Nghiên cứu phản ứng oxi hoá - khử trong chương trình hoá học phổ thông

7/31/2019 Nghiên cứu phản ứng oxi hoá - khử trong chương trình hoá học phổ thông

http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-phan-ung-oxi-hoa-khu-trong-chuong-trinh-hoa-hoc 1/72

1

MỤC LỤC

Phụ lục bìa…………………………………………………………………………...i

Lờ i cam ñoan …………………………………………………………………….....iiLờ i cảm ơ n……………………………………………………………………….…iii

Mục lục ……………………………………………………………………………..1

Danh mục các cụm từ viết tắt……………………………………………………….3

MỞ ðẦU……………………………………………………………………………4

CHƯƠ NG 1 : CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ðỀ NGHIÊN CỨ U

1.1. Khái quát về phản ứng hóa học………………………………………………..71.1.1.Khái niệm phản ứng hóa học………………………………………………7

1.1.2. Các loại phản ứng hóa học……………………………………………….7

1.2. Phản ứng oxi hóa - khử………………………………………………………...9

1.2.1. Một số khái niệm ………………………………………………………..9

1.2.2. Các phươ ng pháp cân bằng phản ứng oxi hóa - khử……………………15

1.2.3. Ý ngh ĩ a và tầm quan trọng của phản ứng oxi hóa - khử……………......22

CHƯƠ NG 2PHẢN Ứ NG OXI HÓA –KHỬ TRONG CHƯƠ NG TRÌNH

HÓA HỌC PHỔ THÔNG

2.1. Phản ứng oxi hóa - khử trong chươ ng trình hoá học phổ thông ……………..24

2.1.1. Phản ứng oxi hóa - khử trong chươ ng trìnhtrung học cơ sở …..………..24

2.1.2. Phản ứng oxi hóa – khử trong chươ ng trình trung học phổ thông……...27

2.2. Phản ứng oxi hóa- khử…………………………………………………….....30

2.2.1. Nội dung phản ứng oxi hóa – khử trong hóa học vô cơ ……………….....30

2.2.2. Nội dung phản ứng oxi hóa – khử trong hóa học hữu cơ ………………...32

2.3. Vận dụng phản ứng oxi hóa - khử trong dạy hóa học phổ thông…………....38

2.3.1. Sử dụng các khái niệm phản ứng oxi hóa - khử trong dạy tính chất

hóa học của các chất……………………………………………………………...38

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com

http://www.docudesk.com/

http://www.docudesk.com/



2

2.3.2. Sử dụng các khái niệm phản ứng oxi hóa - khử ñể giải bài tập……..........43

2.3.3. Sử dụng kiến thức phản ứng oxi hoá - khử ñể giải thích tính chất các chất,

các hiện tượ ng hóa học có liên quan trong thực tiễn………………………….......59

KẾT LUẬN VÀ ðỀ XUẤT

1. Kết luận chung ………………………………………………………………...64

2. Ý kiến ñề xuất………………………………………………………………....64

Tài liệu tham khảo………………………………………………………………...65

Phụ lục…………………………………………………………………………...- p1-




3

DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

CTðG : Công thức ñơ n giản

CTPT : Công thức phân tử

ðktc : ðiều kiện tiêu chuẩn

GV : Giáo viên

HD : Hướ ng dẫn

HS : Học sinh

SGK : Sách giáo khoa

Soh : Số oxi hoá

THCS : Trung học cơ sở

THPT : Trung học phổ thông

PTHH : Phươ ng trình hóa học.




4

MỞ ðẦU

1. Lý do chọn ñề tài

- Xuất phát từ yêu cầu của sự nghiệp giáo dục, thực trạng giảng dạy bộ môn hóa học

ở cấp trung học phổ thông ñòi hỏi ngườ i giáo viên không ngừng nâng cao năng lực

chuyên môn, ñổi mớ i phươ ng pháp dạy học nhằm giúp học sinh tiếp thu tri thức một

cách tốt nhất.

- Phản ứng oxi hóa - khử là loại phản ứng quan trọng và xuyên suốt trong chươ ng

trình hóa học phổ thông. Kiến thức về phản ứng oxi hoá - khử ñượ c vận dụng phổ

biến trong dạy học cũng như trong ñờ i sống.

Vậy, phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng thế nào? Phân loại chúng trong hóa học vô

cơ , hữu cơ ra sao? So sánh sự khác nhau cơ bản giữa phản ứng oxi hóa – khử và các

phản ứng khác; làm thế nào có thể nhận biết ñượ c phản ứng oxi hóa – khử và các

phản ứng thông thườ ng cũng như các bướ c lập phươ ng trình phản ứng. Tầm quan

trọng của phản ứng oxi hóa – khử, phản ứng oxi hóa - khử ñượ c nghiên cứu và phát

triển như thế nào từ chươ ng trình trung học cơ sở sang chươ ng trình trung học phổ

thông. Khi nắm rõ các nội dung trên, giáo viên sẽ vận dụng phản ứng oxi hoá - khử

trong dạy hóa học ở phổ thông ñượ c tốt hơ n.- Hóa học là khoa học thực nghiệm, giáo viên không chỉ dạy cho học sinh cách tiếp

thu tri thức mà còn phải rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng các kiến thức hoá

học ñể giải thích các hiện tượ ng trong thực tiễn như: tất cả các phản ứng cháy, các

phản ứng tạo ra dòng ñiện trong pin, ắcquy… Các phản ứng xảy ra trong cơ thể

ngườ i như sự oxi hóa glucôzơ thành khí cacbônic và hơ i nướ c… Tất cả các hiện

tượ ng hoá học trên ñều dùng các kiến thức của phản ứng oxi hoá - khử ñể giải thích.

Do vậy, chúng tôi chọn ñề tài “ Nghiên cứu phản ứng oxi hoá - khử trong chươ ngtrình hoá học phổ thông “ làm nội dung nghiên cứu của khóa luận tốt nghiệp.




5

2. Mục tiêu nghiên cứ u

- Nghiên cứu hệ thống kiến thức phản ứng oxi hoá – khử trong chươ ng trình hoá học

phổ thông.

- Nghiên cứu việc sử dụng phản ứng oxi hóa – khử trong chươ ng trình hóa học phổ

thông cũng như các kiến thức có liên quan ñến phản ứng oxi hóa – khử trong dạy các

chất và bài tập vận dụng có liên quan ñến phản ứng oxi hóa – khử.

3. Nhiệm vụ nghiên cứ u

- Nghiên cứu các tài liệu có liên quan ñến phản ứng oxi hóa - khử.

- Nghiên cứu sự hình thành và phát triển, các quy luật biến ñổi trong sự tạo thành sản

phẩm oxi hóa – khử.

- Tìm hiểu sự vận dụng phản ứng oxi hóa - khử trong việc giảng dạy bộ môn hóa học

trung học phổ thông.

4. Phươ ng pháp nghiên cứ u

Phươ ng pháp nghiên cứu lý luận : sách giáo khoa hóa học trung học phổ thông và

các tài liệu có liên quan ñến phản ứng oxi hóa – khử.

5. ðối tượ ng nghiên cứ u

Phản ứng oxi hóa – khử trong chươ ng trình trung học phổ, sách giáo khoa hoá

học phổ thông và các tài liệu khác có liên quan ñến phản ứng oxi hóa – khử.6. Khả năng áp dụng của ñề tài

Nghiên cứu ñề tài hoàn thành sẽ góp thêm tài liệu tham khảo cho giáo viên dạy

hóa học ở các trườ ng THPT, sinh viên ñang học chuyên ngành hóa học và tài liệu học

tập cho HS trung học cơ sở , trung học phổ thông.

7. Lịch sử ñề tài

ðã có rất nhiều công trình nghiên cứu, nhiều sách, tài liệu nghiên cứu phản ứng oxi

hóa - khử của nhiều tác giả khác nhau như:• Nguyễn Trọng Thọ, Ngô Ngọc An, Phản ứng oxi hóa – khử và sự ñiện phân,

Nhà xuất bản giáo dục, năm 2006. Khai thác phản ứng oxi hóa - khử ở nhiều góc ñộ

như : phân loại phản ứng, các phươ ng pháp cân bằng phản ứng oxi hóa - khử các

dạng bài toán về phản ứng oxi hóa - khử.




6

• Một số bài viết trong Tạp chí hoá học & Ứ ng dụng :

1. Phạm Hà Thanh, Phạm Ngọc Sơ n - Cách tính nhanh khối lượ ng muối tạo

thành trong phản ứng oxi hóa – khử. (Số 3(75)/2008).

2. Lê Ngọc Sáng, Các phươ ng pháp cân bằng phản ứng oxi hóa - khử bằng

phươ ng pháp thăng bằng electron và phân tử ion. (Số 8(80)/2008).

ðề tài chúng tôi quan tâm nghiên cứu phản ứng oxi hóa - khử trong chươ ng

trình hóa học phổ thông nhằm tìm hiểu sự hình thành, phát triển và vận dụng phản

ứng oxi hoá - khử trong dạy hoá học phổ thông.




7

CHƯƠ NG 1 : CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ðỀ NGHIÊN CỨ U

1.1. Khái quát về phản ứ ng hóa học

1.1.1.Khái niệm phản ứ ng hóa học [2] Quá trình biến ñổi chất này thành chất khác gọi là phản ứng hóa học. Chất

ban ñầu bị biến ñổi trong phản ứng gọi là chất phản ứng (chất tham gia, chất mớ i

sinh ra là sản phẩm). Trong phản ứng hoá học tổng khối lượ ng các chất tham gia

phản ứng bằng tổng khối lượ ng các chất tạo thành sau phản ứng.

Phản ứng hóa học ñượ c ghi theo phươ ng trình chữ như sau:

Tên các chất phản ứng → Tên các sản phẩm

Ví dụ: Lưu huỳnh + sắt → Sắt (II)sunfua

Trong quá trình phản ứng, lượ ng chất phản ứng giảm dần, lượ ng sản phẩm tăng

dần.

Trong phản ứng hóa học chỉ có liên kết giữa các nguyên tử thay ñổi làm cho phân

tử này biến thành phân tử khác.

Phản ứng xảy ra ñượ c khi các chất tham gia tiếp xúc trực tiếp vớ i nhau, có trườ ng

hợ p ñun nóng, có trườ ng hợ p cần xúc tác.

Nhận biết dấu hiệu xảy ra dựa vào dấu hiệu có chất mớ i tạo thành.

1.1.2. Các loại phản ứ ng hóa học

1.1.2.1. Các loại phản ứ ng trong hóa học vô cơ : [2]

Phản ứng có sự thay ñổi số oxi hóa và phản ứng không có sự thay ñổi số oxi hóa

Các dạng phản ứng hoá học cơ bản:

- Phản ứ ng phân tích là phản ứng trong ñó một chất bị phân tích thành nhiều chất

mớ i.

Ví dụ: CaCO3 = CaO + CO2 ↑

- Phản ứ ng k ế t hợ p là phản ứng trong ñó hai hay nhiều chất kết hợ p vớ i nhau

tạo thành một chất mớ i.

Ví dụ: BaO + H2O = Ba(OH)2.

- Phản ứ ng thế là phản ứng trong ñó nguyên tử của ngyên tố này ở dạng ñơ n chất

thay thế nguyên tử của nguyên tố khác trong hợ p chất.




8

Ví dụ: Zn + H2SO4 loãng = ZnSO4 + H2 ↑

- Phản ứ ng trao ñổ i là phản ứng trong ñó các hợ p chất trao ñổi nguyên tử hay

nhóm nguyên tử vớ i nhau.

Ví dụ: BaCl2 + NaSO4 = BaSO4 + 2NaCl.

Phân loại dựa trên hiệu ứng nhiệt của phản ứng :

- Phản ứng tỏa nhiệt.

ðịnh ngh ĩ a: Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng hóa học giải phóng năng lượ ng

dướ i dạng nhiệt.

Ví dụ như phản ứng ñốt cháy xăng dầu, cung cấp năng lượ ng ñể vận hành xe

cộ, máy móc…

- Phản ứng thu nhiệt

ðịnh ngh ĩ a : phản ứng thu nhiệt là phản ứng hóa học hấp thụ năng lượ ng dướ i

dạng nhiệt.

Ví dụ như khi sản xuất vôi, ngườ i ta phải liên tục cung cấp năng lượ ng dướ i

dạng nhiệt ñể thực hiện phản ứng phân hủy ñá vôi.

1.1.2.2.Các loại phản ứ ng trong hóa hữ u cơ :[2]

Phản ứng cộng.

Phân tử hữu cơ kết hợ p thêm vớ i các nguyên tử hoặc phân tử khác.

Ví dụ:0

2 3 32 t HC CH H H C CH ≡ + → −

Phản ứng thế

Một hoặc một nhóm nguyên tử ở phân tử hữu cơ bị thế bở i một hoặc một

nhóm nguyên tử khác.

Ví dụ: H3C – OH + H-Br → H3C- Br +HOH

Phản ứng tách

Một vài nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử bị tách ra khỏi phân tử.

Ví dụ: H3C- CH2-OH0,170 H C +

→ H2C = CH2 +H2O

Phản ứng phân hủy

Phân tử bị phá hủy hoàn toàn thành các nguyên tử hoặc các phân tử nhỏ.

Ví dụ: CH4 → o

t C + 2H2




9

C4H10 + 5F2 → 4C + 10HF

C6H12 + 9O2 → 6CO2 + 6H2O

Phản ứng este hóa

Là phản ứng ñiều chế este bằng cách ñun nóng ancol vớ i axit cacboxylic, có

axit mạnh làm xúc tác.

RCOOH + R’OH H +⇀↽ R – COOR’ + H2O

Phản ứng trùng hợ p

Phản ứng trùng hợ p là quá trình kết hợ p liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau

hoặc tươ ng tự nhau tạo thành những phân tử rất lớ n gọi là polime. Trong phản ứng

trùng hợ p, chất ñầu (các phân tử nhỏ) ñượ c gọi là monome. Sản phẩm của phản ứng

gồm nhiều mắt xích monome hợ p thành nên ñượ c gọi là polime. Số lượ ng mắt xích

monome trong một phân tử polime gọi là hệ số trùng hợ p và kí hiệu là n.

1.2. Phản ứ ng oxi hóa - khử

1.2.1. Một số khái niệm

1.2.1.1. Hóa trị và số oxi hóa [4]

Hóa trị

- Hóa trị ñặc trưng cho khả năng nguyên tử của các nguyên tố ñó có thể hình

thành một số liên kết hoá học nhất ñịnh. Hoá trị thườ ng gắn liền vớ i một kiểu liên kết

cụ thể. Có thể ñịnh ngh ĩ a nó là số nguyên tử của nguyên tố hóa trị một kết hợ p vớ i

một nguyên tử của nguyên tố ñã cho.

Chẳng hạn, trong axit clohidric HCl, clo có hóa trị một, trong nướ c H2O oxi có

hóa trị hai, trong amoniac NH3 nitơ có hóa trị ba, trong metan CH4 cacbon có hóa trị

bốn, trong PCl5 photpho có hóa trị năm, trong SF6 lưu huỳnh có hóa trị sáu….

- Vớ i sự phát triển học thuyết về liên kết hóa học, hóa trị của nguyên tử trong

phân tử ñượ c hiểu là số cặp ñiện tử mà nguyên tử ñã cho dùng ñể liên kết vớ i những

nguyên tử khác, như vậy hóa trị ñượ c ñịnh ngh ĩ a là số liên kết nhờ ñó nguyên tử ñã

cho kết hợ p vớ i những nguyên tử khác. Số liên kết mà nguyên tử có thể tạo thành

bằng số ñiện tử không kết ñôi của nó. Ở ñây không tính ñến tính có cực của liên kết




10

ñượ c tạo thành và vì vậy hóa trị không có dấu. Cần nhấn mạnh rằng hóa trị xác ñịnh

theo số liên kết không thể âm và cũng có thể bằng không.

- ðiện hoá trị ñượ c xác ñịnh bằng số electron mà một nguyên tử mất ñi hay thu vào

khi tạo thành ion ñơ n. ðó là ñiện tích của các ion trong hợ p chất ion. Chẳng hạn,

trong phân tử CaCl2, nguyên tử Caxi có ñiện hoá trị +2, nguyên tử Clo -1.

- Cộng hoá trị ñượ c xác ñịnh bằng số liên kết cộng hoá trị do các nguyên tử trong

phân tử tạo thành. Nói chung, mỗi liên kết cộng hoá trị ñượ c hình thành từ một cặp

electron. Ví dụ trong phân tử H2, hydro có cộng hoá trị I (H-H); trong phân tử N2,

nguyên tử nitơ có cộng hoá trị III (N≡N) (Mỗi gạch nối chỉ một liên kết thực hiện

bằng một cặp electron).

Số oxi hóa

ðể thuận tiện khi xem xét phản ứng oxi hoá - khử và tính chất của các nguyên tố,

ngườ i ta ñưa ra khái niệm số oxi hoá (còn gọi là mức oxi hoá hay ñiện tích hoá trị).

Số oxi hoá là ñiện tích quy ướ c mà nguyên tử có ñượ c nếu giả thuyết rằng cặp e

liên kết (do 2 nguyên tử góp chung) chuyển hoàn toàn về phía nguyên tử có ñộ âm

ñiện lớ n hơ n.

Số oxi hoá ñượ c tính theo quy tắc sau :

− Tổng ñại số số oxi hoá của các nguyên tử trong phân tử trung hoà ñiện bằng 0.

− Tổng ñại số số oxi hoá của các nguyên tử trong một ion phức tạp bằng ñiện tích của

ion. Ví dụ trong ion HSO4-, số oxi hoá của H là +1, của O là −2 của S là +6.

+ 1 + 6 + (−2. 4) = − 1.

− Trong ñơ n chất, số oxi hoá của các nguyên tử bằng 0.

Ví dụ: Trong Cl2, số oxi hoá của Cl bằng 0.

− Khi tham gia hợ p chất, số oxi hoá của một số nguyên tố có trị số không ñổi như

sau:

+ Kim loại kiềm luôn bằng +1.

+ Kim loại kiềm thổ luôn bằng +2.

+ Oxi (trừ trong peoxit bằng − 1) luôn bằng − 2.

+ Hiñro (trừ trong hiñrua kim loại bằng − 1) luôn bằng − 2, Al thườ ng bằng +3.




11

Chú ý: Dấu của số oxi hoá ñặt trướ c giá trị, còn dấu của ion ñặt sau giá trị.

Ví dụ: Số oxi hóa của3

Fe+

, của ion Fe3+.

1.2.1.2. Chất khử và chất oxi hóa- Một số chất khử và chất oxi hoá quan trọng nhất [22]

NHỮ NG CHẤT KHỬ VÀ NHỮ NG CHẤT OXI HÓA QUAN TRỌNG NHẤT

Chất khử : Chất nhườ ng e Chất oxi hóa : Chất nhận e

- Nguyên tử kim loại, hidro, hidro

peoxit H2O2.

- Cacbon, cacbon(II)oxit.

- Các hợ p chất của lưu huỳnh:H2S, H2SO3 và muối của nó,

Na2S2O3…

- Axit có gốc axit là nhóm halogen :

HI, HBr, HCl…

- Muối : SnCl2, FeSO4, MnSO4,

Cr2(SO4)3….

- Các hợ p chất của nitơ : HNO2,NH3, N2H4, NH2OH, NO…

- H3PO3, H3AsO3, K4[Fe(CN)6].

