TỔNG HỢP CÁC CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC VÀ CÁC ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI

Các phơng pháp giải toán hóa học thờng gặp
trong phần kim loại
Các nhà hóa học đã tổng kết một số phơng pháp giải bài tập hóa học sau đây:
1. Phơng pháp bảo toàn khối lợng.
2. Phơng pháp tăng giảm khối lợng.
3. Phơng pháp bảo toàn electeron.
4. Phơng pháp dùng các giá trị trung bình (khối lợng mol trung bình, số nguyên tử C, H
trung bình, hóa trị trung bình).
5. Phơng pháp tách công thức phân tử.
6. Phơng pháp ghép ẩn số.
7. Phơng pháp tự chọn lợng chất.
8. Phơng pháp biện luận.
9. Phơng pháp đờng chéo.
vvv
Trong hóa học kim loại và vô cơ nói chung thờng sử dụng các phơng pháp 1, 2, 3, 4, 5.
Một bài toán hóa học có thể sử dụng phơng pháp này hay phơng pháp khác, thậm chí
có thể sử dụng đợc nhiều cách hoặc đôi khi chỉ có một cách giải duy nhất. Dới đây sẽ trình
bày nội dung từng phơng pháp với những ví dụ cụ thể, có phân tích u và nhợc điểm của từng
phơng pháp. Tiếp đó là một số ví dụ về việc phối hợp nhiều phơng pháp để giải một bài toán
và hệ thống một số bài tập tơng tự.
1. Phơng pháp bảo toàn khối lợng:
*Nguyên tắc của phơng pháp này là: Tổng khối lợng các chất tham gia phản ứng bằng
tổng khối lợng của các chất tạo thành sau phản ứng.
*Chú ý: Không tính khối lợngcủa phần không tham gia phản ứng.
*Ví dụ: Cho một luồng khí CO đi qua ống chứa m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO và Fe
2
O
3
nung nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm, thu đợc 64 g chất rắn A trong ống sứ và 11,2 lít khí B
ở đktc, có tỉ khối so với H
2

là 20,4. Tính m?
Lời giải:
Các phản ứng khử sắt có thể có:
3Fe
2
O
3
+ CO = 2Fe
3
O
4
+ CO
2
(1)
Fe
3
O
4
+ CO = 3FeO + CO
2
(2)
FeO + CO = Fe + CO
2
(3)
Nh vậy, chất rắn A có thể gồm 4 chất: Fe, FeO, Fe
2
O
3
, Fe
3

O
4
hoặc ít hơn. Khí B có thể là hỗn
hợp của CO
2
và CO.
n
B
=
4,22
2,11
= 0,5 mol.
Gọi x là số mol của CO
2
thì số mol của CO là (0,5-x).
Theo tỉ khối ta có:
2.5,0
)5,0(2844 xx
+
= 20,4 x= 0,4 mol và đó cũng chính là số mol CO tham gia phản ứng.
Theo định luật bảo toàn khối lợng ta có:
m
X
+ m
CO
= m
A
+
m
CO

2
m
X
+ 0,4.28 = 64 + 0,4.44 = 81,6
m
X
= 70,4 gam
* Nhận xét về phơng pháp :
- Ưu điểm: Đợc sử dụng rộng trong rất nhiều thể loại toán.
- Nhợc điểm: Đối với những bài toán có nhiều phơng trình phản ứng xảy ra thì đối với học
sinh có thể không nhìn ra đợc mối quan hệ về số mol các chất trong nhiều phơng trình để
chuyển thành khối lợng rồi áp dụng định luật bảo toàn khối lợng.
2. Phơng pháp tăng giảm khối lợng :
* Nguyên tắc của phơng pháp này là: Khi chuyển từ chất A thành chất B (có thể qua
nhiều giai đoạn trung gian), khối lợng tăng hay giảm bao nhiêu gam (thờng tính theo một
mol) và dựa vào khối lợng thay đổi ta tính đợc số mol chất đã tham gia phản ứng hoặc ng-
ợc lại.
* Ví dụ : Hòa tan 2,84 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại thuộc phân nhóm chính
nhóm II và thuộc 2 chu kỳ liên tiếp bằng dung dịch HCl d ta thu đợc dung dịch A và khí B. Cô
cạn dung dịch A thì thu đợc 3,17 gam muối khan.
a) Tính thể tích khí ở đktc?
b) Xác định tên của 2 kim loại?
Lời giải:
Gọi X, Y là ký hiệu 2 kim loại. Ta có phơng trình phản ứng hóa học sau:
XCO
3
+ 2HCl = XCl
2
+ CO
2

