon monooxit khử sắt(III) oxit ở nhiệt độ cao thành sắt và cacbon đioxit theo sơ đồ phản ứng :
Fe2O3 + CO —>	Fe + COọ
Bước 1. Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trong phản ứng .để tìm chất oxi hoá và chất khử :
+3 -2	+2-2	Ó +4-2
Fe2O3 + CO —>	Fe + CO2
+3
SỐ oxi hoá của sắt giảm từ +3 đến 0 : Fe (trong Fe2O3) là chất oxi hoá.
+2
SỐ oxi hoá của cacbon tăng từ +2 đến +4 : c (trong CO) là chất khử.
Bước 2. Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử :
+3
Fe + 3e
+2
c
0
Fe
+4
c + 2e
(quá trình khử)
(quá trình oxi hoá)
Bước 3. Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hoá và chất khử :
+3
Fe + 3e
+2
c
0
Fe
+4
c + 2e
Bước 4. Đặt các hệ số của chất oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hoá học :
FeọO3 + 3CO 	> 2Fe + 3COo
6-HOÁHỌC 10-A
Ill	- Ý NGHĨA CỦA PHẢN ÚNG 0X1 HOÁ - KHỬ TRONG THỰC TIỄN
Phản ứng oxi hoá - khử là loại phản ứng hoá học khá phổ biến trong tự nhiên và có tầm quan trọng trong sản xuất và đời sống.
Trong đời sống, phần lớn năng lượng ta dùng là năng lượng của phản ứng oxi hoá - khử. Sự cháy của xăng dầu trong các động CO' đốt trong, sự cháy của than, củi, các quá trình điện phân, các phản ứng xảy ra trong pin, ăc quy,... đều là quá trình oxi hoá - khử.
Trong sản xuất, nhiều phản ứng oxi hoá - khử là cơ sở của các quá trình sản xuất hoá học như luyện gang, thép, luyện nhôm, sản xuất các hoá chất cơ bản như xút, axit clohiđric, axit nitric, sản xuất phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, dược phẩm, v.v...
BÀI TẬP
1. Cho các phản ứng sau :
2HgO
t°
2Hg	+
°2
CaCO3
t°
CaO +
co2
2AI(OH)3
t°
AI2O3 +
3H2O
2NaHCO3
t°
Na2CO3 +
co2 + h20
Phản ứng nào là phản ứng oxi hoá - khử ?
Cho các phản ứng sau :
4NH3 + 5O2	-£-» 4N0 + 6H2O
2NH3 + 3CI2	> N2 + 6HCI
c. 2NH3 + 3CuO	3Cu + N2 + 3H2O
D. 2NH3 + H2O2 + MnSO4 	> MnO2 + (NH4)2SO4
ở phản ứng nào NH3 không đóng vai trò chất khử ?
6-HOÁHỌC 10-B
Trong sô các phản ứng sau :
HNO3 + NaOH 	>	NaNO3 + H2O
N2O5 + H2O 	>	2HNO3
c. 2HNO3 + 3H2S 	>	3S + 2NO + 4H2O
D. 2Fe(OH)3	Fe2O3 + 3H2O
Phản ứng nào là phản ứng oxi hoá - khử ?
Trong phản ứng :
3NO2 + H2O 	> 2HNO3 + NO
NO2 đóng vai trò
là chất oxi hoá.
là chất khử.
c. là chất oxi hoá, nhưng đồng thời cũng là chất khử.
D. không là chất oxi hoá và cũng không là chất khử.
Chọn đáp án đúng.
Phân biệt chất oxi hoá và sự oxi hoá, chất khử và sự khử. Lấy thí dụ để minh hoạ.
Thế nào là phản ứng oxi hoá - khử ? Lấy ba thí dụ.
Lập phương trình hoá học của các phản ứng oxi hoá - khử sau đây theo phương pháp thăng bằng electron :
Cho MnO2 tác dụng với dung dịch axit HCI đặc, thu được MnCI2, Cl2 và H2O.
Cho Cu tác dụng với dung dịch axit HNO3 đặc, nóng thu được Cu(NO3)2, NO2 và H2O.
Cho Mg tác dụng với dung dịch axit H2SO4 đặc, nóng thu được MgSO4, s và H2O.
. Cần bao nhiêu gam đồng để khử hoàn toàn lượng bạc có trong 85 ml dung dịch AgNOg 0,15M ?