- Một số hợ p chất hữu cơ : Andehit,

rượ u, axit fomic và axit oxalic.

- Các halogen:F2,Cl2, Br2 .

- Các hợ p chất của Mangan :

Mn2O7, MnO3, MnO2, KMnO4,

K2MnO4 .- Các hợ p chất của Crom : CrO3,

K2CrO4, K2CrO7…

- Các hợ p chất của Oxi : O2, O3,

H2O2 và muối của nó.

- Các axit có tính oxi hoá mạnh

như: H2SO4, H2SeO4, HNO3 và muối

của nó…- Ion của những kim loại quý (Ag+,

Pb2+, Au3+…)

- Pb(CH3COO)2, (NH4)2S2O8,

K3[Fe(CN)6], CuO ,Ag2O, PbO2.

- Hipoclorit. Clorat, peclorat.

- Nướ c cườ ng toan, hỗn hợ p của axit

nitric ñậm ñặc và axit flohidric ñậm

ñặc.

ðể xảy ra ñượ c phản ứng oxi hóa - khử cần phải biết có những nguyên tử, phân tử

hoặc ion có khả năng cho hoặc thu nhận ñiện tử.[3]

• ðơ n chất có thể là chất oxi hoá, có thể là chất khử :




12

+ Chất oxi hoá có thể là ñơ n chất, mà nguyên tử trung hoà của nó nhận

electron thành ion tích ñiện âm, có cấu trúc electron của khí trơ gần nhất. Các nguyên

tử trung hoà của những nguyên tố có ngoài cùng 7 (s2p5); 6(s2p4); 5(s2p3) và 4(s2p2)

electron. Chất oxi hoá mạnh nhất là halogen và oxi ở dạng nguyên tử.

+ Chất khử ñiển hình là những nguyên tử có số electron ở lớ p ngoài cùng chứa

từ một ñến ba electron. Trong các chất khử này là kim loại, là các nguyên tố s, d, f.

• Các oxiaxit và các muối của chúng có thể là chất oxi hoá có thể là chất khử.

+ Chất oxi hoá là các oxiaxit có số oxi hoá cao nhất và các muối của chúng.

Trong thành phần của chất oxi hoá thườ ng có các nguyên tử của nguyên tố ở mức oxi

hoá cao.

Ví dụ :7

4K MnO+

,6

22 7K Cr O+

….

+ Chất khử là các oxi axit có số oxi hoá thấp và các muối của chúng. Các phân

tử của các chất khử này chứa một hoặc một số nguyên tử của nguyên tố ở một trong

số các trạng thái oxi hoá thấp của nó. Khi tươ ng tác vớ i các chất oxi hoá các nguyên

tử này nhườ ng electron, tạo thành hợ p chất ứng vớ i trạng thái số oxi hoá dươ ng (có

thể số oxi hoá dươ ng cực ñại ) của nguyên tố này.

Ví dụ :

4

2 3 H S O

+

+

0

2 Br + H2O →

6

2 4 H S O

+

+

1

2 H Br

−

• Ion kim loại tích ñiện dươ ng có thể là chất oxi hoá, có thể là chất khử.

+ Chất oxi hoá là các ion kim loại tích ñiện dươ ng ở số oxi hoá cao nhất.

Các ion kim loại tích ñiện dươ ng ñều thể hiện ở mức ñộ nào ñó tính oxi hoá. Trong

số chúng, chất oxi hoá mạnh hơ n là các ion tích ñiện dươ ng ở số oxi hoá cao.

Ví dụ : Fe3+, Cu2+, Hg2+….

+ Chất khử là các ion dươ ng kim loại có số oxi hoá thấp, nếu chúng còn có

thể có những trạng thái vớ i số oxi hoá cao hơ n.Ví dụ : Fe2+ → Fe3+ + 1e

Cu+ → Cu2+ + 1e

• Chất khử là các ion nguyên tố tích ñiện âm




13

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

mạnh. Khả năng khử của các ion tích ñiện âm có ñiện tích như nhau tăng lên theo sự

tăng bán kính nguyên tử.

Ví dụ : Trong nhóm halogen, ion I- có khả năng khử lớ n hơ n so vớ i ion Br- và

Cl- còn F- thể hiện tính khử rất yếu.

• Trườ ng hợ p một chất vừa có tính oxi hoá, vừa có tính khử.

Khi một nguyên tố có trong một hợ p chất hoặc ñơ n chất có số oxi hoá trung

gian thì có cả hai tính chất vừa có tính oxi hoá vừa có tính khử.

Ví dụ :3

23K N O+

+5

3 H Cl O−

=5 1

33K N O H Cl+ −

+

(Chất khử)3

23K N O+

+1 0 2

22 4 2 4 22 2 2 2 2K I H SO I N O K SO H O− +

+ → + + +

(Chất oxi hoá)

Trong một số chất, chất oxi hoá và chất khử trong nội phân tử

Ví dụ :1 5 2 1 0

3 22 2 3K Cl O K Cl O+ + − −

→ +

• Trong một số chất, chất oxi hoá và chất khử còn phụ thuộc vào môi

trườ ng tiến hành phản ứng.

ðiều kiện ñể phản ứng oxi hóa - khử có thể xảy ra: [8]

- ðiề u kiện cần : Phản ứng oxi hóa khử xảy ra theo chiều: chất oxi hóa mạnh sẽ oxi

hóa chất khử mạnh nhất, sinh ra chất oxi hóa yếu hơ n và chất khử yếu hơ n.

Dựa vào dãy ñiện hóa của kim loại ñể biết qui luật biến thiên tính oxi hóa của ion

kim loại và tính khử của nguyên tử kim loại.

- ðiề u kiện khác : Ngoài ñiều kiện cần, phản ứng oxi hóa – khử xảy ra ñượ c còn

phụ thuộc vào các yếu tố: môi trườ ng, xúc tác, nhiệt ñộ thực hiện phản ứng .

+ Ảnh hưở ng của môi trườ ng:Phản ứng oxi hóa – khử có thể xảy ra trong những môi trườ ng khác nhau:

trong môi trườ ng axit (dư ion H+), trung tính (H2O) và kiềm (OH-). Tùy theo môi

trườ ng, ñặc ñiểm diễn biến phản ứng giữa cá chất cho trướ c có thể thay ñổi.Môi

trườ ng ảnh hưở ng ñến sự biến ñổi mức oxi hóa của các nguyên tử. Ví dụ như ion




14

MnO4- làm cho dung dịch có màu ñỏ thẫm, trong môi trườ ng axit nó bị khử ñến

Mn2+, trong môi trườ ng trung tính bị khử ñến MnO2, trong môi trườ ng kiềm bị khử

ñến MnO42-.

Ví dụ : Trong môi trườ ng axit:

5Na2SO3 +2KMnO4 + 3H2SO4 → 5NaSO4 + 2MnSO4 + 3H2O + K2SO4

Trong môi trườ ng trung tính hoặc bazơ yếu:

3Na2SO3 +2KMnO4 + H2O → 2MnO2 ↓ + 3Na2SO4 + 2KOH

+ Ảnh hưở ng của xúc tác ñến sản phẩm phản ứng:

4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O

4NH3 + 5O2 → xtPt 4NO + 6H2O

+ Ảnh hưở ng của nhiệt ñộ : nhiệt ñộ cũng ảnh hưở ng ñến sản phẩm phản ứng.

Chẳng hạn, khi ñốt khí H2S trong ñiều kiện dư oxi và ở nhiệt ñộ cao thì sản phẩm thu

ñượ c là SO2 và trong trườ ng hợ p này oxi không khí ñã oxi hoá lưu huỳnh trong hợ p

chất H2S từ S-2 tăng lên S+4 còn khi ñốt H2S trong ñiều kiện thiếu oxi và ở nhiệt ñộ

không cao thì sản phẩm thu ñượ c là lưu huỳnh và trong trườ ng hợ p này oxi không khí

ñã oxi hoá lưu huỳnh trong hợ p chất H2S từ 2

S −

tăng lên S0.

PTHH : 2H2S + 3O2( dư) →

tocao

2 SO2 + 2H2O

2H2S + 3O2( thiếu) → tothâp

2S + 2H2O

1.2.1.3. Sự khử , sự oxi hóa

- Sự khử (quá trình khử) một chất là làm cho chất ñó nhườ ng electron hay làm

tăng số oxi hóa của chất ñó.

- Sự oxi hóa (quá trình oxi hóa) một chất là làm cho chất ñó nhận electron hay làm

giảm số oxi hóa của chất ñó.

1.2.1.4. Cặp oxi hóa - khử [14]Ở quá trình khử, chất oxi hóa bị khử chuyển thành chất khử. Ở quá trình oxi hóa,

chất khử bị oxi hóa chuyển thành chất oxi hóa. Chất oxi hóa và chất khử của cùng

một quá trình hợ p thành một cặp oxi hóa – khử hay một hệ oxi hóa - khử (kí hiệu là

Ox/Kh).




15

Ví dụ: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu

Có thể viết thành hai nửa phản ứng:

Zn Zn2+ + 2e k1 ox1 + ne (1)

Cu2+ + 2e Cu ox2 + ne k2 (2)

Zn + Cu 2+ Zn2+ + Cu K1 +ox2 ox1 +k2

Trong nửa phản ứng (1), Zn nhườ ng e, giữ vai trò chất khử (k1), Zn2+ có khả năng

nhận e (trong phản ứng nghịch) giữ vai trò tác nhân oxi hóa (ox1). Ta có cặp oxi hóa -

khử : ox1 /k1(Zn2+ /Zn). Một cách tươ ng tự, trong nửa phản ứng (2) ta có cặp oxi hóa -

khử: ox2 /k2 (Cu2+ /Cu).

Như vậy, trong một phản ứng oxi hóa - khử có sự trao ñổi e giữa tác nhân

k1(Zn) của cặp oxi hóa khử và tác nhân oxi hóa ox2 (Cu2+) của một cặp oxi hóa - khử

khác.

1.2.1.5. Phản ứ ng oxi hóa - khử .

- ðịnh ngh ĩ a: Phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng hóa học trong ñó trong ñó có sự

chuyển electron giữa các chất phản ứng.

Hay còn có cách ñịnh ngh ĩ a khác: Phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng hóa học

trong ñó có sự thay ñổi số oxi hóa của một số nguyên tố.

1.2.2. Các phươ ng pháp cân bằng phản ứ ng oxi hóa - khử 1.2.2.1. Phươ ng pháp ñại số [22]

- Nguyên tắc: Số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế phải bằng nhau.

- Các bướ c cân bằng :

+ ðặt ẩn số là các hệ số hợ p thức. Dùng ñịnh luật bảo toàn khối lượ ng ñể cân

bằng nguyên tố và lập phươ ng trình ñại số.

+ Chọn nghiệm tùy ý cho 1 ẩn, rồi dùng hệ phươ ng trình ñại số ñể suy ra các ẩn

số còn lại.Ví dụ: KMnO4 + HCl → MnCl2 + Cl2 + KCl + H2O

aKMnO4 + bHCl → cMnCl2 + dCl2 + eKCl + fH2O

K : a = e (1)

Mn : a = c (2)




16

O : 4a = f (3)

H : b = 2f (4)

Cl : b = 2c + 2d + e (5)

(Có hệ 5 phươ ng trình, 6 ẩn số)

Chọn e = 1 ⇒ (1) a = 1

(2) c = 1

(3) f = 4

(4) b = 8

(5) d = 5/2

Nhân các nghiệm số vớ i 2 , ta ñượ c :

2KMnO4 + 16HCl → 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O

Nhận xét: Phươ ng pháp này cho phép áp dụng vớ i mọi phươ ng trình từ ñơ n giản

ñến phức tạp. Tuy nhiên, khi cân bằng phươ ng trình phản ứng theo phươ ng pháp này

sẽ mất rất nhiều thờ i gian vì phải giải cả một hệ nhiều phươ ng trình toán học, nhiều

khi rất phức tạp, ñòi hỏi ở HS nhiều k ĩ năng toán học, tính chất toán học lấn át tính

chất hoá học hơ n, làm lu mờ bản chất hoá học. Phươ ng pháp này không giúp học sinh

hiểu rõ bản chất của phản ứng oxi hoá – khử là sự nhườ ng và nhận electron, tổng

electron cho bằng tổng electron nhận. HS không xác ñịnh ñượ c số oxi hóa. ðể tiếtkiệm thờ i gian ta nên sử dụng phươ ng pháp cân bằng ñiện tử (thăng bằng electron).

1.2.2.2. Phươ ng pháp cân bằng electron [3]

Trong chươ ng trình hoá học THPT thì phươ ng pháp cân bằng electron là

phươ ng pháp cơ bản, phổ biến và ñượ c áp dụng ñể cân bằng phươ ng trình phản ứng

oxi hoá – khử vì phươ ng pháp cân bằng electron chỉ rõ bản chất của phản ứng oxi

hoá – khử là sự nhườ ng và nhận electron, tổng electron cho bằng tổng electron nhận,

giúp học sinh có thể cân bằng nhanh, ñơ n giản, chính xác các phươ ng trình phản ứngoxi hóa - khử từ ñơ n giản ñến phức tạp.

- Nguyên tắc: dựa vào sự bảo toàn electron ngh ĩ a là tổng số electron của chất khử

cho phải bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.

- Các bướ c cân bằng :




17

Bướ c 1 : Viết sơ ñồ phản ứng vớ i các nguyên tố có sự thay ñổi số oxi hóa.

Bướ c 2 : Viết các quá trình: khử (cho electron), oxi hóa (nhận electron).

Bướ c 3: Cân bằng electron: nhân hệ số ñể:

Tổng số electron cho = tổng số electron nhận.

(tổng số oxi hóa giảm = tổng số oxi hóa tăng).

Bướ c 4: Cân bằng nguyên tố không thay ñổi số oxi hoá (thườ ng theo thứ tự):

- Kim loại (ion dươ ng) ; gốc axit (ion âm)

- Môi trườ ng (axit, bazơ ) ; nướ c (cân bằng H2O ñể cân bằng hiñro).

Bướ c 5: Kiểm soát số nguyên tử oxi ở 2 vế ( phải bằng nhau).

- Lưu ý: Khi viết các quá trình oxi hoá và quá trình khử của từng nguyên tố, cần

theo ñúng chỉ số qui ñịnh của nguyên tố ñó.

Ví dụ: Fe + H2SO4 ñặc nóng → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + H2O

Bướ c1:0 6 3 4

22 4 4 3 2 2( )Fe H S O Fe SO S O H O+ + +

+ → + ↑ +

Bướ c 2,3 1 x 2Fe0 → 2Fe+3 + 6e

3 x S+6 + 2e → S+4

Bướ c 4,5. 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2↑+ 6H2O

Tuy nhiên, có một số phươ ng trình mà ta không thể cân bằng theo phươ ng pháp

thăng bằng electron ñượ c. Nhiều phản ứng thì cần thêm ñiều kiện hoặc môi trườ ng

thì phản ứng mớ i xảy ra. Một phươ ng pháp ñượ c ñưa ra, nó ñáp ứng ñầy ñủ các yêu

cầu trên, chính xác hơ n ñó là phươ ng pháp cân bằng ion – electron.

1.2.2.3. Phươ ng pháp cân bằng ion – electron [3]

- Phạm vi áp dụng: ñối vớ i các quá trình xảy ra trong dung dịch, có sự tham gia

của môi trườ ng (H2O, dung dịch axit hoặc bazơ tham gia).

- Nguyên tắc:

• Nếu phản ứng có axit tham gia: vế nào thừa O phải thêm H+ ñể tạo H2O và

ngượ c lại.

• Nếu phản ứng có bazơ tham gia: vế nào thừa O phải thêm H2O ñể tạo ra OH-

- Các bướ c tiến hành:




18

Bướ c 1: Tách ion, xác ñịnh các nguyên tố có số oxi hóa thay ñổi và viết các nửa

phản ứng oxi hóa – khử.

Bướ c 2: Cân bằng các bán phản ứng: Cân bằng số nguyên tử mỗi nguyên tố ở hai vế

Thêm H+ hay OH-

Thêm H2O ñể cân bằng số nguyên tử hiñro

Kiểm soát số nguyên tử oxi ở 2 vế (phải bằng nhau).

Cân bằng ñiện tích: thêm electron vào mỗi nửa phản ứng ñể cân bằng ñiện tích

Bướ c 3: Cân bằng electron: nhân hệ số ñể:

Tổng số electron cho = tổng số electron nhận.

(tổng số oxi hóa giảm = tổng số oxi hóa tăng).

Bướ c 4: Cộng các nửa phản ứng ta có phươ ng trình ion thu gọn.

Bướ c 5: ðể chuyển phươ ng trình dạng ion thu gọn thành phươ ng trình ion ñầy ñủ

và phươ ng trình phân tử cần cộng vào 2 vế những lượ ng bằng nhau các cation hoặc

anion ñể bù trừ ñiện tích.

Ví dụ : Cân bằng phươ ng trình phản ứng:

Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO ↑ + H2O

Bướ c 1 : Cu + H+ + NO3- → Cu2+ + NO3

- + NO↑ + H2O

Cu0 → Cu2+

NO3- → NO

Bướ c 2 : Cân bằng nguyên tố:

Cu → Cu2+

NO3- + 4H+ → NO + 2H2O

Cân bằng ñiện tích

Cu → Cu2+ + 2e

NO3-

+ 4H+

+ 3e → NO + 2H2OBướ c 3 : Cân bằng electron:

3x Cu → Cu2+ + 2e

2x NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O

Bướ c 4 : 3Cu + NO3- + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O




19

Bướ c 5 : 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O

Nhận xét: Phươ ng pháp cân bằng ion – ñiện tử (ion – electron) cũng giống như

phươ ng pháp cân bằng electron, nhưng khác là viết các chất oxi hóa và chất khử dướ i

dạng ion, thể hiện ñúng sự tồn tại của chúng trong dung dịch.

Sự khác nhau giữa phươ ng pháp cân bằng e và phươ ng pháp ion – electron:

- Phươ ng pháp nửa phản ứng chia phươ ng trình phản ứng oxi hóa – khử thành hai

nửa phản ứng.

- Cân bằng khối lượ ng và cân bằng ñiện tích ñối vớ i mỗi nửa phản ứng

- Phươ ng pháp nửa phản ứng không dùng khái niệm số oxi hóa.

Phươ ng pháp này cũng không chỉ rõ bản chất của phản ứng oxi hoá – khử là sự

nhườ ng và nhận electron, tổng electron cho bằng tổng electron nhận. Do vậy trong

chươ ng trình phổ thông, HS chỉ sử dụng phươ ng pháp này ñối vớ i các phản ứng xảy

ra trong dung dịch, có sự tham gia của môi trườ ng. ðây ñượ c xem là nội dung khó

ñối vớ i HS trung học phổ thông.

Ngoài ra còn có một số phươ ng pháp cân bằng khác:

1.2.2.4. Phươ ng pháp thăng bằng số oxi hóa.[1]

Phươ ng pháp này dựa trên nguyên tắc sau:

Trong phản ứng oxi hóa – khử, tổng số oxi hóa tăng bằng tổng số oxi hóa giảm.Các bướ c cân bằng phản ứng:

Bướ c 1 : Ghi số oxi hóa của những nguyên tố có số oxi hóa thay ñổi.

Bướ c 2 : Ghi tổng số số oxi hóa tăng hay giảm.