+ H
2
O
YCO
3
+ 2HCl = YCl
2
+ CO
2
+ H
2
O
2,84g 3,17g 0,03.44 0,03.18
Cứ 1 mol muối cacbonat chuyển thành 1 mol muối clorua: khối lợng tăng 71- 60 = 11g
x mol muối cacbonat chuyển thành x mol muối clorua: khối lợng tăng 3,17 - 2,84 = 0,33 g
x =
11
33,0
= 0,33 mol
M
muối
=
03,0
84,2
= 94,66
M
kl
= 94,66 60 = 34,66 M
1
< 34,66 < M

2
2 kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II, ở 2 chu kì liên tiếp thì đó là Mg(24) và
Ca(40).
* Nhận xét về phơng pháp :
- Ưu điểm: Dùng cho nhiều loại bài tập( vô cơ- đại cơng- hữu cơ).Tránh đợc việc lập nhiều ph-
ơng trình trong hệ phơng trình, sẽ không phải giải những hệ phơng trình phức tạp.
- Nhợc điểm: Khó tìm ra mối quan hệ giữa các chất đối với những học sinh không có trình độ
t duy về hóa học tối thiểu .
3.Phơng pháp bảo toàn electron:
*Nguyên tắc của phơng pháp này: Tổng số electron mà các chất khử cho phải bằng
tổng số electron mà các chất oxi hóa nhận.
*Ví dụ :
Hòa tan hoàn toàn 19,2 gam Cu bằng dung dịch HNO
3
. Tất cả lợng khí NO thu đợc
đem oxi hóa thành NO
2
rồi chuyển hết thành HNO
3
. Tính thể tích khí O
2
ở đktc đã tham
gia vào quá trình trên.
Lời giải:
Thực chất của quá trình trên là :
Cu nhờng 2e thành Cu
2+
O
2
nhận 4e thành 2O

2-
Ta có các bán phản ứng sau:
Cu 2e = Cu
2+
O
2
+ 4e = 2O
2-
Mol 0,3 0,6 x 4x
Theo định luật bảo toàn electron : e cho = e nhận
0,6 = 4x
x = 0,15 V = 3,36 lít
* Nhận xét :
- Ưu điểm : Khi có nhiều chất oxi hóa, nhiều chất khử, có nhiều quá trình hóa học, qua nhiều
giai đoạn thì ta chỉ cần xác định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất oxi hóa và
chất khử, mà không cần xác định chất trung gian, thậm chí không cần quan tâm đến việc viết
và cân bằng các phơng trình phản ứng. Phơng pháp này đặc biệt lý thú đối với các bài toán
cần phải biện luận nhiều trờng hợp xảy ra.
- Nhợc điểm:
+ Chỉ áp dụng cho hệ phơng trình oxi hóa khử.
+ Thờng chỉ dùng để giải bài toán vô cơ.
4.Phơng pháp dùng các giá trị trung bình :
- Khối lợng mol trung bình.
- Số nguyên tử (C, H) trung bình.
- Số nhóm chức trung bình.
- Hóa trị trung bình
Trong phần kim loại chủ yếu sử dụng phơng pháp khối lợng mol trung bình
)(M
*Nguyên tắc: Khối lợng mol trung bình là
)(M

M
1
( giá trị nhỏ) <
M
< M
2
( giá trị lớn)
*Ví dụ : Hai kim loại kiềm M và M

nằm trong 2 chu kì kế tiếp nhau trong bảng hệ thống tuần
hoàn. Hòa tan một ít hỗn hợp của M và M trong nớc đợc dung dịch A và 0,336 lít H
2
ở đktc.
Cho HCl d vào trong dung dịch A và cô cạn đợc 2,075 g muối khan. Xác định tên 2 kim loại
M và M.
Lời giải
Đặt
M
là công thức trung bình của 2 kim loại M, M.
Phơng trình phản ứng :
2
M
+ 2H
2
O = 2
M
OH + H
2

0,03 0,03 0,015

M
OH + HCl =
M
Cl + H
2
O
0,03 0,03
m
muối
= 0,03. (
M
+ 35,5) = 2,075

M
2muối
= 69 35,5 = 33,5
Ta có M < 33,5 < M
Do đó M là Na (23) và M là K (39)
*Nhận xét :
Ưu điểm : là 1 phơng pháp giúp giải nhanh các bài toán vô cơ và hữu cơ loại hỗn hợp 2 hay
nhiều chất. Đối với vô cơ là những bài nh xác định các kim loại, tính % số mol
5.Phơng pháp tách công thức phân tử:
Ví dụ : Oxi hóa không hoàn toàn 10,08 gam một phoi bào sắt thu đợc m gam chất rắn gồm
4 chất. Thả hỗn hợp rắn vào dung dịch HNO
3
d thu đợc 2,24 lít khí (đktc) không màu hóa
nâu ngoài không khí. Tính khối lợng của hỗn hợp rắn.
Lời giải
Hỗn hợp 4 chất rắn gồm Fe d , FeO, Fe
2

