Chuyên đề Hóa học Lớp 10: Phản ứng Oxi hóa khử - Anh Đào

Nội dung text: Chuyên đề Hóa học Lớp 10: Phản ứng Oxi hóa khử - Anh Đào

1. phản ứng oxi hoá khử Cân bằng phương trình phản ứng oxi hoá khử I-Định nghĩa: Phản ứng oxi hoá-khử là phản ứng cú 1 chất cho e, 1 chất nhận e hoặc cú sự thay đổi số oxi húa của cỏc nguyờn tố. Ví dụ: Na - 1e = Na+ Cl + 1e = Cl S + 2e = S2- II-Các khái niệm: Chất oxi hoá là chất nhận electron của chất khác. Chất khử là chất nhường electron cho chất khác. Quá trình oxi hoá (hay sự oxi hoá) là quá trình xảy ra sự mất electron. Quá trình khử (hay sự khử) là quá trình xảy ra sự nhận electron. Một chất chỉ có thể nhường eletron khi có mặt một chất nhận eletron. Vì vậy trong phản ứng oxi hoá - khử, sự oxi hoá và sự khử bao giờ cũng diễn ra đồng thời. Nhớ mẹo: Khử tăng - O giảm Chất khử là chất tăng số oxh – Chất oxi húa là chất giảm số oxh 0 0 + - Ví dụ: 2Na + Cl2  2Na Cl Chất khử Chất oxi hoá. Sự oxi hoá (hoặc quá trình oxi hoá): Na0  Na+ + 1e Sự khử (hoặc quá trình khử): Cl0 + 1e  Cl III-Cách cân bằng phương trình phản ứng oxi hoá- khử: 1-Số oxi hoá: Số oxi hoá là điện tích của nguyên tử trong phân tử với giả định rằng các cặp electron chung chuyển hẳn về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn. 2-Qui tắc xác định số oxi hoá: a-Số oxi hoá của nguyên tử trong phân tử đơn chất luôn luôn bằng 0. b-Trong phân tử hợp chất, tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử bằng 0. c- +Với các ion đơn nguyên tử, số oxi hoá bằng điện tích của ion đó. +Với các ion đa nguyên tử, tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử bằng điện tích của ion. d-Trong các hợp chất: +Số oxi hoá của H là +1 ( trừ trường hợp các hiđrua kim loại NaH, CaH2 hiđro có số oxi hoá là -1). +Số oxi hoá của Na, K, Ag là +1; của Mg, Ca, Ba, Zn là +2; của Al là +3. + Số oxi hoá của oxi là -2 (trừ trường hợp các peoxit H2O2 , Na2O2 , BaO2 , số oxi hoá của oxi là -1, trong OF2 số oxi hoá của oxi là +2). Chú ý: Dựa vào số oxi hoá của một nguyên tố trong một chất, có thể dự đoán chất oxi hoá, chất khử. Khi một nguyên tố có số oxi hoá cao nhất thì chỉ có thể có tính oxi hoá mà không thể có tính khử. Ví dụ: KMnO4 , HClO4 , H2SO4 , K2Cr2O7 , HNO3 , Khi một nguyên tố có số oxi hoá thấp nhất thì chỉ có thể có tính khử mà không thể có tính oxi hoá. Ví dụ: HI, HBr, HCl, H2S, NH3 Khi một nguyên tố có số oxi hoá trung gian, tuỳ thuộc vào điều kiện (phản ứng với chất nào) mà thể hiện tính oxi hoá hay tính khử. Ví dụ: + 4e 2e 0 (+4) (+6) 2 S  SO2  SO4 2H2S + SO2  3S + 2H2O SO2 + Br2 + 2H2O  H2SO4 + 2HBr Tính số electron trao đổi (nhường hoặc thu) của một nguyên tố trong phản ứng Số electron trao đổi = Số oxi hoá lớn - Số oxi hoá bé Ví dụ: HNO3  N2O : 2N+5 + 8e = 2N+1 (Số electron trao đổi: 2 (5 1) = 8). GV: Anh Đào Chuyờn đề: Phản ứng oxi húa – khử 1