Bướ c 3: Tìm hệ số thích hợ p sao cho tổng số oxi hóa tăng bằng tổng số oxi hóa

giảm. Bướ c 4 : ðặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ ñồ phản ứng.

Thử lại hai vế của phươ ng trình tổng ñiện tích ñều bằng không.

Ví dụ: Cân bằng phản ứng oxi hóa - khử sau:Fe2O3 + CO → Fe + CO2↑

Bướ c 1:3 2 2 0 4

2 3 2Fe O C O Fe C O+ − + +

+ → +




20

+3e

Bướ c 2:3 2 2 0 4

2 3 2Fe O C O Fe C O+ − + +

+ → +

-2e(3)

Bướ c 3:3 2 2 0 4

2 3 2Fe O C O Fe C O+ − + +

+ → +

. +3e(2)

Bướ c 4: Fe2O3 + 3CO → 2 Fe + 3CO2↑

Thử lại hai vế của phươ ng trình ñều có 2Fe, 3C,6O; tổng ñiện tích ñều bằng không.

1.2.2.5. Các dạng phản ứ ng oxi hóa - khử phứ c tạp [3]

1) Phản ứ ng oxi hoá - khử có hệ số bằ ng chữ

- Nguyên tắc : Cần xác ñịnh ñúng sự tăng giảm số oxi hoá của các nguyên tố

Ví dụ : Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NxOy ↑+ H2O

(5x – 2y) x 3Fe+8/3 → 3Fe+9/3 + e

1 x xN+5 + (5x – 2y)e → xN+2y/x

(5x-2y) Fe3O4 + (46x-18y)HNO3 → (15x-6y)Fe(NO3)3 + NxOy↑ + (23x-9y)H2O

2) Phản ứ ng có chấ t hóa học là t ổ hợ p của nhiề u chấ t khử - Nguyên tắc :

+ Cách 1 : Viết mọi phươ ng trình biểu diễn sự thay ñổi số oxi hoá, chú ý sự

ràng buộc hệ số ở hai vế của phản ứng và ràng buộc hệ số trong cùng phân tử.

+ Cách 2 : Nếu một phân tử có nhiều nguyên tố thay ñổi số oxi hoá có thể xét

chuyển nhóm hoặc toàn bộ phân tử, ñồng thờ i chú ý sự ràng buộc ở vế sau.

Ví dụ : Cân bằng phản ứng sau : FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2

2 3

1 4

1

2 2 2.5

Fe Fe e

S S e

+ +

− +

→ +

→ →

3 4

2

0 2

2

2 11

2 4 4

FeS Fe S e

O e O

+ +

−

→ + +

+ →

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

-2e

4 x

11 x




21

3) Phản ứ ng có nguyên t ố t ăng hay giảm số oxi hoá ở nhiề u nấ c

- Nguyên tắc :

+ Cách 1 : Viết mọi phươ ng trình thay ñổi số oxi hoá, ñặt ẩn số cho từng nấc

tăng, giảm số oxi hoá.

+ Cách 2 : Tách ra thành hai hay nhiều phươ ng trình ứng vớ i từng nấc số oxi

hóa tăng hay giảm.

Ví dụ : Cân bằng phản ứng sau:

Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO↑ + N2O↑ + H2O

Cách 1:0 3

(3 8 ) 3 x y Al Al e+

+ → +

5 2

5 13

2 8 2

x N xe x N

y N ye y N

+ +

+ ++ →

+ →

(3x+8y)Al +(12x+30y)HNO3→ (3x+8y)Al(NO3)3+ 3xNO+ 3yN2O + (6x+15y)H2O

Cách 2 : Tách thành 2 phươ ng trình :

a x Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O

b x 8Al + 30 HNO3 → 8Al(NO3)3 +3N2O + 15H2O

(a+8b)Al + (4a+30b)HNO3 → (a+8b)Al(NO3)3 + aNO + 3bN2O + (2a+15b)H2O

4) Phản ứ ng không xác ñịnh rõ môi tr ườ ng

- Nguyên tắc:

• Có thể cân bằng nguyên tố bằng phươ ng pháp ñại số hoặc qua trung gian

phươ ng trình ion thu gọn.

• Nếu do gom nhiều phản ứng vào, cần phân tích ñể xác ñịnh giai ñoạn nào là

oxi hóa, giai ñoạn nào là khử.

Ví dụ: Al + H2O + NaOH → NaAlO2 + H2

Al + H2O → Al(OH)3 + H2 0 3

1 0

2

3

2 2

Al Al e

H e H

+

+

→ +

+ →

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 (1)

2Al(OH)3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + 4H2O (2)

3x

3x

2x

3x




22

Tổng hợ p 2 phươ ng trình trên:

2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2

1.2.3. Ý ngh ĩ a và tầm quan trọng của phản ứ ng oxi hóa - khử

- Trong chươ ng trình, phản ứng oxi hoá - khử ñượ c xem là loại phản ứng rất quan

trọng, nó xuất hiện xuyên suốt trong chươ ng trình THPT, khi dạy tính chất hoá học

của các ñơ n chất, hợ p chất vô cơ và hữu cơ thườ ng ñề cập ñến phản ứng oxi hoá –

khử và các khái niệm liên quan ñến phản ứng oxi hoá – khử : chất khử, chất oxi hoá,

số oxi hoá, quá trình khử, quá trình oxi hoá hay cân bằng phươ ng trình phản ứng oxi

hoá - khử. Vì vậy, GV cần giúp cho HS nắm vững các kiến thức về phản ứng oxi hoá

- khử ñể các em học tốt hơ n các phần kiến thức về chất và hợ p chất ở các lớ p trên.

- Trong ñờ i sống :

• Phản ứng oxi hóa - khử là một trong những quá trình quan trọng nhất

của thiên nhiên. Sự hô hấp, quá trình thực vật hấp thu khí cacbonic giải phóng oxi,

sự trao ñổi chất và hàng loạt quá trình sinh học khác ñều có cơ sở là phản ứng oxi

hóa – khử.

• Sự ñốt cháy nhiên liệu trong các ñộng cơ , các quá trình ñiện phân, các

phản ứng xảy ra trong pin và trong ăcquy ñều bao gồm sự oxi hóa và sự khử. Hàng

loạt quá trình sản xuất như luyện kim, chế tạo hóa chất, chất dẻo, dượ c phẩm, phânbón hóa học... ñều không thực hiện ñượ c nếu thiếu các phản ứng oxi hóa – khử.

- Trong sản xuất:

Phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng hóa học làm cơ sở của nhiều công nghệ sản

xuất luyện kim và trong công nghiệp hóa học . Ngườ i ta sử dụng hợ p lí các phản ứng

oxi hóa - khử ñể tăng hiệu suất, nâng cao chất lượ ng sản phẩm. Nhiều phản ứng oxi

hóa – khử diễn ra trong quá trình kim loại bị phá hủy trong tự nhiên. Ngườ i ta ñã tìm

ñượ c nhiều biện pháp hạn chế các phản ứng oxi hóa – khử không có lợ i.




23

CHƯƠ NG 2

PHẢN Ứ NG OXI HÓA –KHỬ TRONG CHƯƠ NG TRÌNH

HÓA HỌC PHỔ THÔNG

2.1. Phản ứ ng oxi hóa - khử trong chươ ng trình hoá học phổ thông

2.1.1. Phản ứ ng oxi hóa - khử trong chươ ng trình trung học cơ sở

2.1.1.1. Sự xuất hiện phản ứ ng oxi hóa - khử trong chươ ng trình trung

học cơ sở [21]

Trong chươ ng trình hoá học ở cấp trung học cơ sở , ñầu tiên HS ñượ c làm

quen vớ i các khái niệm, các thuật ngữ hoá học như các khái niệm về: nguyên tử, phân

tử, số mol, ñơ n chất và hợ p chất…Sau ñó, HS ñượ c học về các loại phản ứng hoá

học: phản ứng hoá hợ p, phản ứng phân huỷ, phản ứng thế, phản ứng trao ñổi, từng

loại phản ứng chỉ nêu lên ñượ c một vài ñặc ñiểm thuộc loại phản ứng ñó và chưa nói

lên ñượ c những ñặc ñiểm chung, mang tính khái quát từ những loại phản ứng ñó.

Trên cơ sở ñó, phản ứng oxi hoá – khử ñượ c nghiên cứu và ñề cập trong chươ ng

trình. Phản ứng thế, một số phản ứng hoá hợ p và một số phản ứng phân huỷ thuộc

loại phản ứng oxi hoá – khử. Ngoài ra cũng có một số phản ứng trao ñổi, một số phản

ứng phân huỷ không thuộc loại phản ứng oxi hoá – khử.

Phản ứng oxi hóa – khử ñã ñượ c tìm hiểu trong chươ ng trình hóa học trung họccơ sở ở chươ ng 5 - Hidro – Nướ c, bài 32. Phản ứng oxi hóa - khử, SGK Hóa học 8.

HS ñã làm quen vớ i phản ứng oxi hóa – khử theo quan niệm hẹp, dựa trên các phản

ứng cụ thể, không chỉ ra bản chất của phản ứng.

2.1.1.2. Các khái niệm

- Sự khử : Trong phản ứng hóa học giữa khí H2 và CuO ở nhiệt ñộ cao :

CuO + H2 → to Cu + H2O (1) → khí H2 ñã chiếm oxi trong CuO.

Trong quá trình (1) ñã xảy ra quá trình tách nguyên tử oxi khỏi hợ p chất CuO, tanói ñã xảy ra sự khử CuO tạo ra Cu.

Ở các nhiệt ñộ cao khác nhau, khí H2 có thể chiếm ñượ c nguyên tố oxi của một

số oxit kim loại khác, như sắt(III) oxit Fe2O3, chì(II) oxit PbO….Ngườ i ta nói rằng :

trong các phản ứng hóa học này ñã xảy ra sự khử (hoặc sự khử oxi) oxit kim loại.




24

Như vậy : Sự tách oxi khỏi hợ p chất gọi là sự khử.

- Sự oxi hóa : Sự tác dụng của oxi vớ i một chất là sự oxi hóa, trong phản ứng (1)

trên ñã xảy ra quá trình kết hợ p của nguyên tử oxi trong CuO vớ i H2, ta nói ñã xảy ra

sự oxi hóa H2 tạo thành H2O.

- Chất khử và chất oxi hóa:

• Chất chiếm oxi của chất khác là chất khử.

• Chất nhườ ng oxi cho chất khác là chất oxi hóa.

Ví dụ: Trong phản ứng (1) H2 là chất khử vì là chất chiếm oxi, CuO là chất oxi

hóa vì là chất nhườ ng oxi.

- ðịnh ngh ĩ a phản ứng oxi hóa – khử:

Phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng hóa học trong ñó xảy ra ñồng thờ i sự oxi hóa

và sự khử.

2.1.1.3. Phươ ng pháp cân bằng phản ứ ng oxi hóa – khử trong chươ ng trình

hoá học THCS

1) Phươ ng pháp cân bằ ng theo trình t ự kim loại – phi kim

Phươ ng pháp này ñượ c dùng phổ biến ở cấp trung học cở sở , dùng cho học sinh

lớ p 8 và 9, khi các em vừa hình thành khái niệm về hoá học và phươ ng trình phản

ứng hoá họcTheo phươ ng pháp này, ta cân bằng các nguyên tố từ phải qua trái (tức là ñếm bên

phải có bao nhiêu rồi mớ i cân bằng bên trái) theo trình tự : cân bằng số nguyên tử

kim loại và phi kim, rồi ñến hidro và cuối cùng sau khi ñã ñưa các hệ số rồi cân bằng

oxi.

Ví dụ1 : H2SO4loãng + Al → Al2(SO4)3 + H2↑

Ở phản ứng trên có có Al là kim loại nên cân bằng trướ c, phải thêm 2 Al vào

trướ c Al vì sản phẩm tạo thành có 2 nguyên tử Al.H2SO4 + 2Al → Al2(SO4)3 + H2↑

ðến cân bằng S, ta thấy vế phải có 3 gốc SO42- nên thêm 3 vào trướ c H2SO4

3H2SO4 + 2Al → Al2(SO4)3 + H2↑

Cân bằng H, ta nhận thấy có 6 nguyên tử H ở vế trái nên thêm 3 trướ c phân tử H2




25

3H2SO4 + 2Al → Al2(SO4)3 + 3H2↑

Nhận thấy 2 vế của phươ ng trình ñã cân bằng.

Ví dụ 2: C3H8 + O2 → CO2 + H2O

Tươ ng tự, ta thấy ở ñây không có kim loại nên cân bằng phi kim trướ c.

Bên phải có 1 C còn bên trái có 3C do ñó thêm 3 trướ c CO2 :

C3H8 + O2 → 3CO2 + H2O

Tiếp ñến cân bằng hidro, bên phải có 2 H còn bên trái có 8H, thêm 4 và trướ c H2O

và cuối cùng ñếm oxi ñượ c bên phải có 10 O , nên thêm 5 trướ c O2 , ta ñượ c phươ ng

trình hoàn chỉnh như sau :

C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

Tuy nhiên, ñối vớ i một số phươ ng trình phức tạp hơ n thì ta không thể ñếm và cân

bằng như phươ ng pháp này ñượ c, chẳng hạn như phươ ng trình sau :

SO2 + H2S → S + H2O

Do ñó ta cần phải cân bằng phươ ng trình phản ứng theo một cách khác.

2) Phươ ng pháp nguyên t ử , nguyên t ố

ðây là một phươ ng pháp ñơ n giản. Khi cân bằng ta cố ý viết công thức của các

ñơ n chất khí (N2 , O2, H2,…) dướ i dạng nguyên tử riêng biệt rồi lập luận qua một số

bướ c sau :Ví dụ : N2 + O2 → N2O5 ⇒ Ta viết : N + O → N2O5

ðể tạo thành một phân tử N2O5 cần 2 nguyên tử N và 5 nguyên tử O, tức là :

2N + 5O → N2O5

Nhưng phân tử nitơ và oxi bao giờ cũng gồm 2 nguyên tử, ñối vớ i nitơ thì thoả

mãn do nitơ tồn tại dạng N2, còn nếu lấy 5 phân tử O2 tức là số nguyên tử oxi tăng

gấp 2 thí số phân tử N2 và phân tử N2O5 cũng tăng gấp ñôi.

2N2 + 5O2 → 2N2O5 Phươ ng pháp này chỉ áp dụng ñượ c ñối vớ i các phản ứng ñơ n giản, chất tham gia

chỉ ở dạng ñơ n phân tử.




26

2.1.1.4. ðặc ñiểm của phản ứ ng : [15]

- Ở cấp Trung học cơ sở ta thừa nhận ñịnh ngh ĩ a sự oxi hóa, sự khử cũng như chất

oxi hóa, chất khử gắn vớ i sự nhườ ng hoặc nhận oxi. Ta có thể ñịnh ngh ĩ a sự oxi hóa,

sự khử, chất oxi hóa, chất khử gắn vớ i sự nhườ ng hoặc nhận hidro.

Ví dụ: Ở phản ứng (1) giữa CuO và H2, do có sự kết hợ p vớ i H2, ta nói có sự

khử. Ở phản ứng Cl2 + H2 → 2HCl cũng có sự khử clo vì có sự kết hợ p vớ i H2. Vì

vậy có thể mở rộng là:

- Chất chiếm oxi của chất khác hoặc là chất nhườ ng hidro cho chất khác là chất khử.

- Chất nhườ ng oxi cho chất khác hoặc chất kết hợ p vớ i hidro là chất oxi hóa.

- Hạn chế :

+ Theo cách ñịnh ngh ĩ a phản ứng oxi hoá - khử ở cấp trung học cơ sở là gắn

vớ i sự nhườ ng và nhận oxi vì vậy không giải thích ñượ c một số phản ứng không có

sự có mặt của oxi tham gia nhưng nó vẫn mang bản chất của phản ứng oxi hoá - khử.

+ Chưa mang tính khái quát, nó dựa trên các phản ứng cụ thể, ñơ n giản, chưa

chỉ ñượ c bản chất phản ứng oxi hoá – khử vì vậy mà HS khó xác ñịnh ñượ c ñâu là

phản ứng oxi hoá – khử.

2.1.2. Phản ứ ng oxi hóa – khử trong chươ ng trình trung học phổ thông2.1.2.1. Sự xuất hiện phản ứ ng oxi hóa – khử trong chươ ng trình trung học

phổ thông

Trong chươ ng trình hoá học THPT, phản ứng oxi hoá - khử ñượ c phát triển và

hoàn thiện hơ n. Lúc này nội dung phản ứng oxi hoá - khử ñượ c mở rộng mang tính

khái quát, thể hiện ñượ c bản chất phản ứng ñó là sự nhườ ng và nhận electron.

Phản ứng oxi hóa – khử trong chươ ng trình THPT ñượ c tìm hiểu trong chươ ng 4 -

Phản ứng hóa học - Bài 25. Phản ứng oxi hoá - khử, SGK Hoá học 10 - Nâng cao. Ở cấp trung học phổ thông phản ứng oxi hóa – khử ñượ c hiểu theo quan niệm rộng,

tổng quát và chỉ ra bản chất phản ứng. Việc ñưa phản ứng oxi hoá – khử vào chươ ng

trình hoá học THPT có một ý ngh ĩ a quan trọng, tạo cơ sở nền tảng kiến thức cho việc

nghiên cứu tính chất của các ñơ n chất, hợ p chất vô cơ và hữu cơ .




27

2.1.2.2. Các khái niệm [17]

- Chất khử : là những chất nhườ ng electron, là chất có số oxi hóa tăng sau phản

ứng. Chất khử còn ñượ c gọi là chất bị oxi hóa.

- Chất oxi hóa : Là chất nhận electron hay chất có số oxi hóa giảm sau phản ứng.

Chất oxi hóa còn ñượ c gọi chất bị khử.

- Sự khử (quá trình khử) một chất là làm cho chất ñó nhườ ng electron hay làm

tăng số oxi hóa của chất ñó.

- Sự oxi hóa (quá trình oxi hóa) một chất là làm cho chất ñó nhận electron hay

làm giảm số oxi hóa của chất ñó.

- ðịnh ngh ĩ a phản ứng oxi hóa – khử

Phản ứng oxi hóa- khử là phản ứng hóa học trong ñó trong ñó có sự chuyển

electron giữa các chất phản ứng; hay phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng hóa học

trong ñó có sự thay ñổi số oxi hóa của một số nguyên tố.

2.1.2.3. Lập phươ ng trình hóa học của phản ứ ng oxi hóa – khử

ðể lập phươ ng trình phản ứng oxi hóa – khử, ta cần biết công thức hóa học của

các chất tham gia và tạo thành. Việc chọn hệ số thích hợ p ñặt trướ c công thức cácchất trong phươ ng trình hóa học có thể thực hiện bằng nhiều phươ ng pháp khác nhau

, trong chươ ng trình, HS chủ yếu ñượ c học theo phươ ng pháp cân bằng electron và

phươ ng pháp cân bằng ion - electron. Tuy nhiên khi lập phươ ng trình phản ứng cần

tuân theo một trật tự nhất ñịnh.

1. Tìm chất oxi hóa và chất khử trong các chất ñầu.

2. Viết các sản phẩm phản ứng.

3. Chọn các hệ số thích hợ p.- Dấu hiệu nhận biết phản ứng oxi hóa – khử : Dựa vào ñịnh ngh ĩ a phản ứng oxi

hóa – khử; phản ứng có sự thay ñổi số oxi hóa giữa chất tham gia phản ứng và chất

tạo thành. Vậy ñể nhận biết phản ứng có phải là phản ứng oxi hoá hay không, ta phải

xác ñịnh số oxi hóa của chất tham gia và sản phẩm tạo thành sau phản ứng.