O
3
và Fe
3
O
4
.
Fe
3
O
4
là hỗn hợp của FeO và Fe
2
O
3
. Vì vậy ta có thể coi hỗn hợp rắn gồm Fe d, Fe
2
O
3
và
FeO.
Đặt x, y, z lần lợt là số mol của FeO, Fe
2
O
3
và Fe d.
Ta có

=+
=++
1,0
3
18,02
z
x
zyx
Giải hệ ta đợc x + 3y = 0,12.
Mặt khác khi chuyển từ (x + 2y + z) mol Fe thành (x+ y+ z) mol rắn ta thấy khối lợng tăng
đúng bằng
m
O

2
. Vậy khối lợng tăng sẽ là (x+ 3y ).16 gam.
Khối lợng rắn = 10,08 + 0,12 .16 = 12 gam
*Nhận xét :
- Ưu điểm : Để bớt số lợng ẩn trong việc lập hệ phơng trình ta dùng phơng pháp
này sẽ giúp cho việc giải phơng trình đại số bớt khó khăn
- Nhợc điểm: Phơng pháp này dùng chủ yếu trong việc tách CTPT của các chất
hữu cơ, chỉ sử dụng trong một số ít bài vô cơ.
6. Các phơng pháp khác:
*Phơng pháp ghép ẩn số:
- 1số bài toán thiếu điều kiện làm cho bài toán có dạng vô định hoặc không giải
đợc. Phơng pháp ghép ẩn số là một trong những phơng pháp đơn giản để giải
các bài toán đó.
- Nhợc điểm: Phơng pháp ghép ẩn số chỉ là một thủ thuật của toán học, không

mang tính chất hóa học.
*Phơng pháp tự chọn lợng chất:
Có một số bài toán ngời ta cho lợng chất dới dạng giá trị tổng quát hoặc không nói đến
lợng chất. Trong những trờng hợp này, tốt nhất ta lựa chọn một giá trị nh thế nào để cho
việc giải bài toán trở thành đơn giản nhất.
Có một vài cách chọn giá trị tự do:
- Lợng chất tham gia phản ứng là 1 mol
- Lợng chất tham gia phản ứng theo số liệu của đầu bài.
*Phơng pháp biện luận.
*Phơng pháp suy luận
Tuy nhiên dù áp dụng bất cứ phơng pháp nào, chúng ta cũng phải nắm thật vững kiến
thức giáo khoa hóa học. Bởi vì không thể giải đợc bài toán nếu không biết chắc những phản
ứng nào có thể xảy ra hay không xảy ra, và nếu xảy ra thì tạo sản phẩm gì
I.2.Các ví dụ
Ví dụ 1: Cho 19,2 gam Cu tác dụng hết với HNO
3
, tất cả lợng khí NO sinh ra đem oxi hóa
thành NO
2
rồi sục vào H
2
O cùng với dòng khí O
2
để chuyển hết thành HNO
3
. Tính thể tích
O
2
(đktc) đã tham gia vào quá trình trên.
Cách1: Phơng pháp thông thờng ( Học sinh quen làm ) :

Đối với bài này các phản ứng có thể viết dễ dàng, do đó có thể giải theo cách thông th-
ờng, truyền thống là:
Bớc 1: Viết và cân bằng các phơng trình phản ứng.
Bớc 2: Tính toán theo các phơng trình.
Các phản ứng:
3Cu + 8HNO
3
3Cu(NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O
mol: 0,3 0,2
2NO + O
2
2NO
2
mol: 0,2 0,1 0,2
4NO
2
+ O
2
+ 2H
2
O 4HNO
3
mol: 0,2 0,05

n
O
2

= 0,1+ 0,05 = 0,15 mol
Vo
2
= 0,15 . 22,4 = 3,36 (l)
Cách2: Phơng pháp bảo toàn e:
Ta có nhận xét rằng:
- Bài toán không yêu cầu viết các phơng trình phản ứng xảy ra
- Các phản ứng đều thuộc loại phản ứng oxi hóa - khử, tức là có sự trao đổi electron.
- Sự biến đổi số oxi hóa của nitơ trong quá trình là :
5
+
N

2
+
N

4
+
N

5
+
N
Có nghĩa là Nitơ chỉ là chất trung gian,coi nh không tham gia vào quá trình oxi hóa
khử

Nh vậy bản chất của quá trình là: Cu nhờng e
O
2
nhận e
Cu 2e
2
+
Cu
mol: 0,3 0,6
O
2
+ 4e 2
2