2. HNO3  NxOy : 2y xN+5 + (5x 2y)e = xN+2y/x (Số electron trao đổi: x (5 ) = (5x 2y). x 3-Các bước cân bằng phương trình phản ứng oxi hoá - khử theo phương pháp thăng bằng e B1: Xỏc định tất cả số oxi húa của cỏc nguyờn tố trong PTHH. B2: Viết cỏc quỏ trỡnh cho và nhận electron. B3: Tỡm BSCNN sao cho số e bỏ ra = số e thu vào. B4: Điền cỏc hệ số vào phương trỡnh. B5: Hoàn thành phương trình ở dạng phân tử và kiểm tra lại. Ví dụ: Cân bằng phương trình phản ứng oxi hoá khử sau: a/ KMnO4 + FeSO4 + H2SO4  MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 2 Mn+7 + 5e = Mn+2 5 2Fe+2 = 2Fe+3 + 2e 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O b/ Al + HNO3 (loãng)  Al(NO3)3 + N2O + H2O 3 2N+5 + 8e = 2N+1 8 Al0 3e = Al+3 8Al + 30HNO3 (loãng) = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O 4-Trường hợp một phân tử có nhiều nguyên tố thay đổi số oxi hoá, có thể cân bằng theo số oxi hoá riêng của từng nguyên tố (cần chú ý đến tỉ lệ số nguyên tử các nguyên tố trong phân tử) hoặc cân bằng theo số electron 1 phân tử chất trao đổi. As2S3 + HNO3 loãng + H2O  H3AsO4 + H2SO4 + NO 28 N+5 + 3e = N+2 . 2As+3 - 4e = 2As+5 3 3S 2 - 24e = 3S+6 (- 28e) 0 +5 +6 Hoặc: (As2S3) - 28e = 2As + 3S (- 28e) 3As2S3 + 28HNO3 loãng + 4H2O  6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO * Trong trờng hợp một phân tử có nhiều nguyên tố thay đổi số oxi hoá, nên áp dụng: Trong phân tử tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tố bằng 0, tính số electron trao đổi cho 1 phân tử sẽ đơn giản hơn tính số oxi hoá riêng của từng nguyên tố. 0 0 Ví dụ: (As2S3) ; (Fe S2) 5-Trường hợp phản ứng tạo ra nhiều sản phẩm (của sự oxi hoá hay sự khử) trong đó có nhiều số oxi hoá khác nhau thì có thể viết riêng từng phản ứng đối với từng sản phẩm rồi viết gộp lại sau khi đã nhân với hệ số tỉ lệ theo đề bài cho hoặc viết các nửa phản ứng riêng rồi nhân với hệ số theo đề bài cho. Ví dụ- Cân bằng phương trình phản ứng sau: Fe + HNO3 loãng  Fe(NO3)3 + N2 + N2O + H2O Biết tỉ khối của hỗn hợp khớ so với H2 là 20 Giải: N2 (28) 4 1 40 = N2O (44) 12 3 Các phản ứng riêng: 10Fe + 36HNO3 = 10Fe(NO3)3 + 3N2 + 18H2O (1) 8Fe + 30HNO3 = 8Fe(NO3)3 + 3N2O + 15H2O (2) Để có tỉ lệ trên ta nhân phương trình (2) với 3 rồi cộng hai phương trình, ta có: 34Fe + 126HNO3 loãng = 34Fe(NO3)3 + 3N2 + 9N2O + 63H2O Hoặc viết các nửa phản ứng riêng: Fe + HNO3 loãng  Fe(NO3)3 + N2 + N2O + H2O 34 Fe0 = Fe+3 + 3e +5 0 . 2N + 1. 2.5e = N2 (+34e) 3 3N+5 + 3.2.4e = 3N+2 34Al + 126HNO3 loãng = 34Al(NO3)3 + 3N2O + 9NO + 63H2O GV: Anh Đào Chuyờn đề: Phản ứng oxi húa – khử 2
3. Bài tập vận dụng 1. Mg + HNO3  Mg(NO3)2 + NO + H2O 2. Al + H2SO4  Al2(SO4)3 + S + H2O 3. Al + HNO3  Al(NO3)3 + N2 + H2O 4. Fe + HNO3  Fe(NO3)3 + N2O + H2O 5. Al + HNO3  Al(NO3)3 + N2 + H2O 6. Al + HNO3  Al(NO3)3 + NH4NO3 + H2O 7. FeO + HNO3  Fe(NO3)3 + N2O + H2O 8. FeCO3 + HNO3  Fe(NO3)3 + N2 + CO2 + H2O 9. S + HNO3  H2SO4 + NO 10. P + KClO3  P2O5 + KCl 11. KClO3  KCl + O2 12. NH3 + O2  N2 + H2O 13.I 2 + HNO3  HIO3 + NO + H2O 14. FeSO4 + KMnO4 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O 