28

2.1.2.4. ðặc ñiểm của phản ứ ng oxi hóa - khử : [21]

Ở cấp Trung học phổ thông ñưa ra ñịnh ngh ĩ a mở rộng: Sự oxi hóa và sự khử gắn

vớ i sự chuyển dịch electron.

Ví dụ : Trong phản ứng của Na và O2 ñã có sự chuyển d ịch electron từ nguyên tử

Na sang nguyên từ O2, vì vậy có sự oxi hóa Na thành Na2O (sự nhườ ng electron), Na

là chất khử (nguyên tử nhườ ng electron), O2 là chất oxi hóa (nguyên tử nhận

electron).

Sự nhườ ng e(sự oxi hóa)

4Na + O2 → 2Na2O ;0 0 1 2

2 24 2 N a O N a O+ −

+ →

Sự nhận e(sự khử) Chất khử Chất oxi hóa

Có những phản ứng hóa học tuy không có oxi tham gia nhưng có sự chuyển d ịch

electron nên cũng ñượ c gọi là phản ứng oxi hóa – khử.

Ví dụ: Trong phản ứng giữa natri và clo, ñã có sự chuyển dịch electron từ nguyên

tử natri ñến nguyên tử clo, vì vậy natri ñượ c gọi là chất khử, clo ñượ c gọi chất oxi

hóa. Sự nhườ ng e (sự oxi hóa)

2Na + Cl2 → 2NaCl ;0 0 1 1

22 2 N a C l N a C l+ −

+ →

Chất khử Chất oxi hóa

Do ñó, phản ứng oxi hóa – khử còn ñượ c ñịnh ngh ĩ a là phản ứng hóa học trong ñó

có sự chuyển dịch electron giữa các chất phản ứng.

- Nhận xét :

• Phản ứng oxi hoá – khử trong chươ ng trình hoá học THPT ñã ñượ c phát triển

và hoàn thiện, mang tính khái quát, chỉ rõ bản chất của phản ứng ñó là sự nhườ ng và

nhận electron; ñó là phản ứng trong ñó xảy ra ñồng thờ i hai quá trình khử và quá

trình oxi hoá tuy trái ngượ c nhau nhưng tồn tại trong cùng một phản ứng.

Sự nhận e (Sự khử)




29

• Giúp HS dễ dàng nhận biết ñượ c ñâu là phản ứng oxi hoá – khử dựa vào việc

xác ñịnh số oxi hoá của chất tham gia và sản phẩm tạo thành một cách nhanh chóng,

chính xác. Việc cân bằng các phản ứng oxi hoá – khử phức tạp trở nên ñơ n giản hơ n.

2.2. Phản ứ ng oxi hóa- khử

2.2.1. Nội dung phản ứ ng oxi hóa – khử trong hóa học vô cơ .

2.2.1.1. Một số chất oxi hóa khử quan trọng

- Chất khử : kim loại, hydro, hợ p chất ứng vớ i số oxi hóa thấp của nguyên

tố phi kim, các phi kim yếu, các cation của phi kim, cation kim loại hóa trị thấp của

kim loại có nhiều trạng thái hóa trị.

- Chất oxi hóa : các phi kim, các cation kim loại, hợ p chất ứng vớ i số oxi

hóa cao của nguyên tố có nhiều hóa trị, các axít có nhiều hóa trị, các axit oxi hóa ñặc.

- Ngoài ra còn có những chất vừa có tính khử vừa có tính oxi hóa: các hợ p

chất của lưu huỳnh, cacbon có số oxi hoá trung gian.

2.2.1.2. Phân loại phản ứ ng oxi hóa - khử

1) Loại phản ứ ng oxi hóa - khử ñơ n giản

Là loại phản ứng oxi hóa - khử mà trong phản ứng chỉ có một chất ñóng vai

trò là chất khử và một chất ñóng vai trò là chất oxi hóa.

Ví dụ : a) Kim loại tác dụng vớ i axitZn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑

b) Kim loại tác dụng vớ i phi kim

2Mg + O2 → 2MgO

2 Na +Cl2 → 2NaCl

c) Kim loại tác dụng vớ i oxit axit

2Mg + CO2 → 2MgO + C

d) Oxit kim loại tác dụng phi kimCuO + H2 → Cu + H2O

Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O

e) Oxit kim loại tác dụng vớ i oxit phi kim

Fe2O3 +3CO → 2Fe + 3CO2↑




30

2) Loại phản ứ ng oxi hóa - khử ñặc biệt [22]

a) Phản ứng oxi hoá - khử nội phân tử.

- Chất oxi hoá và chất khử là những nguyên tử khác nhau nằm trong cùng một

phân tử.

Ví dụ:3 3 0

24 2 22 N H N O N H O− +

→ + 5 2 1 0

3 22 2 3K Cl O K Cl O+ − −

→ + b) Phản ứng tự oxi hoá - tự khử

- Chất oxi hoá và chất khử cùng là một loại nguyên tử trong hợ p chất

Ví dụ: Trong phản ứng :0 1 1 1

2 22Cl NaOH Na Cl Na Cl O H O− + +

+ → + +

Cl20 vừa chất khử (Cl20 + e → Cl-1) vừa là chất khử Cl20 - e → Cl+1)c) Phản ứng có nhiều nguyên tố thay ñổi số oxi hoá.

Ví dụ: Cân bằng phản ứng sau theo phươ ng pháp cân bằng e

5 2 1 3 3 6

2 23 2 3 3

ot K N O Fe S K N O Fe O S O

+ + − + + +

+ → + +

5 3

2 1 3 6

2

2

2 15

N e N

Fe S Fe S e

+ +

+ − + +

+ →

→ + +

3 2 2 2 3 315 2 15 4KNO Fe S KNO Fe O SO+ → + + ↑ d) Phản ứng oxi hoá - khử có môi trườ ng tham gia.

- Ở môi trườ ng axit thườ ng có ion H+ tham gia tạo thành H2O.

Ví dụ : 2MnO4- +5SO3

2- +6H+ = 2Mn2+ + 5SO42- +3H2O

- Ở môi trườ ng kiềm thườ ng có ion OH- tham gia tạo thành H2O.

Ví dụ : 2KMnO4 + Na2SO3 +2KOH =2K2MnO4 +Na2SO4 +H2O

2MnO4- + SO3

2- + 2OH- = 2MnO42- + SO4

2- + H2O

- Ở môi trườ ng trung tính có thể có H2O tham gia.Ví dụ : 2KMnO4 + 3Na2SO3 + H2O = 2MnO2↓ + 3SO4

2- + 2OH-

15

2




31

2.2.2. Nội dung phản ứ ng oxi hóa – khử trong hóa học hữ u cơ .

2.2.2.1. ðặc ñiểm hợ p chất hữ u cơ [18]

- Hợ p chất hữu cơ là hợ p chất của Cacbon (trừ CO, CO2, H2CO3, và các muối

cacbonat kim loại…)

- Hợ p chất hữu cơ gồm hai loại chính : hidrocacbon và dẫn xuất hidrocacbon.

- Trong phân tử hợ p chất hữu cơ , các nguyên tử liên kết vớ i nhau theo ñúng

hóa trị và theo một trật tự nhất ñịnh. Thứ tự liên kết ñó ñượ c gọi là cấu tạo hóa học.

Sự thay ñổi thứ tự liên kết ñó, tức là thay ñổi cấu tạo hóa học, sẽ tạo ra hợ p chất khác.

Ví dụ : Công thức phân tử C2H6O có hai công thức cấu tạo

CH3 – O – CH3 : ðimetyl ete, chất khí, không tác dụng vớ i Na.

CH3 – CH2 – OH : Ancol etylic, chất lỏng, tác dụng vớ i Na giải phóng khí hidro.

- Trong phân tử hợ p chất hữu cơ , Cacbon có hóa trị 4. Nguyên tử cacbon

không những có thể liên kết vớ i nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn liên kết

vớ i nhau tạo thành mạch cacbon.

Ví dụ : CH3 – CH2 – CH2 – CH3 (mạch không nhánh)

CH3-CH-CH3

CH3 ( Mạch có nhánh)

(Dạng mạch vòng)

Tính chất của các chất phụ thuộc vào thành phần phân tử ( bản chất, số lượ ng

các nguyên tử ) và cấu tạo hóa học (thứ tự liên kết các nguyên tử).

Thí dụ : - Phụ thuộc thành phần nguyên tử: CH4 là chất khí dễ cháy, CCl4 là chất

lỏng không cháy, CH3Cl là chất khí không có tác dụng gây mê, CHCl3 là chất lỏng

coa tác dụng gây mê.

- Phụ thuộc cấu tạo hóa học: CH3CH2OH và CH3OCH3 khác nhau cả tính chất

vật lý và tính chất hóa học.




32

2.2.2.2. Cách xác ñịnh số oxi hoá của hợ p chất hữ u cơ . [5]

- Trong hóa hữu cơ , những phản ứng có sự thay ñổi số oxi hóa (soh) cũng

ñượ c gọi là phản ứng oxi hóa – khử, cách tính số oxi hóa cho mỗi nguyên tử cũng

tuân theo qui tắc như ñối vớ i các hợ p chất vô cơ . Nhưng vì phản ứng hữu cơ thườ ng

có liên quan ñến một vài nguyên tử C trong phân tử nên ñể xác ñịnh sự oxi hóa và sự

khử ngườ i ta thườ ng làm như sau:

- Cộng hóa trị của C trong hợ p chất hữu cơ ñều bằng 4, nhưng soh của C còn tùy

thuộc nguyên tố liên kết vớ i nó, nếu liên kết vớ i nguyên tử phi kim (O, N, Cl…) thì

số oxi hóa của C là dươ ng (+), còn nếu liên kết vớ i nguyên tử có kim loại (Mg, Cu…)

thì số oxi hóa của C sẽ là âm (- ).

Cách xác ñịnh soh của C : có hai cách xác ñịnh.

- Xác ñịnh theo công thức phân tử như trong hợ p chất vô cơ , xác ñịnh ñượ c soh

trung bình của C hoặc Σ số oxi hóa của C.

- Xác ñịnh soh của từng nguyên tử C, dựa vào công thức cấu tạo.

Thí dụ : Trườ ng hợ p trong hợ p chất hữu cơ có nhiều nguyên tử C. [3]

a) CH3- CH2 – OH

- Xác ñịnh soh trung bình của C theo công thức phân tử như trong hợ p chất vô cơ

1 262

x

C H O+ − 2x + (+1 x 6) + (-2) = 0 → x = - 2

- Xác ñịnh soh của C theo công thức cấu tạo :

H -3 H-1 -2

H C C O H

H H

Soh của C(CH3-) = - 3

Soh của C(-CH2-OH) = - 1

Σ soh của C = - 4

Số oxi hóa của C −

= - 2 ( C −

là số oxi hóa trung bình của C)




33

b) CH3COOH

- Xác ñịnh soh trung bình của C theo công thức phân tử như trong hợ p chất vô

cơ :1 2

42 2

x

C H O+ −

2x + (+1 x 4) + (-2 x 2) = 0 → x = 0

- Xác ñịnh soh của C theo công thức cấu tạo :

H

-3 +3 O

H C C

O HH

Soh của C(CH3-) = - 3

Soh của C(- COOH) = + 3

Σ soh của C = 0

Soh của C −

= 0

2.2.2.3. Các loại phản ứ ng oxi hóa - khử trong hóa học hữ u cơ [12] - Phản ứng oxi hóa hoàn toàn

ða số các hợ p chất hữu cơ tham gia phản ứng oxi hóa hoàn toàn ñều tạo thành

sản phẩm là khí cacbonic và hơ i nướ c, ngoài ra tùy theo thành phần các nguyên tử

cấu tạo thành hợ p chất hữu cơ mà sản phẩm có thể có thêm khí nitơ hay amoniăc.

CxHyOz Nt + (x +4

y –2

z ) O2 → xCO2 +2

y H2O +2

t N2

- Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn

Trong chươ ng trình hóa học lớ p 11, học sinh ñã làm quen vớ i các loại phản ứng

oxi hóa - khử các hợ p chất hữu cơ ở chươ ng 6 – Hidrocacbon không no và chươ ng 8

–Dẫn xuất Halogen, Ancol – Phenol.

• Anken làm mất màu dung dịch thuốc tím :




34

3CH2 = CH2 +2KMnO4 + 4H2O →3HO-CH2 – CH2-OH +MnO2 + 2KOH

Phản ứng này dùng ñể nhận biết sự có mặt của liên kết ñôi anken.

• Ankin phản ứng vớ i kali penmanganat theo phản ứng :

3C2H2 + 8KMnO4 → 3(COOK)2 +2KOH + 8MnO2 ↓ + 2H2O

• Phản ứng oxi hóa biến ñổi ancol thành andehit rồi thành axit :

Chất oxi hóa ancol bậc một thườ ng dùng là KMnO4, CrO3 và Na2Cr2O7 vớ i H2SO4.

Oxi hóa ancol bậc một tạo thành andehit nhưng andehit dễ bị oxi hóa hơ n ancol nên

andehit sẽ bị oxi hóa tiếp tạo axit cacboxylic.

RCH2OH → )(O RCHO → )(O RCOOH.

Muốn dừng ở andehit, cần dùng các biện pháp sau ñây:

- Chưng cất andehit ra khỏi hỗn hợ p.

- Kiểm tra nghiêm ngặt nhiệt ñộ và thờ i gian phản ứng.

• Ancol bậc một bị oxi hóa thành andehit : Ancol bậc một bị oxi hóa nhẹ

thành andehit. R – CH2 – OH + CuO → to R- CH=O +Cu +H2O

(andehit)

• Ancol bậc hai bị oxi hóa thành xeton : ancol bậc hai bị oxi hóa nhẹ thành

xeton .

R – CH – R’ + CuO → R – C – R’ + Cu +H2O

• Ancol etylic lên men giấm thành axit axetic : ñây là phươ ng pháp cổ ñiển ñiều

chế axit axetic, tức là oxi hóa rượ u etylic bằng oxi không khí, có mặt men giấm thành

axit axetic :

CH3 – CH2 – OH + O2 → Mengiâm CH3 – COOH + H2O

• Andehit bị oxi hóa thành axit cacboxylic: Xeton khó bị oxi hóa nhưng andehit

rất dễ bị oxi hóa, nó làm mất màu dung dịch nướ c brom, dung dịch kali Penmanganat

và bị oxi hóa thành axit cacboxylic.

Ví dụ : RCH=O + Br2 + H2O → RCOOH + 2HBr

OH O (Xêton)




35

Andehit khử ñượ c Ag+ ở phức chất [ Ag(NH3)2]OH thành Ag kim loại :

AgNO3 + 3NH3 + H2O → [Ag(NH3)2]OH (Phức chất tan) + NH4NO3

R – CH =O + 2[ Ag(NH3)2]OH → R-COONH4 + 2Ag↓ + 3NH3↑ + H2O

2.2.2.4. Cân bằng phản ứ ng oxi hóa – khử trong Hóa hữ u cơ .

1) Phươ ng pháp cân bằng phản ứng cháy của hợ p chất hữu cơ :

a) Phản ứng cháy của hidrocacbon :

Cân bằng theo trình tự sau:

- Cân bằng số nguyên tử hiñro. Lấy số nguyên tử H của hiñrocacbon chia cho 2,

nếu kết quả là số lẻ thì nhân ñôi phân tử hiñrocacbon, nếu là số chẵn thì ñể nguyên.

- Cân bằng số nguyên tử cacbon.

- Cân bằng số nguyên tử oxi.

Ví dụ: C2H6 + O2 → CO2 + H2O

Lấy số nguyên tử H chia cho 2 ñượ c: 6/2 = 3 là số lẻ, nên cần nhân ñôi :

2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O

b) Phản ứng cháy của hợ p chất chứa oxi

Cân bằng theo trình tự:

- Cân bằng số nguyên tử C.

- Cân bằng số nguyên tử H.

- Cân bằng số nguyên tử O bằng cách tính số nguyên tử O ở vế phải rồi trừ ñi số

nguyên tử oxi có trong hợ p chất. Kết quả thu ñượ c ñem chia ñôi sẽ là hệ số của phân

tử O2. Nếu hệ số ñó là phân số thì nhân ñôi cả 2 vế của phươ ng trình ñể khử mẫu số.

Ví dụ: 2C2H5COOH + 2. 7/2O2 → 2. 3CO2 + 2. 3H2O

2C2H5COOH + 7O2 → 6CO2 + 6H2O

2) ðối vớ i các phản ứng oxi hoá khử ñơ n giản như trên, thì chỉ cần cân bằng

theo phươ ng pháp bình thườ ng nhưng vớ i các phản ứng phức tạp hơ n ta cần sử dụngphươ ng pháp thăng bằng electron hoặc phươ ng pháp thăng bằng ion – electron. [3]

Ví dụ1: Cân bằng phản ứng hóa học sau bằng phươ ng pháp cân bằng elctron.

a) C2H2 + KMnO4 + H2O → Axit oxalic + MnO2 + KOH

b) CH3-CH=CH2 + KMnO4 + H2O → CH3-CH(OH)-CH2(OH) +MnO2+KOH




36

Từ hai câu a), b) Rút công thức cân bằng chung cho anken ?

c) CH3 - CH2 - OH + K2Cr2O7 + H2SO4 → CH3CHO + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2O

HD: a) Cách 1:

1 1 7 3 3 4

4 2 2

O OC H C H K MnO H O HO C C OH MnO KOH

− − + + + +

≡ + + → − − − + +

1 3

7 4

2 2 (2.4 )

3

C C e

Mn e Mn

− +

+ +

→ +

+ →

3C2H2 +8KMnO4 + 4H2O → 3H2C2O4+ 8MnO2 + 8KOH

Cách 2:1 7 3 4

2 22 4 2 2 4 2C H K MnO H O H C O MnO KOH − + + +

+ + → + +

1 3

7 4

2 2 (2.4 )

3

C C e

Mn e Mn

− +

+ +

→ +

+ →

3C2H2 +8KMnO4 + 4H2O → 3H2C2O4+ 8MnO2 + 8KOH

b)1 2 7 0 1 4

3 2 4 2 3 2 2( ) ( )CH C H C H K MnO H O CH C H OH C H OH MnO KOH − − + − +

− = + + → − − + +

1 0

2 1

1

1

C C e

C C e

−

− −

→ +

→ +

1 2 0 1

7 4

2

3

C C C C e

Mn e Mn

− − −

+ +

+ → + +

+ →

3CH3-CH=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O→ 3CH3-CH(OH)-CH2(OH)+ 2MnO2 + 2KOH

Công thức chung : 3CnH2n + 2KMnO4 + 4H2O→ 3CnH2n(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH

c)1 6 1 +3

2 23 2 2 7 2 4 3 4 3 2 4 2HO+ Cr (SO )CH C H OH K Cr O H SO CH C K SO H O− + +

− − + + → − + +

Cách 1:

1 1

6 3

2

2 2.3 2

C C e

Cr e Cr

− +

+ +

→ +

+ →

Cách 2: Tính số oxi hóa trung bình của C2 6 1 3

2 2 2 26 2 7 2 4 4 4 3 2 4 2( )C H O K Cr O H SO C H O Cr SO K SO H O− + − +

+ + → + + +

1 1

6 3

2

2 2.3 2

C C e

Cr e Cr

− +

+ +

→ +

+ →

3x

1x

3x

8x

3x

8x

3x

1x

-2e

3 x

3 x




37

Kết quả chung :

3CH3-CH2-OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 3CH3CHO + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng hóa học theo phươ ng pháp cân bằng ion - electron.