O
mol: x 4x
Vì theo định luật bảo toàn electron: số e cho = số e nhận
4x = 0,6
x= 0,15
Vo
2
= 0,15. 22,4 = 3,36 lít
Nhận xét:
- Trong bài này, 2 cách giải là tơng đơng nhau. Tuy nhiên cách hai thể hiện rõ đợc bản chất
của quá trình.
- Cách 1 tuy không dài, nhng việc viết và cân bằng các phơng trình phản ứng mất nhiều thời
gian. Hơn nữa nếu cân bằng nhầm 1 phơng trình nào đó sẽ dẫn đến kết quả sai , vì cách đó sử
dụng tỷ lệ của phơng trình.
Ví dụ 2: Oxi hóa không hoàn toàn 10,08 gam một phoi bào sắt thu đợc m(g) chất rắn gồm 4
chất. Thả hỗn hợp rắn vào dung dịch HNO

3
d 2,24 lít khí (đktc) không màu hóa nâu ngoài
không khí. Tính khối lợng hỗn hợp rắn.
Cách1: Phơng pháp đại số:
Đây là cách làm thông dụng mà học trò thờng làm. Đó là viết phơng trình phản ứng
rồi tính toán theo các phơng trình đó.
Các phơng trình phản ứng xảy ra:
Fe +
2
1
O
2
= FeO
x
2
x
x
2Fe +
2
3
O
2
= Fe
2
O
3
2y
2
3y
y

3Fe + 2O
2
= Fe
3
O
4
3z 2z z

Fe d
(t)
Phản ứng với HNO
3
:
Fe
(d)
+ 4HNO
3
= Fe(NO
3
)
3
+ NO + 2H
2
O
t t
3FeO + 10 HNO
3
= 3Fe(NO
3
)

3
+ NO + 5H
2
O
x
3
x
3Fe
3
O
4
+ 28HNO
3
= 9(Fe(NO
3
)
3
+ NO + 14H
2
O
z
3
z
Fe
2
O
3
+ 6 HNO
3
= 2Fe(NO

3
)
3
+ 3H
2
O
n
Fe
= x + 2y +3z + t =
56
08,10
= 0,18 (1)
n
NO

=
3
x
+
3
z
+ t = 0,1 (2)
Thay (2) vào (1) x + 3y + 4z = 0,12
Mặt khác: n
0
2-
= x+ 3y + 4z = 0,12 m
0
2-
= 0,12.16

m = m
0
2-
+ m
Fe
= 0,12.16 + 10,08 = 12(g)
Nhận xét:
- Bài toán có tới 5 ẩn mà chỉ có 2 dữ kiện, nên nếu bình thờng sẽ không giải đợc( theo
toán học ). Tuy nhiên bài toán này có những đặc điểm riêng nên có thể tìm đợc m mà
không cần tính cụ thể x, y, z.
- Cách làm này sẽ không thể áp dụng phổ biến cho các bài khác, chỉ áp dụng cho từng
bài.
- Khi giải học sinh sẽ lúng túng trong việc giải hệ phơng trình.
Cách 2: Sử dụng phơng pháp bảo toàn electron:
Sơ đồ:
[ơ
0
Fe

O
2







43
32

OFe
OFe
FeO
Fedu


+
3
5
HNO

+
3
Fe
+
ON
2
+

bản chất của quá trình là: Fe nhờng e
O
2
,
5
+
N
nhận e
0 +3

-2

Fe 3e = Fe O
2
+ 4e = 2 O
mol 0,18 0,54 x 4x 2x
+5 +2
N + 3e = N
0,3 0,1
Theo định luật bảo toàn e : 4x + 0,3 = 0,54 x = 0,12
m
O
= m
R
- m
Fe
m
R
= m
O
+ m
Fe
= 0,12 . 16 + 10,08
= 12 ( gam )
Nhận xét:
- Đây là một phơng pháp khá hiệu quả để giải các bài tập có liên quan đến các phản ứng
oxi hóa- khử. Mặc dù có cả những giai đoạn trung gian nhng ở đây chỉ cần xác định
đúng trạng thái đầu và cuối.
- Bài toán không yêu cầu viết phơng trình phản ứng, do đó cách này nhanh, ngắn và thể
hiện rõ đợc bản chất hóa học .
Cách 3: Sử dụng định luật bảo toàn khối lợng :
m

R
= m
muối
+ m
NO
+
OH
m
2


3
HNO
m
n
muối
= n
Fe
= 0,18

3
NO
n
muối
= 3 . 0, 18
3
HNO
n
=

3
NO
n
muối
+ n
NO
= 3. 0,18 + 0,1 = 0,64
2
64,0
2
3
2
==
HNO
OH
n
n
=0,32
m
R
= 0,18 232 + 0,1.30 + 0,32 .18 0,64 .63
= 12 g
Nhận xét: Cái khó đối với học sinh là tính số mol của HNO
3
, sau đó suy ra số mol của H
2
O
Cách 4: Phơng pháp công thức trung bình:
Gọi công thức trung bình của các chất trong hỗn hợp rắn là Fe
x

-O
y
-
2
x
Fe +
y
O
2
= 2 Fe
x
O
y
0,18
x
18,0
2 Fe
x
O
y
+ (2
x
2
y
) = 3
x
Fe(NO
3
)
3