15.H 2SO4 + HI  I2 + H2S + H2O 16. Fe2O3 + H2  Fe + H2O 17.NO 2 + O2 + H2O  HNO3 18.NO 2 + NaOH  NaNO3 + NaNO2 + H2O 19. KMnO4 + HCl  KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O 20. MnO2 + HCl  MnCl2 + Cl2 + H2O 21. KClO3 + HCl  KCl + Cl2 + H2O 22.K 2Cr2O7 + HCl  KCl + CrCl3 + Cl2 + H2O 23.H 2SO4 + P  H3PO4 + SO2 + H2O 24. HNO3 + P  H3PO4 + NO2 + H2O 25. Fe3O4 + HNO3  Fe(NO3)3 + NO + H2O 26. HNO3 + P + H2O  H3PO4 + N2O 27. Fe3O4 + HNO3  Fe(NO3)3 + NO2+ H2O 28. Fe3O4 + HNO3  Fe(NO3)3 + N2O+ H2O 29. Fe3O4 + HNO3  Fe(NO3)3 + N2 + H2O 30. Fe3O4 + HNO3  Fe(NO3)3 + NH4NO3+ H2O 31. Fe3O4 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + S + H2O 32. Fe3O4 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + H2S + H2O 33. Fe3O4 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 34.H 2S + KMnO4 +H2SO4  S + K2SO4 + MnSO4 +H2O 35. FeSO4 +K2Cr2O7 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O 36.C 2H4 + KMnO4 + H2O  C2H6O2 + KOH +MnO2 37.C 8H8 + KMnO4 + H2O  C8H10O2 + KOH + MnO2 38.C 2H4O + Cu(OH)2 + NaOH  C2H3O2Na + Cu2O +H2O 39.CH 2O + Cu(OH)2 + NaOH  Na2CO3 + Cu2O +H2O 40. MnO2 + K2MnO4 + H2SO4  KMnO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 41. Cl2 + KOH  KCl + KClO3 + H2O 42.NO 2 + NaOH  NaNO3 + NaNO2 + H2O 43. FeS2 + HNO3  Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO + H2O 44. FeS2 + HNO3  Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2 + H2O GV: Anh Đào Chuyờn đề: Phản ứng oxi húa – khử 3
4. 45. FeS2 + HNO3  Fe(NO3)3 + H2SO4 + N2O + H2O 46. FeS2 + HNO3  Fe(NO3)3 + H2SO4 + N2 + H2O 47. Cu2S + HNO3  Cu(NO3)2 + H2SO4 + NO + H2O 48. Cu2S + HNO3  Cu(NO3)2 + H2SO4 + NO2 + H2O 49. Cu2S + HNO3  Cu(NO3)2 + H2SO4 + N2O + H2O 50. Al + HNO3  Al(NO3)3 + NO + NO2 + H2O 51. Cu2S + HNO3  Cu(NO3)2 + H2SO4 + N2 + H2O; 52. Fe + HNO3  Fe (NO3)3 + N2 + N2O + H2O 53. R + HNO3  R(NO3)n + NO + H2O 54.M 2CO3 + HNO3  M(NO3)n + N2O + CO2 +H2O 55. MnBr2 + Pb3O4 + HNO3  HMnO4 + Br2 + Pb(NO3)2 + H2O 56. CrI3 + KOH +Cl2  K2CrO4 + KIO4 + KCl + H2O 57. CuO + NH3  N2 + Cu + H2O Bài 1: Cho kim loại Mg vào HNO 3 tạo thành hỗn hợp khớ gồm: NO, N 2O , cho biết tỉ khối của hỗn hợp khớ d hỗn hợp/Hidro = 20,6875. Viết phương trỡnh. Bài 2: Cho kim loại Al vào H 2SO4 (đặc, núng) tạo thành hỗn hợp khớ gồm: SO 2, H2S , cho biết tỉ khối của hỗn hợp khớ d hỗn hợp/Hidro = 22,625. Viết phương trỡnh. Bài 3: Cho kim loại Fe vào HNO 3 tạo thành hỗn hợp khớ gồm: N 2, N2O , cho biết tỉ khối của hỗn hợp khớ d hỗn hợp/Hidro = 21,2. Viết phương trỡnh. Bài 4: Cho kim loại Fe vào HNO3 tạo thành hỗn hợp khớ gồm: NO và khớ D , cho biết tỉ khối của hỗn hợp khớ d hỗn hợp/Hidro = 22,8. Tỡm khớ D và viết phương trỡnh. Bài 5: Cho kim loại Al vào HNO 3 tạo thành hỗn hợp khớ gồm: N 2, N2O , cho biết tỉ khối của hỗn hợp khớ d hỗn hợp/Hidro = 21. Viết phương trỡnh. Bài 6: Cho 2,7 gam Al vào dung dịch HNO3. Tớnh VN2O thu được (đktc) GV: Anh Đào Chuyờn đề: Phản ứng oxi húa – khử 4