KMnO4 + H2C2O4 + H2SO4 → CO2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

HD:7 3 4 2

4 2 2 4 2 4 2 4 2 4 2K MnO H C O H SO C O Mn SO K SO H O+ + + +

+ + → + + +

3 2 4

2 4 2

7 2

4

2

5

C O C O e

MnO e Mn

+ − +

+ +−

→ +

+ →

7 2

4 2

3 42

2 4 2

5 8 4

2 2

MnO e H Mn H O

C O C O e

+ +− +

+ +−

+ + → +

→ +

22

4 2 4 2 2

4 2 2 4 2 4 4 2 2 4 2

2 5 16 2 10 8

2 5 3 2 10 8

MnO C O H Mn CO H O

KMnO H C O H SO MnSO CO K SO H O

+− − ++ + → + +

+ + → + + +

Nhận xét : Phản ứng oxi hóa - khử trong hóa vô cơ và hữu cơ ñều có những

ñiểm giống và khác nhau :

- Giống nhau: Phản ứng oxi hóa - khử trong hóa vô cơ và hữu cơ ñều có sự thay

ñổi số oxi hóa giữa các chất tham gia phản ứng và sản phẩm tạo thành. Cách xác ñịnh

số oxi hóa ñều theo cách tính số oxi hóa trung bình. Có thể cân bằng theo phươ ngpháp electron hoặc ion - electron tùy từng dạng phươ ng trình.

- Khác nhau: Trong hợ p chất hữu cơ còn có thêm cách xác ñịnh số oxi hóa theo

gốc, nhóm chức. Phản ứng oxi hóa - khử trong hóa hữu cơ chiếm số lượ ng ít và

không phổ biến chiếm vị trí không quan trọng và phổ biến như trong hóa vô cơ .

2.3. Vận dụng phản ứ ng oxi hóa - khử trong dạy hóa học phổ thông.

2.3.1. Sử dụng các khái niệm phản ứ ng oxi hóa - khử trong dạy tính chất hóa

học của các chất.2.3.1.1. Từ các khái niệm về hóa trị, số oxi hóa, cấu hình của nguyên tử , ñộ

âm ñiện, ñặc ñiểm liên kết…ñể giải thích tính chất hóa học của chất ñó. [6]

Chất khử:

Chất oxi hóa:

2 x

5 x




38

Khi dạy chươ ng 5 - Nhóm Halogen và chươ ng 6 – Nhóm Oxi, lớ p 10 - Nâng cao, ta

có thể vận dụng các khái niệm hóa trị, số oxi hóa, cấu hình của nguyên tử, ñặc ñiểm

liên kết…ñể giải thích cho tính chất hóa học của chất ñó.

Ví dụ1: Khi dạy bài Clo có thể dùng khái niệm số oxi hóa và xét cấu hình electron

ñể giải thích tại sao trong các hợ p chất thì Flo có số oxi hóa -1 mà Clo, Brom, Iot

ngoài số oxi hóa -1 còn có số oxi hóa +1, +3, +5, +7. Kết luận tính chất hóa học cơ

bản của halogen và giải thích chiều biến ñổi tính chất ñó khi xét từ flo ñến iot.

HD: Nguyên tử halogen có 7e ngoài cùng nên có khả năng nhận thêm 1e tạo số

oxi hóa -1. Khả năng này là duy nhất ñối vớ i Flo vì nó có ñộ âm ñiện lớ n nhất và

không có phân lớ p d. Các nguyên tố còn lại do cấu hình có phân lớ p d nên khi bị

kích thích sẽ tạo ra 1, 3, 5, 7 electron và số oxi hóa tươ ng ứng là +1, +3, +5, +7.

- Tính chất hóa học cơ bản của halogen là tính oxi hóa và giảm từ F ñến I vì ñộ âm

ñiện giảm dần, bán kính nguyên tử tăng dần.

Nhận xét : Tác dụng của câu hỏi này là giải thích, củng cố và khắc sâu kiến thức tính

chất hoá học của các nguyên tố nhóm halogen.

Ví dụ 2: Khi dạy bài 41 - Oxi, GK10, Nâng cao. GV có thể ñặt câu hỏi:

Từ cấu hình của oxi, xác ñịnh số oxi hóa của oxi trong hợ p chất ? Giải thích vì sao

oxi thể hiện tính oxi hóa mạnh. HD:

Nguyên tử oxi có cấu hình electron là : 1s22s22p4

Nếu biểu diễn cấu hình electron lớ p ngoài cùng bằng ô lượ ng tử :

Ta thấy lớ p ngoài cùng của oxi có 6 electron ñộc thân khuynh hướ ng dễ nhậnthêm 2 electron nữa ñể ñạt cấu hình bền của khí hiếm. Và một yếu tố quan trọng nữa

là ñộ âm ñiện của oxi lớ n 3,44 lớ n thứ hai sau Flo. Vì vậy, khi tham gia phản ứng hoá

học, oxi dễ nhận thêm 2e và có số oxi hoá là -2

→ Tính chất hoá học của oxi là tính oxi hoá mạnh.

2s2 2p4




39

• Tác dụng vớ i nhiều kim loại trừ (Au, Pt..)

• Tác dụng ñượ c vớ i phi kim (trừ halogen)

• Tác dụng ñượ c vớ i nhiều hợ p chất vô cơ và hữu cơ .

Ví dụ 3: Khi dạy bài 45, Hợ p chất có oxi của lưu huỳnh, SGK10, Nâng cao. GV có

thể ñặt HS vào tính huống có vấn ñề sau: Trong hợ p chất SO2 và CO2, lưu huỳnh và

cacbon ñều có số oxi hoá là +4 nhưng tại sao SO2 vừa có tính khử vừa có tính oxi hoá

trong khi ñó CO2 chỉ có tính oxi hoá ?

HD:

ðể giải quyết câu hỏi này ta phải xét ñến cấu hình electron của cacbon và lưu

huỳnh ñể xem lưu huỳnh và cacbon có những số oxi hoá nào.

- Cấu hình electron của cacbon ( Z= 6): 1s22s22p2 do ñó cacbon có 4 số oxi hoá là

-4,-2, 0, +2, +4. Trong hợ p chất CO2, cacbon có số oxi hoá +4 là số oxi hoá cao nhất

nên khi tham gia phản ứng nó chỉ có thể giảm số oxi hoá xuống +2, hoặc 0 bằng cách

nhận thêm 2, hoặc 4 electron → CO2 chỉ thể hiện tính oxi hoá.

- Cấu hình electron của lưu huỳnh ( Z= 16 ): 1s22s22p63s23p4 , lưu huỳnh có 4 số

oxi hoá là : -2, 0, +4, +6. Trong hợ p chất SO2, số oxi hoá của lưu huỳnh là +4 là số

oxi hoá trung gian, do ñó nó có thể tăng số oxi hoá lên +6 bằng cách nhườ ng 2

electron và lúc này SO2 thể hiện tính khử, ngượ c lại nó cũng có thể giảm số oxi hoá

xuống 0 hoặc -2 bằng cách nhận thêm 4 hoặc 6 elctron và lúc này SO2 thể hiện tính

oxi hoá → SO2 vừa thể hiện tính oxi hoá vừa thể hiện tính khử.

Kết luận: Dựa vào cấu hình elctron, số oxi hoá …Ta có thể giải thích tính chất

hoá học của nhiều ñơ n chất và hợ p chất, thể hiện sự hợ p lý và logic, giúp HS hiểu rõ,

khắc sâu kiến thức bài học.

2.3.1.2. Sử dụng các khái niệm của phản ứ ng oxi hóa - khử dự ñoán tính chất

của ñơ n chất và hợ p chất. Ví dụ 1: Khi dạy bài 40 - Khái quát về nhóm Oxi, SGK10, Nâng cao. GV có thể

ñặt câu hỏi : Giải thích tại sao Oxi, lưu huỳnh, Selen và Telu ở cùng phân nhóm

chính nhóm VI mà chỉ Oxi chỉ có hoá trị II, trong ñó Lưu huỳnh, Selen và Telu có

hoá trị II, IV, VI ? Dự ñoán tính chất hóa học của chúng. [13]




40

HD: Cấu hình electron lớ p ngoài cùng của O và S ở trạng thái cơ bản :

• (Z = 8) Nếu biểu diễn cấu hình lớ p e ngoài cùng bằng ô lượ ng tử :

• S (Z = 16) Nếu biểu diễn cấu hình lớ p e ngoài cùng bằng ô lượ ng tử :

- Ở trạng thái này các nguyên tử O, S ñều có hai electron ñộc thân do ñó chúng có

hoá trị II (Trong hợ p chất oxi, lưu huỳnh có số oxi hóa -2) ⇒ Oxi, lưu huỳnh thể hiện

tính oxi hóa mạnh.

- Oxi lớ p ngoài cùng không có phân lớ p d, còn lưu huỳnh lớ p ngoài cùng có phân

lớ p d trống, do mức năng lượ ng 3s, 3p, 3d là tươ ng ñươ ng nhau nên khi bị kích thích

các eletron có thể nhảy sang obitan d trống ñể tạo 4 electron ñộc thân hoặc 6 electron

ñộc thân, do ñó lưu huỳnh có hoá trị IV hoặc hoá trị VI (có thêm các số oxi hóa là

+4,+6) ⇒ Lưu huỳnh còn thể hiện tính khử.

S* :

Còn Selen, Telu ở trạng thái cơ bản :

Se : 4s24p4d0 ; Te : 5s25p4 5d0

Giải thích tươ ng tự như lưu huỳnh.

- Kiến thức cũ : cấu hình electron của nguyên tử, mức năng lượ ng của các

electron trên các lớ p, các phân lớ p.

- Kiến thức mớ i : nguyên nhân sự khác nhau về hoá trị của O vớ i S, Se và Tetrong các hợ p chất dẫn ñến sự khác nhau về tính chất hóa học.

Ví dụ 2: Khi dạy bài Lưu huỳnh ở chươ ng 6 - Hóa học 10 ta có thể ñặt câu hỏi

yêu cầu học sinh nhắc lại số oxi hóa có thể có của lưu huỳnh. Từ ñó dự ñoán về tính

chất của ñơ n chất lưu huỳnh.

2s2 2p4

3s2 3p4 3d0




41

HD:

- Lưu huỳnh có số oxi hóa : -2, 0, +4, +6. Lưu huỳnh ñơ n chất có số oxi hoá 0, S có

thể tăng hoặc giảm số oxi hóa bằng cách nhườ ng hoặc nhận electron. Khi tham gia

phản ứng lưu huỳnh vừa thể hiện tính oxi hóa vừa thể hiện tính khử:

• S thể hiện tính oxi hóa khi phản ứng vớ i kim loại, hidro.

• S thể hiện tính khử khi phản ứng vớ i phi kim mạnh hơ n Cl2, F2, O2 và

các hợ p chất có tính oxi hóa.

Ví dụ 3: Khi dạy các hợ p chất của lưu huỳnh, bài H2S, SO2 từ việc yêu cầu HS xác

ñịnh số oxi hoá của lưu huỳnh trong các hợ p chất ñó mà giúp HS rút ra ñượ c tính

chất hoá học cơ bản của chúng. Trong hợ p chất H2S, lưu huỳnh có số oxi hoá là -2, là

số oxi hoá thấp nhất, do ñó nó chỉ có thể tăng số oxi hoá lên 0, +4, +6 bằng cách

nhườ ng ñi 2, 6, 8 electron và HS rút ra kết luận là hidro sunfua chỉ thể hiện tính khử .

Số oxi hoá của lưu huỳnh trong hợ p chất SO2 là +4, ñây là số oxi hoá trung gian, do

vậy mà nó có thể tăng số oxi hoá lên +6 bằng cách nhườ ng 2 electron và lúc này SO2

thể hiện tính khử. Tuy nhiên, nó cũng có thể giảm số oxi hoá xuống 0, -2 bằng cách

nhận thêm 4, 6 electron nữa và lúc này SO2 thể hiện tính oxi hoá. HS rút ra kết luận,

SO2 vừa là chất oxi hoá vừa là chất khử.

Ví dụ 4: Khi dạy chươ ng 2, Nhóm Nitơ , bài 10 Nitơ , SGK hoá học 11 - Nâng cao,GV có thể ñặt câu hỏi: Dựa vào cấu hình electron của nguyên tố Nitơ hãy cho biết N

có thể có những số oxi hoá nào? Từ ñó dự ñoán tính chất hoá học của N. [6]

HD: Cấu hình electron của nguyên tố Nitơ là : 1s22s22p3 , lớ p ngoài cùng của N có

5 electron nó có thể nhận thêm 3 electron ñể ñạt cấu hình bền của khí hiếm, lúc này

N có số oxi hoá -3 trong hợ p chất NH3→ N thể hiện tính khử. Tuy nhiên, N cũng có

thể nhườ ng 1, 2, 3, 4, 5 electron ở lớ p thứ hai và lúc này N có số oxi hoá +1 (Trong

hợ p chất N2O), Số oxi hoá +2 (trong hợ p chất NO),+3 (trong hợ p chất N2O3) Số oxihoá +4 (trong hợ p chất NO2), Số oxi hoá +5 (trong hợ p chất N2O5) .

Vậy N có 6 số oxi hoá là : -3, 0, +1, +2,+3, +4, +5.

- Nitơ có công thức phân tử là N2, hai nguyên tử N liên kết vớ i nhau bằng ba liên kết

cộng hoá trị không có cực nên phân tử Nitơ rất bền. Ở nhiệt ñộ thườ ng, nitơ khá trơ




42

về mặt hoá học nhưng ở nhiệt ñộ cao nitơ trở nên hoạt ñộng hơ n và có thể tác dụng

ñượ c vớ i nhiều chất. ðơ n chất N2 có số oxi hoá 0, khi tham gia phản ứng tuỳ thuộc

vào chất phản ứng mà nitơ thể hiện tính oxi hoá hay tính khử, tuy nhiên tính oxi hoá

vẫn trội hơ n tính khử.

+ Nitơ thể hiện tính oxi hoá khi tác dụng vớ i các chất khử mạnh như hidro, kim loại.

+ Nitơ thể hiện tính khử khi tác dụng vớ i chất oxi hoá mạnh như oxi.

Kết luận: Việc xác ñịnh số oxi hoá của một nguyên tố trong hợ p chất khá ñơ n giản

và dựa vào số oxi hoá ta có thể dự ñoán tính chất hoá học của hợ p chất chứa nguyên

tố ñó trên cơ sở các số oxi hoá có thể có của nguyên tố ñó một cách chính xác, giúp

cho HS dễ hiểu, dễ tiếp thu kiến thưc mớ i, cảm thấy hứng thú hơ n khi học Hoá học.

2.3.2. Sử dụng các khái niệm phản ứ ng oxi hóa - khử ñể giải bài tập.

2.3.2.1. Bài tập mang tính lý thuyết

1) Xác ñịnh ñ iện hóa tr ị , cộng hóa tr ị và số oxi hóa của các chấ t.

Bài tập1. Xác ñịnh ñiện hóa trị của các nguyên tử và nhóm nguyên tử trong

những hợ p chất ion sau: BaO, K2O, CaCl2, AlF3, Ca(NO3)2 ( Bài 8 SGK Hoá học 10

– Nâng cao, trang 96)

HD: ðiện hóa trị của các nguyên tố bằng ñiện tích của ion tươ ng ứng.

- ðiện hóa trị của Ba trong BaO là 2, của K trong K2O là 1, của Ca trong CaCl2 là 2, của Al trong AlF3 là 3, của Ca trong Ca(NO3)2 là 2.

Bài tập 2. Xác ñịnh cộng hóa trị của nguyên tử những nguyên tố trong những

hợ p chất cộng hóa trị sau: NH3, HBr, AlBr3, PH3, CO2.(Bài 9 SGK Hoá học 10 –

Nâng cao, trang 96)

HD: Cộng hóa trị của nguyên tố bằng số liên kết của nguyên tử nguyên tố ñó

ñượ c tạo vớ i các nguyên tử khác trong phân tử.

- Cộng hóa trị của nguyên tố N trong NH3 là 3, của H trong HBr là 1, của Al trongAlBr3 là 3, của P trong PH3 là 3, của C trong CO2 là 4.

Bài tập 3. Xác ñịnh số oxi hóa của : ( Bài 5 SGK Hoá học10. Nâng cao, trang 103)

a) Cacbon trong CH4, CO, CO2, CO32-, HCO3

-.

b) Lưu huỳnh trong SO2, H2SO3, S2-, S, SO3

2-, HSO4-, HS-.




43

c) Clo trong ClO4-, ClO-, Cl2, ClO3

-, Cl2O7.

HD: a) Số oxi hóa (SOXH) của C trong CH4 là -4.

SOXH của C trong CO là +2, CO2 là +4, trong CO32- là +4.

b) SOXH của S trong SO2 là +4, trong H2SO3 là +4, trong S2- là -2, trong S

là trong SO32- là +4, trong HSO4

- là +6, trong HS- là -2.

c) SOXH của Clo trong ClO4- là +7, trong ClO- là +1, trong Cl2 là 0, trong

ClO3- là +5, trong Cl2O7 là +7.

Nhận xét: Các bài tập 1, 2, 3 có tác dụng giúp HS phân biệt giữa ñiện hoá trị, cộng

hoá trị và số oxi hoá của nguyên tố trong hợ p chất. Từ ñó hiểu rõ và xác ñịnh chính

xác số oxi hoá của nguyên tố trong hợ p chất là bướ c ban ñầu ñể cân bằng ñúng

phươ ng trình phản ứng oxi hoá – khử.

2) Loại bài t ậ p nhận biế t phản ứ ng oxi hóa - khử .

Nguyên tắc: Dựa vào sự thay ñổi số oxi hóa, có thể chia phản ứng hóa học ra

thành hai loại :

• Phản ứng hóa học có sự thay ñổi số oxi hóa (phản ứng oxi hóa – khử). Phản

ứng thế, một số phản ứng hóa hợ p và một số phản ứng phân hủy thuộc loại phản ứng

hóa học này.

• Phản ứng hóa học không có sự thay ñổi số oxi hóa (phản ứng không phảiphản ứng oxi hóa – khử). Phản ứng trao ñổi, một số phản ứng hóa hợ p và một số

phản ứng phân hủy thuộc loại phản ứng này.

Bài tập 1. Hãy cho biết trong những phản ứng hoá học xảy ra quanh ta sau ñây, phản

ứng nào là phản ứng oxi hoá – khử ? (Bài tập 2 trang 113 - SGK Hoá học THCS)

a) ðốt than trong lò : C + O2 → to CO2

b) Dùng cacbon oxit khử sắt (III) oxit trong luyện kim :

Fe2O3 + 3CO → to

2Fe + 3CO2 c) Nung vôi : CaCO3 → to CaO + CO2

d) Sắt bị gỉ trong không khí : 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3

HD: Các phản ứng a) b) d) là phản ứng oxi hóa - khử vì các phản ứng ñó ñều xảy ra

ñồng thờ i sự oxi hoá và sự khử. Riêng phản ứng c) không phải là phản ứng oxi hoá –




44

khử vì trong phản ứng không có chất nhườ ng oxi và chất chiếm oxi hay không xảy

ra ñồng thờ i sự oxi hoá và sự khử.

