PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ
I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Sự khử
Sự khử là sự tách oxi ra khỏi hợp chất. (Chất khử là chất nhường electron, chất oxy hóa là chất nhận electron)
Ví dụ: CuO + H2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Cu + H2O
Trong PTHH trên, ta thấy H2 đã kết hợp với nguyên tố oxi tạo thành H2O, hay H2 đã chiếm oxi của CuO.
Ở các nhiệt độ cao khác nhau, khí Hidro có thể chiếm được nguyên tố oxi của một số oxit kim loại khác như sắt (III), oxit Fe2O3, chì (II) oxit PbO, thủy ngân (II) oxit HgO...
2. Sự oxi hóa
Sự oxi hóa là sự tác dụng của oxi với một chất.
Ví dụ : Zn + O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) ZnO
3. Chất khử và chất oxi hóa
- Chất khử là chất chiếm oxi của chất khác.
- Chất oxi hóa là chất nhường oxi cho chất khác.
Ví dụ: Trong phương trình hóa học: CuO + H2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Cu + H2O
Nhậ xét:
CuO nhường oxi cho H2 → Cu
H2 chiếm oxi của CuO → H2O
Vậy: CuO + H2 \( \xrightarrow{{{t}^{o}}}\ \) Cu + H2O
(chất oxi hóa) (chất khử)
4. Phản ứng oxi hóa - khử
Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học xảy ra đồng thời sự oxi hóa và sự khử.
Trong phương trình hóa học: CuO + H2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Cu + H2O
Có thể biểu diễn quá trình khử và oxi hóa của phản ứng CuO + H2 như sau:
Hình 1: Sơ đồ biểu diễn quá trình khử và oxi hóa
Vậy: Sự khử và sự oxi hóa là 2 quá trình trái ngược nhau, nhưng xảy ra đồng thời trong 1 phương trình hóa học.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
1. Bổ sung một số kiến thức về phản ứng oxi hóa – khử
a) Số oxi hóa của nguyên tố:
Số oxi hóa của nguyên tốSố oxi hoá của một nguyên tố trong hợp chất là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó trong phân tử nếu giả định liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử là liên kết ion.
Số oxi hoá được xác định theo các quy tắc sau :
Quy tắc 1 : Số oxi hoá của nguyên tố trong các đơn chất bằng không.
Thí dụ : Số oxi hoá của Cu, Zn, H2, N2, O2,... đều bằng không.
Quy tắc 2 : Trong một phân tử, tổng số số oxi hoá của các nguyên tố bằng không.
Quy tắc 3 : Số oxi hoá của các ion đơn nguyên tử bằng điện tích của ion đó. Trong ion đa nguyên tử, tổng số số oxi hoá của các nguyên tố bằng điện tích của ion.
Quy tắc 4 : Trong hầu hết các hợp chất, số oxi hoá của hiđro bằng +1 trừ hiđrua kim loại (NaH, CaH2,...). Số oxi hoá của oxi bằng -2 trừ trường hợp OF2 và peoxit (H2O2,...).
Thí dụ : Tính số oxi hoá của nitơ trong amoniac NH3, axit nitrơ HNO2, và anion NO3.
Đặt x là số oxi hoá của nguyên tố nitơ trong các hợp chất và ion trên ta có :
Trong NH3 : x + 3(+1) = 0 suy ra x = -3.
Trong HNO2 : (+1) + x + 2(-2) = 0 suy ra x = +3.
Trong : x + 3(-2) = -1 suy ra x = +5.
b) Phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng trong đó có sự thay đổi số oxi hoá của một hoặc nhiều nguyên tố.
- Chất khử (hay chất bị oxi hoá) : là chất nhường electron, do đó có số oxi hoá tăng sau phản ứng.
- Chất oxi hoá (hay chất bị khứ) : là chất nhận electron, do đó có số oxi hoá giảm sau phản ứng.
- Sự oxi hoá một chất là làm cho chất đó nhường electron hay làm tăng số oxi hoá của chất đó.
- Sự khử một chất là làm cho chất đó nhận electron hay làm giảm số oxi hoá của chất đó.
- Sự khử và sự oxi hoá là hai mặt của phản ứng oxi hoá–khử, chúng phải xảy ra đồng thời.
2. Một số dạng bài về phản ứng oxi hóa – khử
Dạng 1: Xác định đâu là chất oxi hóa, chất khử, sự oxi hóa, sự khử, phản ứng oxi hóa – khử
Ví dụ: Khi trộn dung dịch Fe(NO3)2 với dung dịch HCl, thì
A. không xảy ra phản ứng. B. xảy ra phản ứng thế.
C. xảy ra phản ứng trao đổi. D. xảy ra phản ứng oxi hóa – khử.
Hướng dẫn giải:
Phương trình phản ứng
3Fe2+ + 4H+ + NO3- \(\xrightarrow{{}}\)3Fe3+ + NO + 2H2O
Quá trình nhường electron
Fe2+ \(\xrightarrow{{}}\)Fe3+ + 1e
Quá trình nhận electron
N+5 + 3e \(\xrightarrow{{}}\)N+2
- Phản ứng xảy ra phản ứng oxi hóa –khử
Dạng 2: Lập phương trình hóa học, sau đó xác định đâu là chất oxi hóa, chất khử, sự oxi hóa, sự khử, phản ứng oxi hóa – khử
Ví dụ: Trong phản ứng nào sau đây, HCl đóng vai trò là chất oxi hóa?
A. MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O.
B. Fe + 2HCl→ FeCl2 + H2.
C. Fe + KNO3 + 4HCl→ FeCl3 + KCl + NO + 2H2O.
D. NaOH + HCl → NaCl + H2O.
Hướng dẫn giải:
A. MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O.
HCl vừa đóng vai trò chất khử vừa đóng vai trò làm môi trường
B. Fe + 2HCl→ FeCl2 + H2.
Đúng.Vì số OXH của hidro giảm
C. Fe + KNO3 + 4HCl→ FeCl3 + KCl + NO + 2H2O.
HCl đóng vai trò làm môi trường
D. NaOH + HCl → NaCl + H2O.
Không phải phản ứng OXH khử
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Bài 1 (trang 113 SGK Hoá học 8):
Hãy chép vào vở bài tập những câu đúng trong các câu sau đây:
A. Chất nhường oxi cho chất khác là chất khử.
B. Chất nhường oxi cho chất khác là chất oxi hóa.
C. Chất chiếm oxi của chất khác là chất khử.
D. Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học trong đó có xảy ra sự oxi hóa.
E. Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học trong đó có xảy ra đồng thời sự oxi hóa và sự khử.
Hướng dẫn giải
Những câu đúng: B, C, E.
Những câu sai: A,D vì những câu này hiểu sai về chất khử, chất oxi hóa và phản ứng oxi hóa - khử.
Bài 2 (trang 113 SGK Hoá học 8):
Hãy cho biết trong những phản ứng hóa học xảy ra quanh ta sau đây, phản ứng nào là phản ứng oxi hóa – khử? Lợi ích và tác hại của mỗi phản ứng?
a) Đốt than trong lò: C + O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CO2.
b) Dùng cacbon oxit khử sắt (III) oxit trong luyện kim.
Fe2O3 + 3CO \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2Fe + 3CO2.
c) Nung vôi: CaCO3 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CaO + CO2.
d) Sắt bị gỉ trong không khí: 4Fe + 3O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2Fe2O3.
Hướng dẫn giải
Những phản ứng oxi hóa – khử là a), b) ,d).
Phản ứng a) Lợi: sinh ra nhiệt năng để sản xuất phục vụ đời sống. Tác hại: sinh ra khí CO2 làm ô nhiễm môi trường.
Phản ứng b) Lợi: luyện quặng sắt thành gang điều chế sắt. Tác hại: sinh ra khí CO2 làm ô nhiễm môi trường.
Bài 3 (trang 113 SGK Hoá học 8):
Hãy lập các phương trình hóa học theo các sơ đồ sau:
Fe2O3 + CO \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CO2 + Fe.
Fe3O4 + H2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) H2O + Fe.
CO2 + 2Mg \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)2MgO + C.
Các phản ứng hóa học này có phải là phản ứng oxi hóa - khử không? Vì sao? Nếu là phản ứng oxi hóa – khử cho biết chất nào là chất khử, chất oxi hóa? Vì sao?
Hướng dẫn giải
Fe2O3 + 3CO \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 3CO2 + 2Fe.
Fe3O4 + 4H2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 4H2O + 3Fe.
CO2 + 2Mg \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)2MgO + C.
Cả 3 phản ứng đều là phản ứng oxi hóa – khử.
Các chất khử là CO, H2, Mg vì đều là chất chiếm oxi.
Các chất oxi hóa là Fe2O3, Fe3O4, CO2 vì đều là chất nhường oxi.
Bài 4 (trang 113 SGK Hoá học 8):
Trong phòng thí nghiệm người ta đã dùng cacbon oxit CO để khử 0,2 mol Fe3O4 và dùng khí hiđro để khử 0,2 mol Fe2O3 ở nhiệt đô cao.
a) Viết phương trình hóa học của các phản ứng đã xảy ra.
b) Tính số lít khí ở đktc CO và H2 cần dùng cho mỗi phản ứng.
c) Tính số gam sắt thu được ở mỗi phản ứng hóa học.
Hướng dẫn giải
a) Phương trình hóa học của các phản ứng:
4CO + Fe3O4 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 3Fe + 4 CO2 (1).
3H2 + Fe2O3 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2Fe + 3H2O (2).
b) Ta có:
nFe3O4 = 0,2 mol ; nFe2O3 = 0,2 mol
4CO + Fe3O4 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 3Fe + 4 CO2
Theo phản ứng: 4 1 mol
Theo đề: 0,8 0,2 mol
V(CO) = 0,8.22,4 = 17,92 (lit)
Tương tự tính VH2
c) Ở phản ứng (1) khử 1 mol Fe3O4 được 3 mol Fe.
Vậy khử 0,2 mol Fe3O4 được 0,6 mol Fe.
mFe = 0,6 .56 = 33,6g Fe.
Ở phản ứng (2) khử 1 mol Fe2O3 được 2 mol Fe.
Vậy khử 0,2 mol Fe2O3 được 0,4 mol Fe.
mFe = 0,4 .56 = 22,4 (gam)
Bài 5 (trang 113 SGK Hoá học 8):
Trong phòng thí nghiệm người ta dùng khí hiđro để khử sắt(II) oxit và thu được 11,2 g Fe.
a) Viết phương trình hóa học của phản ứng đã xảy ra.
b) Tính khối lượng sắt (III) oxit đã phản ứng.
c) Tính thể tích khí hiđro đã tiêu thụ (đktc).
Hướng dẫn giải
- Phương trình hóa học của phản ứng:
Fe2O3 + 3H2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2Fe + 3H2O.
- nFe = 0,2 mol
Fe2O3 + 3H2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2Fe + 3H2O.
Theo phản ứng: 1 2 mol
Theo đề: 0,1 0,2 mol
mFe2O3 = 0,1. 160 = 16 (gam)
Hóa 8 Phản ứng oxi hóa - khử do chính đội ngũ giáo viên ICAN trực tiếp biên soạn theo giáo án mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.