+ (3
x
2
y
)NO + ( 6
x

y
)H
2
O

x
18,0

.3
)23(18,0
x
yx

.3
)23(18,0
x
yx
= 0,1
y
x
=
2
3

CTTB là Fe
3
O
2
m
R
=
43
OFe
m
= M.n = 200 .
3
18,0
=12 (gam)
Nhận xét : Cách này học sinh dễ hiểu, dễ áp dụng nhng có nhợc điểm là khó cân bằng phơng
trình phản ứng.
Ví dụ 3: Hòa tan cùng một lợng kim loại R vào dung dịch HNO
3
loãng và vào dung dịch
H
2
SO
4
loãng thì thu đợc khí NO và H
2
có thể tích bằng nhau (đo ở cùng điều kiện t
o
, áp suất).
Biết khối lợng muối nitrat thu đợc bằng 159,21% khối lợng muối sunfat. Xác định R.
Cách1: Cách giải thông thờng mà học sinh quen làm:

Gọi n là hóa trị của kim loại R:
3R + 4n HNO
3
= 3 R(NO
3
)
n
+ n NO + 2n H
2
O (1)
x x
3
nx
2R + m H
2
SO
4
= R
2
(SO
4
)
m
+ mH
2
(2)
x
2
x

2
mx
3
nx
=
2
mx

3
n
=
3
m
n = 1,5 m
21,159100.
2
4
3
=


SO
NO
m
m
5921,1
)962(.5,0
)62(
=
+

+
mRx
nRx
2(R + 62) = 1,5921 (2R + 96m)
R = 28 m
Lập bảng với m lần lợt là 1,2,3. Chỉ có m =2 ứng với R= 56 (Fe) là phù hợp
Cách2: Phơng pháp suy luận:

5+
N
+ 3e =
2+
N
2
+
H
+ 2e = H
2
3x x 2x x
Tỉ lệ electron nhận là 3/2 tỉ lệ electron cho cũng phải là 3/2, tức tơng ứng với R sẽ nhờng 3
e và 2e Hóa trị của R trong 2 trờng hợp là 3 và 2; 2 muối là R(NO
3
)
3
và RSO
4
Nếu hòa tan 1 mol R suy ra :
)(565921,1
96
362

FeR
R
R
==>=
+
+
Nhận xét : Rõ ràng cách 2 ngắn gọn hơn cách 1 và thể hiện rõ bản chất hóa học hơn. Tuy
nhiên có thể học sinh vẫn dùng cách 1 vì đó là cách thông dụng học sinh đã quen làm.
Đề ra kì này: các bài tập áp dụng các phơng
pháp trên
Bài 1: Trong một bình kín chứa O
2
, ngời ta thực hiện phản ứng đốt cháy 5,6 g Fe thì thu đ-
ợc 7,36 gam hỗn hợp 3 chất là Fe, Fe
2
O
3
và Fe
3
O
4
. Hòa tan hoàn toàn lợng hỗn hợp đó
bằng dung dịch HNO
3
thu đợc V lít hỗn hợp khí A gồm NO và NO
2
có tỉ khối so với H
2
bằng 19.
a) Tính V ở đktc.

b) Cho 1 bình kín dung tích không đổi là 4lít chứa 640 ml H
2
O, phần khí trong bình chứa
20%O
2
còn lại là N
2
(đktc). Bơm tất cả hỗn hợp khí A vào bình lắc kỹ cho đến khi phản
ứng xong thu đợc dung dịch X. Tính C% của dung dịch X?
ĐS: a) 0,896 lít
b) 0,6589 %
Bài 2: 1) Thêm a gam O
2
vào 1 bình chứa 15,8 gam hỗn hợp Al, Mg, Fe và đốt thu đợc
chất rắn A có khối lợng 19 gam. Lấy A hòa tan vào dung dịch HNO
3
loãng d. Tính thể tích
khí NO sinh ra biết lợng muối tạo thành có tổng khối lợng là 96,4 gam.
2) Hòa tan m gam Al vào HNO
3
d thoát ra 8,96 lít hỗn hợp khí NO
2
và NO ở đktc có
d/H
2
= 21. Nếu hòa tan m gam Al vào dung dịch H
2
SO
4
vừa đủ, sau đó bay hơi dung dịch

thu đợc 66,6 gam chất kết tinh D. Hãy tính m và xác định công thức của D.
ĐS : m = 5,4 gam; Al
2
(SO
4
)
3
. 18H
2
O
a.Hóa vô cơ
đại cơng về lí thuyết của các
quá trình hoá học
I- Nhiệt động lực học hoá học
I.1. Nguyên lí I- Nhiệt hoá học
1.1- Nguyên lí I ( Định luật bảo toàn năng lợng )
Năng lợng không tự nhiên sinh ra, không tự nhiên mất đi mà chỉ biến đổi từ dạng này sang
dạng khác.
Biểu thức:

U = Q A ( 1 )

U hàm nội năng;


U là biến thiên nội năng của hệ trong một quá trình biến đổi


U là hàm trạng thái ( chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối
không phụ thuộc vào cách thực hiện phản ứng)

Q là nhiệt kèm theo quá trình trên
A là công kèm theo quá tình trên mà hệ trải qua
- Quá trình xảy ra đẳng áp: P = const
A = P.