Bài tập 2. Trong các loại phản ứng dướ i ñây phản ứng nào là phản ứng oxi hóa -

khử, phản ứng nào không phải là phản ứng oxi hóa – khử. Giải thích?

(Bài tập 2 SGK Hoá học 10 Nâng cao, trang 109)

A. 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2.

B. 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O.

C. 4KClO3 → 3KClO4 + KCl

D. 2KClO3 → 2KCl + 3O2

HD: A. là phản ứng oxi hóa - khử, vì có sự thay ñổi số oxi hóa của chất phản ứng và

sản phẩm tạo thành.

7 6

7 4

2 0

2

3

2 4

Mn e Mn

Mn e Mn

O O e

+ +

+ +

−

+ →

+ →

→ +

B. ðây là phản ứng phân hủy, không phải là phản ứng oxi hóa – khử, vì không có

sự thay ñổi số oxi hóa.

C. ðây là phản ứng oxi hóa - khử, vì có sự thay ñổi số oxi hóa của chất phản ứng

và sản phẩm tạo thành.

5 7

5 1

2

6

Cl Cl e

Cl e Cl

+ +

+ −

→ +

+ →

D. là phản ứng oxi hóa - khử, vì có sự thay ñổi số oxi hóa của chất phản ứng và

sản phẩm tạo thành.

5 1

2 0

2

6

2 4

C l e C l

O O e

+ −

−+ →

→ +

Nhận xét: - Phản ứng thế, một số phản ứng hoá hợ p và một số phản ứng phân huỷ

thuộc loại phản ứng oxi hoá – khử. Phản ứng trao ñổi, một số phản ứng hoá hợ p và

một số phản ứng phân huỷ không thuộc loại phản ứng oxi hoá – khử. Phản ứng oxi




45

hoá – khử ở cấp THCS không mang tính khái quát, dấu hiệu nhận biết là có oxi tham

gia phản ứng, có sự cho và nhận oxi, nó dựa trên các phản ứng cụ thể, ñơ n giản chưa

chỉ ñượ c bản chất phản ứng oxi hoá – khử vì vậy mà HS khó xác ñịnh ñượ c ñâu là

phản ứng oxi hoá – khử.

- Ở cấp THPT giúp HS dễ dàng nhận biết ñượ c ñâu là phản ứng oxi hoá – khử

dựa vào việc xác ñịnh số oxi hoá của chất tham gia và sản phẩm tạo thành. Vì vậy,

HS có thể xác ñịnh một cách nhanh chóng, chính xác.

3) Loại bài t ậ p cân bằ ng phản ứ ng oxi hóa - khử

Có nhiều phươ ng pháp cân bằng phươ ng trình phản ứng oxi hóa – khử nhưng

trong chươ ng trình phổ thông có hai phươ ng pháp phổ biến ñó là:

• Phươ ng pháp thăng bằng electron

• Phươ ng pháp nửa phản ứng (phươ ng pháp ion – electron )

Chúng ta sẽ lần lượ t tìm hiểu từng phươ ng pháp và việc vận dụng của chúng

trong bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa - khử như thế nào.

Bài tập 1. Hãy lập phươ ng trình hoá học theo các sơ ñồ sau : (bài 4 trang 113, SGK

Hoá học 8)

Fe2O3 + CO → to CO2 + Fe

Fe3O4 + H2 → to H2O + Fe

CO2 + Mg → to MgO + C

Các phản ứng hoá học này có phải là phản ứng oxi hoá - khử không? Vì sao? Nếu

là phản ứng oxi hoá - khử cho biết chất nào là chất khử, chất oxi hoá?

HD: Fe2O3 + 3CO → to 3CO2 + 2Fe

Fe2O3 là chất oxi hoá; CO là chất khử.

Fe3O4 + 4H2 → to 4H2O + 3Fe

Fe3O4 là chất oxi hoá; H2 là chất khử.CO2 + 2Mg → to 2MgO + C

CO2 là chất oxi hoá; Mg là chất khử.




46

Các phản ứng này ñều là phản ứng oxi hoá - khử vì các phản ứng này ñều có oxi

tham gia và có sự nhườ ng và nhận oxi hay nói cách khác là có xảy ra ñồng thờ i sự

oxi hoá và sự khử trong cùng một phản ứng.

Nhận xét: Ở chươ ng trình THCS ñể cân bằng phản ứng oxi hoá - khử, HS chỉ dựa

trên việc cân bằng số nguyên tử của chất tham gia phản ứng và sản phẩm, HS chưa

thể cân bằng theo phươ ng pháp thăng bằng electron. HS chỉ cân bằng ñượ c một số

phản ứng oxi hoá - khử ñơ n giản.

Bài tập 2. Cân bằng phươ ng trình hoá học của các phản ứng oxi hoá - khử sau ñây

bằng phươ ng pháp electron và cho biết chất khử, chất oxi hoá ở mỗi phản ứng. (Bài 9

trang 90 SGK Hoá học 10 Cơ Bản)

a) Al + Fe3O4 → to Al2O3 + Fe

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

c) FeS2 + O2 → to Fe2O3 + SO2

d) KClO3 → to KCl + O2

e) Cl2 + KOH → to KCl + KClO3 + H2O

HD: b) FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

5x 2 Fe+2 →2 Fe+3 + 2.1e - FeSO4 chất khử

2x Mn7+ + 5e → Mn2+ - KMnO4 chất oxi hoá

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

c) FeS2 + O2 → to Fe2O3 + SO2

Fe+2 → Fe+3 + 1e

2S-1 → 2S+4 + 2.5e

4 x FeS2 → Fe+3 +2S+4 + 11e - FeS2 chất khử

11 x 2O0 + 4e → 2O-2 - O2 chất oxi hoá

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

Các câu còn lại làm hoàn toàn tươ ng tự.

Nhận xét: Ở chươ ng trình trung học phổ thông, việc cân bằng phản ứng oxi hoá -

khử ñơ n giản hơ n nhiều dựa trên cơ sở xác ñịnh số oxi hoá của các chất tham gia

phản ứng. Có thể cân bằng ñượ c nhiều phản ứng oxi hoá - khử phức tạp.




47

Bài tập 3. Cho miếng Al vào dd axit HNO3 loãng thấy bay ra chất khí không màu,

không mùi, không cháy, nhẹ hơ n không khí, viết phươ ng trình phản ứng và cân bằng.

HD: Theo ñầu bài, khí bay ra là N2.

Phươ ng trình phản ứng (bướ c 1): Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2↑ +H2O

Bướ c 2, 3, 4

0 3

5 0

2

3

2 10

Al Al e

N e N

+

+

→ +

+ →

Bướ c 5: 10Al + 6HNO3 → 10Al(NO3)3 + 3N2↑ +H2O

Bướ c 6: Ngoài 6 HNO3 tham gia quá trình oxi hoá - khử còn 3.10 = 30HNO3 tạo

thành muối nitrat (10Al(NO3)3).

Vậy tổng số phân tử HNO3 là 36 và tạo thành 18H2O.

Phươ ng trình cuối cùng:

10Al + 36HNO3 → 10Al(NO3)3 + 3N2↑ +18H2O

Dạng ion: 10Al + 36H+ + 6NO3- = 10Al3+ + 3N2↑ +18H2O

Chú ý: ðối vớ i những phản ứng tạo nhiều sản phẩm trong ñó nguyên tố ở nhiều số

oxi hoá khác nhau, ta có thể viết gộp hoặc viết riêng từng phản ứng ñối vớ i từng sản

phẩm, sau ñó nhân các phản ứng riêng vớ i hệ số tỷ lệ theo ñiều kiện ñầu bài. Cuốicùng cộng gộp các phản ứng lại.

Bài tập 4. Cân bằng phản ứng: HNO3 + Al → NO + N2O + …

Biết tỉ lệ mol 2

: 3 :1 NO N O

n n =

HD: Các phản ứng riêng (ñã cân bằng theo nguyên tắc trên):

Al + 4HNO3 = Al(NO3)3 + NO↑+ 2H2O (1)

Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O↑ + 15H2O (2)

ðể có tỷ lệ mol trên, ta nhân phươ ng trình (1) vớ i 9 rồi cộng 2 phươ ng trình lại:17Al + 66HNO3 = 17Al(NO3)3 +9NO↑ + 3N2O↑ + 33H2O

Nhận xét: Phươ ng pháp cân bằng ion – electron chỉ áp dụng ñối vớ i các quá trình

xảy ra trong dung dịch, có sự tham gia của môi trườ ng (H2O, dung dịch axit hoặc

bazơ tham gia).

10

3




48

4) Chuỗ i phản ứ ng biể u diễ n các chuyể n ñổ i hóa học

Chuỗi phản ứng hóa học có tác dụng rèn k ĩ năng viết phươ ng trình phản ứng, củng

cố tính chất hoá học của của các chất nhằm giúp các em học sinh khắc sâu kiến thức

bài học. Loại bài tập chuỗi phản ứng hóa học ñượ c áp dụng trong phần bài tập hoặc

củng cố.

Bài tập 1: Viết phươ ng trình hoá học biểu diễn sự chuyển ñổi sau ñây. Phản ứng

nào là phản ứng oxi hoá - khử. (Bài 4, trang 69 SGK Hoá học 9 THCS)

a) Al → )1( Al2O3 → )2( AlCl3 → ))3( Al(OH)3 → )4( Al2O3 → )5( Al

b) Fe → )1( FeSO4 → )2( Fe(OH)2 → )3( FeCl2

c) FeCl3 → )1( Fe(OH)3 → )2( Fe2O3 → )3( Fe → )4( Fe3O4

HD: c) FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaCl (1)

2Fe(OH)3 → to Fe2O3 + 3H2O (2)

Fe2O3 + 3CO → to 2Fe + 3CO2 (3)

3Fe + 2O2(kk) → Fe3O4 (4)

Phản ứng (3) và (4) là phản ứng oxi hoá - khử. ðây là các phản ứng oxi hoá -

khử dạng ñơ n giản HS cấp THCS có thể cân bằng một cách dễ dàng. Củng cố tính

chất hoá học các chất bằng các phươ ng trình hoá học.

Các câu a), b) tươ ng tự.

Bài tập 2. (Các dạng toán và phươ ng pháp giải hóa học 10, trang 137)

Hoàn thành sơ ñồ phản ứng sau, phản ứng nào là phản ứng oxi hoá - khử?

(3) 2)8(

4)7(

42)6(

3 )(SO OH CuCuSO H SO → → →

42)4(

2)1(

2 SO H SOS H → →

2SFe (2) (5) 3SO NaH

HD: (1) 2H2S + 3O2 → 0t 2SO2 + 2H2O

(2) 4FeS2 + 11O2 → 0

t 8SO2 + 2Fe2O3

(3) 2SO2 + O2 → 0

52 ,t OV 2SO3

(4) SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr




49

(5) SO2 + NaOH → NaHSO3

(6) SO3 + H2O → H2SO4

(7) H2SO4 + CuO → CuSO4 + H2O

(8) CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4

Phản ứng (1), (2), (3), (4) là phản ứng oxi hoá khử

=> Khi giải bài tập trên HS sẽ ñượ c củng cố về tính chất hoá học của các hợ p

chất có oxi của lưu huỳnh (SO2; SO3; H2SO4), giúp HS hoàn thiện kiến thức. ðồng

thờ i qua việc giải bài tập này HS ñượ c rèn luyện k ĩ năng viết và cân bằng phản ứng

hoá học trong ñó có phản ứng oxi hóa - khử.

5) Loại bài t ậ p mang tính lý thuyế t t ổ ng hợ p

Bài tập: (Bài tập 3 SGK Hóa học10 - Nâng cao, trang 177).

Dẫn khí H2S vào dd hỗn hợ p KMnO4 và H2SO4, nhận thấy màu tím của dd chuyển

sang không màu và có vẫn ñục màu vàng. Hãy:

a/ Giải thích hiện tượ ng quan sát ñượ c

b/ Viết phươ ng trình hoá học biễu diễn phản ứng

c/ Cho biết vai trò của các chất phản ứng H2S và KMnO4

HD: a/ Giải thích hiện tượ ng:

- Quá trình oxi hóa xảy ra như sau : 7 25 Mn e Mn

+ ++ → . Dung dịch mất màu do dd

KMnO4 (màu tím) sau phản ứng bị khử thành MnSO4 (không màu).

- Quá trình khử :2 0

2S S e−

→ + . Có vẫn ñục màu vàng do H2S bị oxi hoá tạo S không

tan trong nướ c có màu vàng

b/ Phươ ng trình hóa học:

5H22−

S + 2K7+

Mn O4 + 3H2SO4 22+

Mn SO4 + K2SO4 + 50

S + 8H2O

c/ Vai trò các chất:- Trong H2S lưu huỳnh có số oxi hóa tăng từ -2 lên 0. Vậy H2S là chất khử.

- Trong KMnO4, mangan có số oxi hoá giảm từ +7 xuống +2. Vậy KMnO4 là chất

oxi hoá




50

=> Thông qua bài tập trên, HS ñượ c củng cố, khức sâu hơ n về tính chất oxi hoá

của SO2, rèn kỹ năng viết PTHH phản ứng oxi hóa khử, xác ñịnh ñúng chất oxi hóa,

chất khử. Hiện nay, dạng bài tập này thườ ng gặp trong các kỳ thi hoá học nên cần

cho HS làm nhiều dạng bài tập này hơ n.

2.3.2.2. Giải bài toán hóa học

1) Giải bài toán hoá vô cơ có liên quan ñế n phươ ng trình phản ứ ng oxi hóa - khử .

a) Phươ ng pháp bảo toàn electron : [20]

Phươ ng pháp bảo toàn electron ñượ c dùng chủ yếu trong các bài toán về phản

ứng oxi hóa – khử.

Nguyên tắc :

Khi có nhiều chất oxi hóa, chất khử trong một hỗn hợ p phản ứng (nhiều phản ứng

hoặc phản ứng qua nhiều giai ñoạn) thì tổng số e mà các chất khử cho phải bằng tổng

số e mà các chất oxi hóa nhận.

Hay : ∑ ∑= nhancho ee

Nhượ c ñiểm :

- Chỉ áp dụng cho hệ phươ ng trình phản ứng oxi hóa – khử.

- Chỉ thườ ng dùng ñể giải các bài toán vô cơ .

Các dạng bài toán :

+ Kim loại hay hỗn hợ p hai kim loại tác dụng vớ i axit.

+ Ngoài ra còn có một số dạng bài toán khác : bài toán hỗn hợ p kim loại tác

dụng vớ i hỗn hợ p axit, hỗn hợ p oxit kim loại tác dụng vớ i axit, bài toán hỗn hợ p kim

loại tác dụng vớ i hỗn hợ p axit ta xét trong phần phụ lục.

Bài toán : Hòa tan hoàn toàn 12 g hỗn hợ p Fe và Cu ( tỉ lệ 1 :1) bằng axit HNO3,

thu ñượ c V lit (ñktc) hỗn hợ p khí X (gồm NO và NO2) và dung dịch Y ( chỉ chứa

2 muối axit dư ). Tỉ khối của X ñối vớ i H2 bằng 19. Giá trị của V là bao nhiêu ?HD: Gọi % số mol của NO trong hỗn hợ p khí X là x %. Ta có :

M −

x = 30x + 46(1- x) = 19.2 = 38

Suy ra :2

( ) NO NOn n a mol= = Ta có :




51

56b + 64b = 12 ⇒ b = 0,1 mol

Do ñó : Fe → Fe3+ + 3e

0,1 mol 0,3mol

Cu → Cu2+ + 2e

0,1 mol 0,2mol

N+5 + 3e → N+2

3a mol a mol

N+5 + 1e → N+4

a mol a mol

Theo phươ ng pháp bảo toàn electron :

n electron cho = n electron nhận = 0,3 + 0,2 = 3a + a

⇒ a = 0,125 mol ⇒ Số mol của hỗn hợ p X là : 2. 0,125 = 0,25 mol

⇒ Thể tích hỗn hợ p khí X là : 0,25 . 22,4 = 5,6 lit.

Nhận xét: Bài toán trên có thể dùng cách giải theo phươ ng pháp ñại số, nhưng sẽ

rất dài và tính toán phức tạp do phải giải hệ phươ ng trình nhiều ẩn số, thông thườ ng

HS chỉ lập ñượ c phươ ng trình ñại số mà không giải ñượ c hệ phươ ng trình ñó. Việc sử

dụng phươ ng pháp bảo toàn electron cho kết quả rất nhanh, tính toán nhẹ nhàng, khắc

sâu bản chất nhườ ng electron và nhận electron của các quá trình hoá học.

- Hạn chế là chỉ áp dụng ñượ c cho các quá trình oxi hoá - khử và áp dụng cho bài

toán vô cơ .

b) Giải bằng phươ ng trình ion thu gọn : [10]

Phươ ng pháp : Trong bài toán có nhiều phản ứng xảy ra cùng bản chất như

phản ứng trao ñổi, phản ứng trung hòa …Ta nên dùng phươ ng trình ion thu gọn ñể

mô tả ñồng thờ i giúp giải bài toán gọn, nhanh hơ n.

- Khi sử dụng phươ ng trình ion cần chú ý : Chất ñiện li mạnh ñượ c viết dướ i dạng

ion axit mạnh, bazơ mạnh, hầu hết các muối.

- Các chất ñiện li yếu viết dướ i dạng phân tử : axit yếu, bazơ yếu.




52

- Bài toán ñượ c tính dựa trên cơ sở viết và cân bằng phươ ng trình theo phươ ng

pháp ion - electron sau ñó ta tính số mol của các chất tham gia và kê vào phươ ng

trình và tính toán ñể tìm kết quả mà bài toán yêu cầu.

Bài toán : Thực hiện hai phản ứng :

- Cho 3,84 gam Cu phản ứng vớ i 80 ml dung dịch HNO3 1M thoát ra V1 lit NO.

- Cho 3,84 gam Cu phản ứng vớ i 80 ml dung dịch HNO3 1M và H2SO4 0,5M

thoát ra V2 lit NO.

Biết NO là sản phẩm khử duy nhất, các thể tích khí ño cùng ñiều kiện .

Tính tỉ số V1 /V2 ?

HD: Thí nghiệm 1 :

nCu = mol06,064

84,3= nHNO3 = mol08,0

1000

1.80=

PTHH: 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O

Ban ñầu : 0,06 0,08 0,08

Phản ứng : 0,03 0,08 0,02 0,02

Sau phản ứng : 0,03 0 0,06

Thí nghiệm 2 :

nCu = mol06,06484,3 =

nHNO3 = mol08,01000

1.80= và n H2SO4 = mol04,0

1000

5,0.80=

PTHH: 3Cu + 8H+ + 2NO3-

→ 3Cu2+ + 2NO + 4H2O

Ban ñầu : 0,06 0,16 0,08

Phản ứng : 0,06 0,16 0,04 0,04

Sau phản ứng : 0 0 0,04

Vậy : 21

2 =V V

Nhận xét : Giải nhanh, chính xác, ñơ n giản hoá bài toán, khắc sâu kiến thức viết và

cân bằng phươ ng trình theo phươ ng pháp ion - electron. Hạn chế chỉ áp dụng cho các




53

bài toán mà phản ứng oxi hoá - khử có môi trườ ng tham gia hay xảy ra trong dung

dịch chất ñiện ly.

c) Bài toán ñiện phân [10]

- Sự ñiện phân là phản ứng oxi hoá - khử xảy ra trên bề mặt ñiện cực, dướ i tác dụng

của dòng ñiện một chiều chạy qua chất ñiện ly ở trạng thái dung dịch hay nóng chảy.

- Khi ñiện phân các chất nóng chảy (muối, Al2O3, NaOH…) thì :

+ Ở cực dươ ng anot ion âm nhườ ng elctron.

+ Ở cực âm catôt ion dươ ng kim loại nhận electron.

- Khi ñiện phân dung dịch chất ñiện phân thì sự oxi hoá - khử ở các ñiện cực xảy

ra theo thứ tự ưu tiên:

+ Thứ tự nhận electron (ở cực âm) :

Sản phẩm tạo thành : M n+ + ne → M

H+ của axit : 2H+ +2e → H2

H+ của nướ c : 2H2O +2e → H2 + 2OH-

+ Thứ tự nhườ ng electron (ở cực dươ ng):

S2->I->Br->Cl->OH->H2O

Không bị ñiện phân dung dịch

Sản phẩm tạo thành :

S2- → S + 2e ; 2OH- →→→→ 1/2O2 + H2O

2X- → X2 + 2e ; 2H2O → O2 + 4H+ Bài tập minh hoạ :

Bài tập 1: ðiện phân dung dich muối nitrat của kim loại M chưa biết hoá trị thấy ở

catot tách ra 5,4 gam kim loại, ở anot thoát ra 0,28 lit khí (ñktc). Tìm tên kim loại M

HD:

H+(H2O) nhận electron Mn+ nhận electron Mn+ nhận electron

Mn2+Zn2+Cr3+Fe2+Ni2+Sn2+Pb2+ H+ Cu2+Ag+Hg2+ K+Ca2+Na+Al3+

SO2- NO3- CO32- PO4

3-…




54

2

dpdd3 2 2 32 ( ) 2 2

20,28

0,012522,4

0,0125 108 1; 1084

n

O

M

n M NO nH O M O nHNO

n mol

nn n n M

+ → + +

= =

⇒ = = ⇒ = =

Vậy kim loại R là nguyên tố Ag.

Bài tập 2. ðiện phân nóng chảy a gam muối A tạo bở i kim loại M và halogen X thu

ñượ c 0,96 gam kim loại M ở catot và 0,896 lit khí ở anot. Mặc khác, hoà tan a gam

muối A vào nướ c, sau ñó cho tác dụng vớ i dung dịch AgNO3 dư thu ñượ c 11,48 g kết

tủa. Tìm halogen X ñó.

HD: Gọi A: MXn (Vớ i n là hoá trị của X).

2

3 3 2( ) (2)

2 0, 08(1) :

0 ,9612 2; 24

0,08

0, 04( )

(2) : . 2.0, 04 0, 08

11,48

0, 08 35, 5108

n

n

M X

M MX n

AgX MX

M X nA gN O nAgX M NO

Theo n n moln n

M n n n M

n mol n

Theo n n n mol

X Clo X

+ = ↓ +

= =

= = → = =

→ = =

= = =

→ = → = →+

Nhận xét: Bài toán ñiện phân là bài toán quan trọng trong chươ ng trình hoá học 12.

ðây là phần kiến thức quan trọng có liên quan ñến phản ứng oxi hoá - khử, trên cơ sở

viết phươ ng trình ñiện phân HS xác ñịnh ñượ c các phản ứng xảy ra trên anot và catot

từ ñó xác ñịnh ñượ c các yêu cầu của bài toán.

2) Bài toán hóa học hữ u cơ : [11]

a) Xác ñịnh công thức phân tử Hidrocacbon dựa trên phản ứng cháy (oxi hóa

hoàn toàn).Bài toán xác ñịnh công thức phân tử hidrocacbon là bài toán quan trọng trong

phần hoá học hữu cơ lớ p 11. Nó có ý ngh ĩ a trong việc phân tích ñịnh lượ ng nhằm xác

ñịnh khối lượ ng (hàm lượ ng) các nguyên tố trong hợ p chất hữu cơ . Ngườ i ta phân

Ta có




55

huỷ hợ p chất hữu cơ thành các hợ p chất vô cơ ñơ n giản rồi ñịnh lượ ng chúng bằng

phươ ng pháp khối lượ ng, thể tích hoặc phươ ng pháp khác.

+ Phươ ng pháp chung:

Khi ñốt cháy hidrocacbon theo phản ứng

CxHy + (x +4

y)O2 → xCO2 +

2

yH2O

* Nếunn

O H

CO

2

2 < 1 ⇒ Hidrocacbon ñó là ankan : CnH2n+2

Lúc ñó : n ankan = nH2O – nCO2

* Nếu

n

nO H

CO

2

2 = 1 ⇒ Hidrocacbon ñó là anken hoặc monoxicloankan.

* Nếunn

O H

CO

2

2 > 1 ⇒ Hidrocacbon ñó là ankin hoặc ankadien…

Nếu hidrocacbon : CnH2n-2 thì n CnH2n-2 = nCO2 – nH2O

- Hợ p chất hữu cơ A có công thức tổng quát : CxHyOzNt . Có thể sử dụng các

công thức tính :

Cách 1 :12 16 14

C H O N HCHC

x y z t M

m m m m m

= = = =

Cách 2 :%100%

14

%

16

%%

12 M

N

t

O

z

H

y

C

x====

Cách 3 : x : y : z: t =1416112mmmm N O H C === ⇒ CTðG → + M CTPT

Cách 4 : x : y: z: t =14

%

16

%

1

%

12

% N O H C === ⇒ CTðG → + M CTPT

Khi xác ñịnh công thức phân tử cần lưu ý : Tổng hóa trị của các nguyên tố phải chẵn.

Bài tập : ðốt cháy hoàn toàn 28,2g hợ p chất hữu cơ Z sinh ra 19,4 mg H2O và80,0mg CO2. Mặt khác, khi ñốt 18,6mg chất ñó sinh ra 2,24 ml nito (ñktc) . Biết

rằng, phân tử chất ñó chỉ chứa một nguyên tử nitơ . Tìm công thức phân tử của Z.

HD: Gọi công thức phân tử của hợ p chất hữu cơ Z là : CxHyOzNt




56

mC =44

12.80 ⇒ %mC = %4,77

2,28.44

%100.12.80=

mH = 18

24,19 ×

%mH = %6,72,2818

%10024,19

=×

××

mN =4,22

2824,2 × ⇒ %mN = %15

6,184,22

%1002824,2=

×

××

⇒ %mO = 100% - 77,4% - 7,6% - 15,0% = 0%

CTðG : CxHyNt có x : y : z = 6 : 7 : 1 ⇒ CTðG trùng vớ i CTPT : C6H7N

b) Bài toán ñặc trưng của dẫn xuất hidrocacbon:

Toán ancol, phenol:

Khi ñốt cháy một ancol :

Nếu ñề cho ancol no, mạch hở : CnH2n+2Ox

Nếu ñề cho ancol không no có một liên kết ñôi: CnH2nOx

Một ancol ñơ n chức hay phenol ñơ n chức khi ñốt cháy luôn luôn có :

2 2 22 2 0

CO H O O pun n n+ − =

Toán về Anñêhit - Xeton - Axit cacboxylic

• Khi ñốt cháy một anñêhit hoặc một xeton hoặc một axit cacboxylic

tạo ra CO2 và H2O theo tỉ lệ :

2

2

1CO

H O

n

n= ⇒ Anñêhit hoặc một xeton hoặc một axit cacboxylic ñó là

hợ p chất no, ñơ n chức, mạch hở .

• Khi anñehit tác dụng vớ i AgNO3 trong NH3

Số chức của anñêhit =2

A g

andehi t

n

n

ðặc biệt, HCHOn phản ứng AgNO3 trong NH3 cho tỉ lệ:1

4 H C H O

A g

n

n=

Nếu một hợ p chất hữu cơ tác dụng vớ i AgNO3 trong NH3 cho tỉ lệ:




57

3

1

3hopchat

Ag NO

n

n= ⇒ Hợ p chất có một nhóm -CHO và một liên kết ba ñầu mạch.

Toán về este.

• Khi ñốt cháy một este : Nếu ñề cho2

2

1CO

H O

n

n= thì ñó là este no, ñơ n

chức, mạch hở có CTTQ : CnH2nO2

• Nếu ñề cho este không no có một nối ñôi, ñơ n chức thì :

2 2este CO H On n n= −

Toán về amin, aminoaxit :• Khi bài toán cho ñốt cháy một amin hoặc một amino axit trong

không khí thì : - 2 2

2

32. 161

32 pu

C O H O

O

n nn

+= =

- 2 2 / min 4 N a N O

n n n= −∑

• Khi ñốt cháy một aminoaxit ta có :

2 2 2 2( )4 2 2 2 x y z t y z y t C H O N x O xCO H O N + + − → + +

Bài tập . ðốt cháy hoàn toàn một ancol X thu ñượ c CO2 và H2O theo tỉ lệ tươ ng

ứng là 3:4. Thể tích oxi cần dùng ñể ñốt cháy X bằng 1,5 lần thể tích khí CO2 thu

ñượ c (ðktc) . Tìm công thức phân tử của X.

HD: Do ancol X cháy tạo2

2

31

4CO

H O

n

n= < ⇒ X là ancol no, mạch hở

Gọi CTTQ (X ) là CnH2n+2Ox

Ta có : CnH2n+2Ox + 2

3 1

2

n xO

+ −→ nCO2 + (n+1)H2O




58

⇒ 2

2

1,5CO

H O

n

n= ⇒ 3 1

1,52

n x

n

+ −= ⇒ x =1

2

2

3 31 4

CO

H O

n nn

n n= = ⇒ =

+ ⇒ CTPT : C3H8O

2.3.3. Sử dụng kiến thứ c phản ứ ng oxi hoá - khử ñể giải thích tính chất các

chất, các hiện tượ ng hóa học có liên quan trong thự c tiễn.

2.3.3.1. Giải thích tính khử mạnh của kim loại – Hiện tượ ng ăn mòn kim

loại, hợ p kim. [14]

- Quan sát các ñồ vật xung quanh, ta thấy có nhiều ñồ vật bằng kim loại, ñặc biệt

bằng hợ p kim sắt bị gỉ không dùng ñượ c nữa. Thí dụ : cửa sổ sắt, ô tô, cầu, cỏ tàubiển… Trong không khí có khí oxi. Trong nướ c mưa thườ ng có chứa axit do khí

CO2, SO2 và một số khí khác bị hoà tan. Trong nướ c biển có hoà tan một số muối

như NaCl, MgCl2…Những chất này ñã tác dụng vớ i kim loại hoặc hợ p kim sắt tạo gỉ

sắt có màu nâu, xốp, giòn và làm cho ñồ vật bằng sắt bị ăn mòn.

- Bản chất của sự ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa - khử, trong ñó các electron

của kim loại ñượ c chuyển trực tiếp ñến các chất trong môi trườ ng.

- Sự ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợ p kim do tác dụng của các chấttrong môi trườ ng. Hậu quả của sự ăn mòn kim loại bị oxi hóa thành các ion dươ ng,

do ñó sẽ mất hết tính chất vật lí, hóa học của kim loại : M → Mn+ + ne

Căn cứ vào môi trườ ng và cơ chế của sự ăn mòn kim loại, ngườ i ta phân thành

hai loại chính : ăn mòn hóa học và ăn mòn ñiện hóa.

- Sự ăn mòn hóa học: thườ ng xảy ra ở những bộ phận của thiết bị lò ñốt hoặc những

thiết bị thườ ng xuyên phải tiếp xúc vớ i hơ i nướ c và khí oxi…

Thí dụ : 3Fe + 4H2O → to Fe3O4 + 4H2

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

3Fe + 2O2 → to Fe3O4

- Sự ăn mòn ñiện hóa: Sự ăn mòn ñiện hóa là sự ăn mòn kim loại do tác dụng của

dung dịch chất ñiện li và tạo nên dòng ñiện.




59

Chống ăn mòn kim loại: có nhiều biện pháp bảo vệ nhưng phổ biến là bảo vệ bề

mặt và bảo vệ ñiện hóa .

• Bảo vệ bề mặt: là phủ lên bề mặt kim loại một lớ p sơ n. Dầu mỡ , chất

dẻo hoặc tráng , mạ bằng kim loại khác. Lớ p bảo vệ bề mặt kim loại phải bền vững

vớ i môi trườ ng và có cấu tạo ñặc khít không cho không khí và nướ c thấm qua. Nếu

lớ p bảo vệ hư hỏng, kim loại sẽ bị ăn mòn.

• Bảo vệ ñiện hóa: là dùng một kim loại làm vật hi sinh ñể bảo vệ vật

liệu kim loại. Kim loại nào hoạt ñộng mạnh hơ n sẽ bị ăn mòn trướ c, do ñó :

+ Tôn lợ p nhà là sắt tráng kẽm, Zn bị ăn mòn trướ c tạo màng ZnO ñặc sít

và bền, có tác dụng bảo vệ phần Fe ở bên trong.

+ Bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép (Fe lẫn C), ngườ i ta gắn các lá kẽm,

magiê… vào phía ngoài vỏ tàu ở phần chiềm trong nướ c biển, ñể sự ăn mòn của

nướ c biển chủ yếu xảy ra trên các lá Zn, Mg… Phần vỏ tàu bằng thép là cực dươ ng,

các lá kẽm là cực âm.

- Ở cực âm : Zn bị oxi hóa

Zn → Zn2+ + 2e

- Ở cực dươ ng : O2 bị khử

2H2O + O2 + 4e → 4OH-

Kết quả là vỏ tàu ñượ c bảo vệ, Zn là “ vật hi sinh “, nó bị ăn mòn. Sau một thờ i

gian ngườ i ta lại thay những tấm Zn bị ăn mòn bằng những tấm khác.

Nhận xét: Dựa trên cơ sở phản ứng oxi hóa - khử ñể giải thích hiện tượ ng ăn mòn

kim loại - ñây là hiện tượ ng qen thuộc gần gũi trong ñờ i sống qua ñó giúp HS vận

dụng ñượ c các tri thức ñã học vào giải thích thực tiễn cuộc sống.

2.3.3.2. Giải thích các quá trình biến ñổi chất trong thự c tế: [14]

- Sự ñốt cháy nhiên liệu trong ñộng cơ : nhiên liệu ñượ c ñốt cháy trong ñộng cơ ,ñó là quá trình oxi hoá, sinh ra năng lượ ng và năng lượ ng này chuyển hoá thành công

có ích cho ñộng cơ hoạt ñộng. Bao gồm các quá trình ñốt cháy các nhiên liệu hoá

thạch như xăng, dầu, khí ñốt… Và các quá trình này sinh ra các khí thải gây ô nhiễm

môi trườ ng như: các oxit của nitơ (N2Ox), các oxit của cacbon (CO, CO2), khí SO2 là




60

thành phần chính gây ra mưa axit phá huỷ các công trình kiến trúc bằng ñá, làm bạc

màu ñất nông nghiệp, ảnh hưở ng ñến sản xuất nông nghiệp, ảnh hưở ng ñến sức khoẻ

con ngườ i như : gây hại cho da, mắt, gây viêm phổi…

- Các quá trình ñiện phân : Một số phản ứng oxi hoá - khử có liên quan ñến

dòng ñiện và ñượ c phân thành hai hướ ng chính :

• Nhờ dòng ñiện ñể có phản ứng oxi hoá - khử : sự ñiện phân.

Như ta ñã biết, sự ñiện phân là phản ứng oxi hoá - khử xảy ra trên bề mặt

ñiện cực, dướ i tác dụng của dòng ñiện một chiều chạy qua chất ñiện ly ở trạng thái

dung dịch hay nóng chảy. Chất ñiện phân là chất có khả năng phân li thành các ion

trái dấu, trong dung dịch hay ở trạng thái nóng chảy.

• Phản ứng oxi hoá - khử dẫn ñến phát sinh dòng ñiện :

+ Pin là hệ thống sinh ra dòng ñiện nhờ các quá trình oxi hóa - khử

xảy ra trên bề mặt ñiện cực và dung dịch chất ñiện li .

Ví dụ : Pin Daniel - Jacobi cấu tạo từ cực dươ ng là thanh ñồng nhúng vào dung

dịch CuSO4, cực âm là thanh Zn nhúng vào dung dịch ZnSO4 (Hình). Hai dung dịch

nối vớ i nhau bằng mao quản chứa dung dịch KCl.

Hình - Phản ứng oxi hoá - khử ñiện hoá tạo nên Pin ñiện.

ZnSO4 CuSO4

+++++

SO42-

+++++

Zn2+ Cu2+ +++++

ZnCu

AnôtCatôt




61

Việc sản xuất pin ngườ i ta còn phải tính ñến giá thành của pin. Ngoài ra, còn

phải xét ñến khả năng gây ô nhiễm môi trườ ng của các nguyên liệu làm pin. Có một

số loại pin như pin Leclanche, pin kiềm, pin Liti, pin nhiên liệu…

+ Ăcquy : Nguyên tắc hoạt ñộng của ăcquy giống nguyên tắc hoạt ñộng của

pin. Tuy nhiên, ñối vớ i ăcquy, các chất ban ñầu có thể phục hồi qua phản ứng nghịch

bằng cách sử dụng một nguồn ñiện ngoài nạp cho ăcquy. Thườ ng có ăcquy chì và

ăcquy Ni - CAD (Ăcquy Niken - Cañimi).

Nhờ phản ứng oxi hóa - khử mà ngườ i ta ñã ứng dụng ñể tạo ra các thiết bị tiện

ích trong cuộc sống.

2.3.3.3. Giải thích các hiện tượ ng xảy ra trong ñờ i sống [12]

- Sự ôi mỡ :

• Chất béo là một thành phần cơ bản trong thức ăn của ngườ i và ñộng

vật. Khi bị oxi hoá, chất béo cung cấp năng lượ ng cho cơ thể nhiều hơ n so vớ i chất

ñạm và chất bột. Trong công nghiệp, chất béo chủ yếu ñượ c dùng ñể ñiều chế

glixerol và xà phòng.

• Khi ñể lâu trong không khí, chất béo có mùi ôi. ðó là do tác dụng của

hơ i nướ c, oxi không khí và vi khuẩn lên chất béo.

Quá trình ñó ñượ c miêu tả như sau: Nối ñôi C=C ở gốc axit không no của chất béo

bị oxi hoá bở i oxi không khí tạo peoxit, chất này bị phân huỷ thành anñehit gây nên

mùi hôi.

- CH =CH - + O2 ↔ - CH - CH- ↔ - CHO + - CHO

⇒ Sự ôi lipit.

ðể hạn chế ñiều này cần bảo quản chất béo ở nhiệt ñộ thấp hoặc cho vào chất

béo một ít chất chống oxi hoá, hay ñun chất béo vớ i một ít muối ăn.

- Quá trình lên men :Phản ứng lên men : Dướ i tác dụng của các chất xúc tác men do vi sinh vật tiết

ra chất ñườ ng bị phân tách thành các sản phẩm khác. Các chất men khác nhau gây ra

những quá trình lên men khác nhau. Quá trình lên men xảy ra qua nhiều giai ñoạn .