V ( A thờng là công giãn nở )
( 1 )

U = Q P.

V
Q =

U + P.

V = ( U
2
+ P.V
2
) - (U
1
+ P. V
1
) (2)
Đặt H = U + P.V
H đợc gọi là hàm entapi ( hiệu ứng nhiệt đẳng áp ). U là hàm trạng thái.
Do đó H là hàm trạng thái
(2) Q =

H = H

2
- H
1
=

H
sp
-

H
cđ
=

U + P.

V ( 3 )
1.2- Nhiệt hoá học
a) Định luật Hess : Nhiệt của phản ứng hoá học chỉ phụ thuộc vào bản chất và trạng thái của
các chất đầu và cuối, không phụ thuộc vào cách tiến hành phản ứng, nghĩa là không phụ thuộc
vào số lợng và đặc trng của các giai đoạn trung gian.
b) Từ nguyên lí I : U, H là các hàm trạng thái nên

U,

H không phụ thuộc vào cách tiến
hành quá trình mà chỉ phụ thuộc vào trạng thái chất đầu và chất cuối Nội dung nguyên lí I
là nội dung của định luật Hess
c) Dấu của

H

Hệ toả nhiệt

H < 0
Hệ thu nhiệt

H > 0
VD: H
2(k)
+ 1/2O
2(k)
= H
2
O
(k)
;

H = -57,8 (kcal/mol) phản ứng thu nhiệt
d) Hệ quả:
- Nếu phản ứng thuận có hiệu ứng nhiệt

H thì phản ứng nghịch có hiệu ứng nhiệt là -

H
- Hiệu ứng nhiệt của một chu trình bằng không
VD1: Hãy xác định nhiệt của quá trình oxi hoá C
(r)
thành CO
(k)
, biết thực nghiệm thu đợc
C

(r)
+ O
2(k)
= CO
2(k)


H
1
= -393,365 (kJ/mol)
CO
(k)
+ 1/2 O
2(k)
= CO
2(k)


H
2
= - 282,7189 (kJ/mol)
Giải: Thiết lập chu trình phản ứng dựa theo nội dung của định luật Hess

C
(r)



x
H

CO
k


H
1
-

H
2
CO
2 k
Từ chu trình ta có các mối liên hệ:
C
r
+ O
2 k
= CO
2 k
;

H
1
CO
2 k
= CO
k
+ 1/2O
2 k
;

-

H
2
________________________________
C
(r)
+ 1/2 O
2(k)
= CO
(k)
;

H
x
=

H
1
-

H
2
= - 110,4176 (kJ)
Bài tập:
Bài 1: Xác định

H của phản ứng: S
(r)

+ 3/2O
2(k)
= SO
3(k)
;

H
1
= ?
Biết : S
(r)
+ O
2(k)
= SO
2(k)
;

H
2
= - 297 (kcal/mol)
SO
2(k)
+ 1/2O
2(k)
= SO
3 (k)
;

H
3

= -98,2 (kcal/mol)
ĐS:

H
1
= -395,2 (kcal/mol)
Bài 2: Cho các số liệu động học của một số phản ứng sau ở 298K và 1atm:
2NH
3
+ 3N
2
O 4N
2
+ 3H
2
O (1) ;

H
1
= -1011 (kJ)
N
2
O + 3H
2
N
2
H
4
+ H
2

O (2) ;

H
2
= -317 (kJ)
2NH
3
+ 1/2O
2
N
2
H
4
+ H
2
O (3) ;

H
3
= -143 (kJ)
H
2
+ 1/2O
2
= H
2
O (4) ;

H
4

= -286 (kJ)
Tính entanpi (nhiệt tạo thành) của N
2
H
4
, N
2
O
ĐS:1) Nhiệt tạo thành của N
2
H
4
tức là nhiệt của phản ứng
N
2
+ 2H
2
= N
2
H
4
(5) ;

H
5
= 1/4[ -(

H
1
+

H
4
) +

H
3
+ 3

H
2
]
= 50,75 (kJ/mol)
2) Nhiệt tạo thành N
2
O tức là hiệu ứng nhiệt của phản ứng
N
2
+ 1/2O
2
= N
2
O (6) ;

H
6
=

H
5

+

H
4
-

H
2
= 81,75 (kJ/mol)
1.3- Các cách tính nhiệt của phản ứng hoá học
a) Tính nhiệt của phản ứng hoá học từ nhiệt sinh
- Nhiệt sinh ( nhiệt hình thành ) của một hợp chất là nhiệt của phản ứng tạo ra 1 mol hợp chất
đó từ các đơn chất ở trạng thái ở trạng thái bền nhất hay thờng gặp nhất của những nguyên tố
tự do của hợp chất trong những điều kiện đã cho về nhiệt độ và áp suất
Qui ớc:
- Nhiệt sinh tiêu chuẩn:

H
0
S 298
là nhiệt sinh của chất ở 298K (25
0
C), P = 1 atm
- Sinh nhiệt tiêu chuẩn của các đơn chất ở trạng thái tiêu chuẩn bằng không
Quy tắc : Nhiệt của một phản ứng bằng tổng nhiệt sinh của các chất cuối trừ tổng nhiệt sinh
của các chất đầu
Công thức :

H
0

p
=

=

m
1j
0
j
H
-

=

n
i
i
1
0

=

m
1j
0
j
H
là nhiệt tạo thành của các chất sản phẩm

=

n
i
i
1
0
là nhiệt tạo thành của các chất tham gia phản ứng

H
0
p
thay đổi theo nhiệt độ không nhiều lắm, nhiều trờng hợp coi nh không đổi.
VD2: Hãy xác định nhiệt của phản ứng sau:
4FeCO
3 tt
+ O
2 k
= 2Fe
2
O
3 tt
+ 4 CO
2 k

Biết nhiệt sinh tiêu chuẩn

H
0
S 298

của các chất trong phơng trình phản ứng đó nh sau:
Chất CO
2 k
FeCO
3 tt
Fe
2
O
3 tt
O
2 k

H
0
S 289
- 393,51 -747,68 -821,32 0
( kJ/mol)
Ta có nhiệt của phản ứng trên là:

H
0
p
= 4 (

H
0
S 298
)
CO
2

+ 2 (

H
0
S
)
Fe
2
O
3

- 4(

H
0
S
)
FeCO
3
= - 225,96 ( kJ/mol)
Bài tập:
Bài 1: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng CaO
r
+ CO
2 k
= CaCO
3 r
;

H

p
= ?
Biết :

H
S 298
(kJ/mol) -636 -394 -1207
Bài 2:
a)Khi 1 mol rợu CH
3
OH cháy ở 298K và ở thể tích cố định theo phản ứng :
CH
3
OH
(l)
+ 3/2 O
2 (k)
= CO
2(k)
+ 2 H
2
O
(l)
giải phóng ra một lợng nhiệt là 173,65 kcal/mol. Tính

H
p
b) Biết nhiệt sinh tiêu chuẩn của H
2
O

(l)
và CO
2(k)
tơng ứng là -68,32 và -94,05 kcal/mol. Tính
sinh nhiệt tiêu chuẩn của CH
3
OH
(l)
b) Tính nhiệt của phản ứng từ nhiệt cháy ( thiêu nhiệt )
- Định nghĩa: Thiêu nhiệt của một chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy một mol chất
đó bằng oxi ở điều kiện tiêu chuẩn để tạo thành các oxit bền
VD: hiệu ứng nhiệt của phản ứng:
CH
4

(k)
+ 2O
2(k)
= CO
2(k)
+ 2H
2
O
(l)
;

H
0
298
= -212,7 (kcal/mol)

đợc gọi là thiêu nhiệt của CH
4 (k)
- ứng dụng: Có thể tính hiệu ứng nhiệt của một phản ứng khi biết thiêu nhiệt của các chất
phản ứng và các sản phẩm
- Biểu thức:

H
0
p
=

=

n
i
i
1
0
-

=

m
1j
0
j
H

=

m
1j
0
j
H
là nhiệt cháy của các chất sản phẩm

=

n
i
i
1
0
là nhiệt cháy của các chất tham gia phản ứng
VD3: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng : 2CH
4
C
2
H
2
+ 3H
2
Biết nhiệt cháy của các chất nh sau:
CH
4
+ O
2
CO
2

+ 2H
2
O ;

H
C 1
= -803 (kJ/mol)
C
2
H
2
+ 5/2 O
2
2CO
2
+ H
2
O ;

H
C 2
= -1257 (kJ/mol)
H
2
+ 1/2 O
2
H
2
O
(hơi)

;

H
C 3
= - 394 (kJ/mol)

H
0
p
= 2

H
C 1
-

H
C 2
- 3

H
C 3
= 377 (kJ/mol)
Bài tập:
Bài 1: Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng
C
2
H
5
OH
(l)

+ CH
3
COOH
(l)
= CH
3
COOC
2
H
5

(l)
+ H
2
O
(l)
Cho biết thiêu nhiệt của các chất nh sau:
C
2
H
5
OH
(l)
;