Ví dụ : Một số phản ứng lên men của glucoza và fructoza :

O - O




62

+ Lên men êtylic tạo thành ancol êtylic :

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

+ Lên men butyric tạo thành axit butyric :

C6H12O6 → CH3- CH2- CH2-COOH + 2H2 + 2CO2

+ Lên men lactic tạo thành axit lactic :

C6H12O6 → 2CH3 -CHOH - COOH

+ Lên men limônic tạo thành axit limônic :(citric)

C6H12O6 +3O → HOOC- CH2-C(OH)-CH2-COOH + 2H2O

COOH

+ Ancol etylic lên men giấm thành axit axetic : ñây là phươ ng pháp cổ

ñiển ñiều chế axit axetic, tức là oxi hóa rượ u etylic bằng oxi không khí, có mặt men

giấm thành axit axetic : CH3 – CH2 – OH + O2 → Mengiâm CH3 – COOH + H2O

Ngoài ra phản ứng oxi hoá - khử còn dùng ñể giải thích các quá trình sản xuất

trong công nghiệp: luyện kim, hóa chất, chất dẻo, phân bón, dượ c phẩm….




63

KẾT LUẬN VÀ ðỀ XUẤT

1. Kết luận chung

- Qua thờ i gian nghiên cứu hệ thống kiến thức phản ứng oxi hoá - khử trong chươ ng

trình THPT chúng tôi ñã rút ra một số kết luận sau:

+ Phản ứng oxi hoá - khử trong chươ ng trình THCS: bản chất của phản ứng gắn

vớ i sự nhườ ng và nhận oxi nên chỉ mang tính cụ thể, chưa mang tính khái quát. HS

chỉ cân bằng ñượ c các phản ứng oxi hoá - khử ñơ n giản.

+ Phản ứng oxi hoá - khử trong chươ ng trình THPT: bản chất của phản ứng gắn

vớ i sự nhườ ng và nhận electron mang tính khái quát cao. HS có thể cân bằng ñượ c

nhiều phản ứng oxi hoá - khử phức tạp bằng phươ ng pháp cân bằng electron, vận

dụng vào việc dự ñoán, giải thích tính chất hoá học của các chất cũng như giải bài

toán hoá học một cách nhanh chóng, chính xác.

- Nghiên cứu vận dụng phản ứng oxi hoá - khử trong dạy học tính chất hoá học của

ñơ n chất, hợ p chất và trong giải bài tập hoá học.

2. Ý kiến ñề xuất

- Qua nghiên cứu phản ứng oxi hoá - khử, chúng tôi ñưa ra một số kiến nghị sau:

+ Thói quen mà HS hay sử dụng khi cân bằng phản ứng oxi hoá - khử là cân bằng

theo phản ứng thông thườ ng bằng cách nhẩm số nguyên tử chất tham gia bằng số nguyên tử chất tạo thành, không sử dụng phươ ng pháp bảo toàn electron hay các

phươ ng pháp khác, làm cho việc cân bằng phản ứng oxi hoá - khử trở nên khó khăn

và thiếu chính xác, HS cảm thấy sợ hay chán làm dạng bài tập này. ðể khắc phục tình

trạng ñó, GV cần rèn luyện cho HS cách cân bằng phản ứng oxi hoá - khử theo

phươ ng pháp bảo toàn electron bằng cách cho HS làm nhiều bài tập dạng viết và cân

bằng phản ứng hoá học trong ñó có phản ứng oxi hoá - khử.

+ GV cần khai thác nhiều dạng bài tập liên quan ñến phản ứng oxi hoá - khử vàhướ ng dẫn HS giải theo nhiều phươ ng pháp khác nhau: phươ ng pháp bảo toàn

electron hay giải bằng phươ ng trình ion thu gọn … làm cho việc giải bài toán hoá học

trở nên ñơ n giản, chính xác, nhanh chóng… phù hợ p vớ i khuynh hướ ng các dạng bài

tập trắc nghiệm hiện nay.




64

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Duy Ái (20070, C ơ sở lý thuyế t các phản ứ ng hóa học, Nxb GD Hà Nội

2. Nguyễn Duy Ái (2005), M ột số phản ứ ng trong Hóa vô cơ , Nxb GD.3. Ngô Ngọc An, Nguyễn Trọng Thọ (2006), Phản ứ ng oxi hoá - khử và sự ñ iện

phân, Nxb GD.

4. Trần Dươ ng, Võ Quang Mai (2006), Bài giảng cơ sở lí thuyế t Hóa vô cơ , ðại học

Huế, 5. Nguyễn Hữu ðỉnh, ðỗ ð ình Rãng, Hóa hữ u cơ 1, Nxb GD.

6. Cao Cự Giác (2006), Thiế t k ế bài giảng hóa học 10, 11 tập 1, Nxb GD Hà Nội.

7. Trần Thành Huế, T ư liệu Hoá H ọc 10, Nxb GD.

8. Nhữ ng vấ n ñề ñại cươ ng của phươ ng pháp d ạ y học hóa học, Bài giảng Phươ ng

pháp dạy học 1 – Khoa Hóa Học – ðại Học ðồng Tháp.

9. ðặng Trần Phách, Trần Thị ðà (2007), C ơ sở lý thuyế t các phản ứ ng hóa học,

Nxb GD Hà Nội.

10. Nguyễn Khoa Thị Phượ ng (2008), Phươ ng pháp giải nhanh các bài toán hóa

học tr ọng tâm, Nxb ðại Học Quốc Gia Hà Nội.

11. Nguyễn Khoa Thị Phượ ng, Phươ ng pháp giải bài t ậ p hữ u cơ , Nxb ðại Học

Quốc Gia Hà Nội.

12. ðỗ ð ình Rãng (chủ biên), ðặng ð ình Bạch, ðặng Thanh Phong (2006), Hóa

hữ u cơ 2, Nxb GD.

13. Nguyễn Thị Phươ ng Thảo, Lê Thanh Vân (2007), Khai thác một số bài t ậ p hóa

học lớ p 10 theo hướ ng phát triể n năng lự c t ư duy của học sinh, ðề tài nghiên cứu

khoa học – Khoa Hóa Học – ðại Học Sư Phạm ðồng Tháp.

14..ðào ð ình Thức (2002), Hóa học ñại cươ ng T ậ p II T ừ lý thuyế t ñế n ứ ng d ụng,

Nxb ðHQG Hà Nội.

15. Lê Xuân Trọng (Chủ biên), Nguyễn Cươ ng, ðỗ Tất Hiển, Sách giáo khoa hóa

học 8, Nxb GD.

16. Lê Xuân Trọng (Tổng Chủ biên kiêm Chủ biên), Cao Thị Thặng, Ngô Văn Vụ,

Sách giáo khoa Hóa học 9, Nxb GD.




65

17. Lê Xuân Trọng (Tổng Chủ biên kiêm Chủ biên), Từ Ngọc Ánh….. Sách giáo

khoa hóa học 10 Nâng cao, Nxb GD.

18. Lê Xuân Trọng (Tổng Chủ biên), Nguyễn Hữu ðỉnh (Chủ biên), Lê Chí Kiên,

Lê Mậu Quyền, Sách giáo khoa hóa học 11, Nâng cao - Nxb GD.

19. Nguyễn Xuân Trườ ng (2007), Tr ắ c nghiệm và sử d ụng tr ắ c nghiệm trong d ạ y

hóa học phổ thông, Nxb ðại Học Sư Phạm.

20. Nguyễn Xuân Trườ ng (2005), Phươ ng pháp d ạ y học Hóa học ở tr ườ ng phổ

thông, Nxb GD .

21. Tài liệu bồi d ưỡ ng giáo viên (2006) (Thực hiện chươ ng trình SGK lớ p 10

THPT) Môn hóa học, Nxb GD .

22. G.P Khôchencô, KI. Xêvaxchianova (1981), Phản ứ ng oxi hoá -khử , NxbGD.




66

Phụ Lục

Giải bài toán hoá vô cơ có liên quan ñến phươ ng trình phản ứ ng oxi hóa - khử .1) Kim loại tác dụng vớ i axit

Bài tập: Hòa tan 5,6 gam Fe bằng dung dịch H2SO4 loãng dư, thu ñượ c dung

dịch X . Dung dịch X phản ứng vừa ñủ vớ i dung dịch KMnO4 0,5M. Tìm thể tích

của KMnO4 ñã dùng.

HD: Theo ñề nFe = 5,6/56 = 0,1 mol.

Ta có : gọi x là số mol KMnO4

Fe → Fe2+ + 2e

0,1 mol 0,1 mol

Fe 2+ → Fe3+ + 1e

0,1 mol 0,1 mol

Mn+7 + 5e → Mn2+

x mol 5x mol

Theo phươ ng pháp bảo toàn electron :

n electron cho = n electron nhận

⇒ 5x = 0,1 ⇒ x = 0,02 mol.

Vậy mlV 405,01000.02,0

==

2) Hỗn hợ p oxit kim loại tác dụng vớ i axit.

Bài tập 1: Cho hỗn hợ p X gồm Fe, FeO, Fe3O4 có khối lượ ng 4,04g phản ứng

hết vớ i dung dịch HNO3 dư thu ñượ c 336 ml NO (ñktc, sản phẩm khử duy nhất).

Tính số mol HNO3 ñã phản ứng.

HD: nNO = 0,336/ 22,4 = 0,015 mol.Ta có : N+5 + 3e → N+2

3. 0,015 mol 0,015 mol

Suy ra số mol electron trao ñổi là : 0,045 mol .




67

Từ hỗn hợ p X có thể tạo ra tối ña : g4,4162

045,004,4 =×+

Suy ra số mol Fe(NO3)3 trong dung dịch sau phản ứng :

mol055,02160

4,4=×

Số mol HNO3 phản ứng = số mol NO3- tạo muối + số mol NO3

- tạo khí

= 0,055.3 + 0,015 = 0,18 mol

Bài tập2: Cho a gam FexOy tác dụng hoàn toàn vớ i H2SO4 ñặc, nóng sinh ra

chất khí duy nhất là SO2. Mặt khá, khử hoàn toàn a gam FexOy bằng CO ở nhịêt ñộ

cao, sau ñó cho lượ ng Fe tạo thành tác dụng vớ i H2SO4 ñặc nóng. Sau phản ứng,

ngườ i ta thu ñượ c một lượ ng khí SO2 nhiều gấp 9 lần lượ ng khí SO2 thoát ra từ thí nghiệm trên.

a.Hãy viết phươ ng trình hoá học

b.Xác ñịnh công thức oxit của sắt

HD: O H y xSO y xSO xFeSO H y xOFe t

y x 2234242 )26()23()()26(20

−+−+ → −+ (1)

n mol 0,5n(3x-2y) mol

2

0

yCO xFe yCOOFe t

y x + → +

n mol nx mol

2Fe +6H2SO4 → 0

t Fe2(SO4)3 + 3SO2 +6H2O (3)

nx mol 1,5nx mol

Gọi n mol là số mol của FexOy trong a gam FexOy

Từ (1),(2),(3) và giả thuyết ta có:43

19

)23(5,05,1 =⇒=

− y

x

y xn

nx.

Vậy công thức oxit sắt là Fe3O4 => Bài toán rèn luyện k ĩ năng viết, cân bằng

PTHH, khả năng suy luận và tính toán theo PTHH.




68

3) Bài toán hỗn hợ p kim loại tác dụng vớ i hỗn hợ p axit.

Bài tập 1: Cho 11,8g hỗn hợ p Al và Cu phản ứng vớ i dung dịch hỗn hợ p axit

HNO3 và H2SO4 dư thu ñượ c 13,44 lit (ñktc) hỗn hợ p khí SO2 và NO2 có tỉ khối

so vớ i H2 là 26. Cô cạn dung dịch, tính khối lượ ng muối thu ñượ c.

HD: Áp dụng qui tắc ñườ ng chéo tính ñượ c :

nSO2 = 0,2 mol

nNO2 = 0,4 mol

Ta có các phươ ng trình

S+6 + 2e → S+4

2.0,2 mol 0,2 mol

N+5 + 1e → N+4

1. 0,4 mol 0,4 mol

Số mol electrom trao ñổi là : 2. 0,2 + 0,4 = 0,8 mol.

Khi cô cạn thì ta có : 4H+ + 4NO3- → to 4NO2 + 2H2O + O2

Vì vậy muối tạo thành là muối sufat.

m muối = m ion kim loại + m gốc axit = g509628,06,11 =×+

Bài tập 2: Cho hỗn hợ p Y gồm Fe và kim loại M hóa trị n duy nhất.

1. Hòa tan hoàn toàn 3,61 g hỗn hợ p Y bằng dung dịch HCl thu ñượ c 2,1281 lít

H2, còn khi hòa tan 3,61 g hỗn hợ p Y bằng dd HNO3 loãng dư thì thu ñượ c 1,792 lít

khí NO duy nhất. Hãy xác ñịnh kim loại M và tính % khối lượ ng của mỗi kim loại

trong hỗn hợ p Y.

2. Lấy 3,61 g hỗn hợ p Y cho tác dụng vớ i 100 ml dd chứa AgNO3

và Cu(NO3)

2,

khuấy k ĩ tớ i phản ứng hoàn toàn chỉ thu ñượ c 8,12 g chất rắn gồm 3 kim loại. Hòa

tan chất rắn ñó bằng dd HCl dư thấy bay ra 0,672 lít H2. Tính nồng ñộ mol của

AgNO3 và Cu(NO3)2 trong dung dịch ban ñầu của chúng.

Biết các thể tích khí ño ở ñktc và hiệu suất các phản ứng là 100 %.




69

HD:

Các phươ ng trình phản ứng hóa học xảy ra :

0 +2

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 ↑ (1)

0 +n

2M + 2nHCl → 2MCln + nH2 ↑ (2)

0 +5 +3 +2

Fe + 4 HNO3 → Fe(NO3)3 + NO ↑ + 2H2O (3)

0 +5 +n +2

3M + 4nHNO3 → 2M(NO3)n + nNO + 2nH2O (4)

Gọi x là số mol Fe, y là số mol M có trong 3,61 g hỗn hợ p Y.

- Số mol electron Fe nhườ ng ở (1) là : 2x

- Số mol electron M nhườ ng ở (2) là : ny

- Số mol electron H2 nhận ở (1) và (2) là : 2,1281 . 2 /22,4 = 0,19

Ta có : 2x + ny = 0,19 (a)

- Số mol electron nhườ ng ở (3) là : 3x ( Fe - 3e → Fe+3 )

- Số mol electron nhườ ng ở (4) là : ny ( M - ne → M+n )

- Số mol electron nhận vào tạo ra NO là : 1,792 . 3 / 22,4 = 0,24 ( vì N+5 +3e

→ N+2 )

Ta có : 3x + ny = 0,24 (b)

Lấy (b) trừ ñi (a) , ta ñượ c : 2x + ny = 0,19

3x + ny = 0,24

→ x = 0,05 ; ny = 0,09 (c)

Mặt khác theo khối lượ ng hỗn hợ p :

0,05 . 56 + yM = 3,61 ; yM = 0,81 (d)

Từ (c) : ny = 0,09 → y = 0,09 / n

Thay vào (d) : nn

n y M 9

09,0

81,009.0:81,0

81,0====

Nghiệm duy nhất là n =3 ; M = 27 → nguyên tố nhôm ( Al )




70

4) Bài toán hỗn hợ p oxit kim loại tác dụng vớ i hỗn hợ p axit.

Bài tập: Hỗn hợ p chất rắn X gồm (Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 ) vớ i số mol mỗi chất

là 0,1 mol, hòa tan hết vào dung dịch Y gồm (HCl và H2SO4 loãng) dư thu ñượ c

dung dịch Z. Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO3)2 1M vào dung dịch Z cho tớ i khi

ngừng thoát khí NO. Thể tích dung dịch Cu(NO3)2 cần dùng và thể tích khí thoát

ra là bao nhiêu ?

HD: Ta có : Fe2O3 + FeO → Fe3O4

0,1 0,1 0,1

Hỗn hợ p X gồm Fe3O4 : 0,2mol, Fe : 0,1mol + dung dịch Y.

Fe3O4 + 8H+ → Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O

0,2 0,2 0,4

Fe + 2H+ → Fe2+ + H2

0,1 0,1

Dung dịch Z : (Fe2+ : 0,3 mol, Fe3+ : 0,4mol, +Cu(NO3)2)

3Fe2+ + NO3- + 4H+ → 3Fe3+ + NO + 2H2O

0,3 0,1 0,1

→ VNO = 0,1 .22,4 = 2,24 (lit)

n Cu(NO3)2 =2

1nNO3- = 0,05 mol

→ V ddCu(NO3)2 = mllit 50)(05,01

05,0==

5) Kim loại và hợ p chất tác dụng vớ i axit

Bài tập: (Sách giáo khoa hóa học 10 (nâng cao), trang 177)

Cho hỗn hợ p FeS và Fe tác dụng vớ i dung dịch HCl (dư), thu ñượ c 2,464 l hỗn

hợ p khí ở ñktc. Dẫn hỗn hợ p khí này ñi qua dd Pb(NO3)2 dư, sinh ra 23,9 g kết tủa

màu ñen.

a. Viết phươ ng trình phản ứng của các phản ứng ñã xảy ra




71

b. Hỗn hợ p khí thu ñượ c gồm những khí nào? Tính tỉ lệ số mol các khí

trong hỗn hợ p

c. Tính thành phần % theo khối lượ ng của hỗn hợ p rắn ban ñầu?

HD: a. Các phản ứng xảy ra Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (1)

Fe + 2HCl → FeCl2 +H2S (2)

H2S + Pb(NO3)2 → PbS ↓ +2HNO3 (3)

b. Hỗn hợ p khí gồm H2 và khí H2S

Từ (3) => )(1,0239

9,232

molnnPbS S H

===

)(11,04,22

464,2 molnhhkhi

== => )(01,01,011,02

moln H =−=

Tỉ lệ số mol 2 khí là:10

1

1,0

01,0

2

2 ==S H

H

n

n

c. Từ (1),(2) => )(01,02

molnn H Fe == => mFe = 0,01.56 =0,56 (g)

S H Fe nn2s = = 0,1 (mol) => mFeS = 0,1.88 = 8,8 (g)

% mFe = %98,5%100.

8,856,0

56,0=

+; %mFeS = 94,02%

Bài tập trên rèn luyện k ĩ năng viết PTHH và k ĩ năng tính toán theo

phươ ng trình phản ứng. Qua ñó HS khắc sâu hơ n kiến thức ñã học.

Bài toán ñặc trư ng của dẫn xuất hidrocacbon:

Bài tập: Cho 0,1 mol andehit X tác dụng vớ i lượ ng dư AgNO3 trong dung dịch NH3

ñun nóng thu ñượ c 43,2 gam bạc kết tủa. Hidro hoá X thu ñượ c Y biết 0,1 mol Y

phản ứng vừa ñủ vớ i 4,6 gam Na. Tìm công thức cấu tạo thu gọn của X.

HD: Theo ñề :43,2

0,4108 Agn mol= =

⇒ 0, 4

40,1

Ag

X

n

n= = ⇒ X là HCHO hoặc andehit hai chức.

Do X 2 H Y

+ → . Khi Y tác dụng vớ i Na (0,2 mol)




72

0,1 X Y n n mol= = ⇒ Y có 2H linh ñộng ⇒ X là andehit hai chức.

⇒ CTCT (X) là OHC - CHO.

-2 0 +4 +6H2S S SO2 SO3, H2SO4

S thể hiện tính khử S thể hiện tính oxi hóa

Documents

Nghiên cứu phản ứng oxi hoá - khử trong chương trình hoá học phổ thông