H
tn1
= - 326,7 (kcal/mol)
CH
3

COOH
(l)
;

H
tn2
= -208,2 (kcal/mol)
CH
3
COOC
2
H
5 (l)
;

H
tn3
= -545,9 (kcal/mol)
ĐS:
c) Nhiệt chuyển pha
- Các quá trình chuyển pha thờng gặp là:
+ Sự nóng chảy, sự hoá rắn
+ Sự bay hơi, sự ngng tụ
+ Sự thăng hoa
+ Sự chuyển dạng thù hình
Các quá trình chuyển pha cũng thờng kèm theo hiệu ứng nhiệt, gọi là nhiệt chuyển pha
VD: Xác định nhiệt chuyển pha của quá trình:
C
(graphit)
C

(kim cơng)
;

H
1
= ?
Biết :
C
graphit
+ O
2 (k)
= CO
2 (k)
;

H
2
= -94,052 (kcal/mol)
C
kim cơng
+ O
2 (k)
= CO
2 (k)
;

H
3
= -94,505 (kcal/mol)
Giải:

H
1
=

H
2
-

H
3
= 0,453 (kcal/mol)
Bài 1: Biết:

H
0
S H2O (l)
= -68,32 (kcal/mol)


H
0
S H2O (k)
= -57,8 (kcal/mol)
Xác định

H
hoá hơi
của nớc
d) Nhiệt phân li

Nhiệt phân li của một chất là năng lợng cần thiết để phân huỷ 1 mol phân tử của chất đó ở thể
khí thành các nguyên tử ở thể khí.
VD: H
2 (k)
= 2H
(k)
;

H = 104,2 (kcal/mol)
e)Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng từ năng lợng liên kết
Năng lợng liên kết là năng lợng cần cung cấp để phá vỡ 1 liên kết để tạo thành các nguyên tử
ở thể khí
Ta thấy: nhiệt phân li = tổng năng lợng liên kết hoá học của tất cả các kiên kết trong phân tử
của nó
VD: tính năng lợng liên kết của liên kết C-H trong phân tử CH
4
biết :
- Sinh nhiệt tiêu chuẩn của CH
4
:

H
0
S, 298, CH4
= -98 (kcal/mol)
- Nhiệt phân li của H
2
:

H

pl,H2
= 104,2 (kcal/mol)
- Nhiệt thăng hoa của C:

H
th, C
= 172 (kcal/mol)
Giải: Viết các phơng trình biểu diễn mối liên quan giữa các phơng trình có liên quan

H
0
p
=


dau
lk
-


cuoi
lk
VD4: Tính năng lợng liên kết của H-I. Biết năng lợng liên kết của H-H và I-I lần lợt là 436
kJ/mol và 151 kJ/mol
2HI = H
2
+ I
2
;

H
0
p
= 52 (kJ/mol)

H
H-I
= (436 + 151 52 )/2 = 267,51 (kJ/mol)
Bài 1: Tính sinh nhiệt chuẩn của As(III)oxit tinh thể. Biết:
a) As
2
O
3 (r )
+ 3H
2
O = 2 H
3
AsO
3 (dd)
;

H
1
= 7,55 (kcal/mol)
b) AsCl
3

(r )
+ 3 H
2

O
l
= H
3
AsO
3 (dung dịch)
+ 3 HCl
(dd)
;

H
2
= 17,58 (kcal/mol)
c) As
( r )
+ 3/2 Cl
2

(k)
= AsCl
3 ( r )
;

H
3
= -71,39 (kcal/mol)
d) HCl
(k)
+ aq = HCl
(dd)

;

H
4
= -17,31 (kcal/mol)
e) 1/2H
2 (k)
+ 1/2 Cl
2

(k)
= HCl
(k)
;

H
5
= - 22,24 (kcal/mol)
f) H
2(k)
+ 1/2 O
2(k)
= H
2
O
(l)
;

H
6

= -68,3 (kcal/mol)
Bài 2: Nhiệt phân li của hiđro là 104 (kcal/mol)
- Nhiệt phân li của oxi là 118 (kcal/mol)
- Sinh nhiệt của nớc lỏng là - 68,3 (kcal/mol)
- Nhiệt bay hơi của nớc là 10,5 (kcal/mol)
Xác định năng lợng liên kết của O-H trong phân tử nớc
Bài 3: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng :
C
2
H
4 (k)
+ H
2 (k)
= C
2
H
6 (k)
Cho biết :
E
(H-H)
= 104 (kcal/mol)
E
(C=C)
= 147 (kcal/mol)
E
(C-C)
= 83 (kcal/mol)
E
(C-H)
= 99 (kcal/mol)

Bài 4: Tính năng lợng mạng lới tinh thể của BaCl
2
, từ 2 loại dữ kiện sau
a) Sinh nhiệt của BaCl
2
tinh thể: -205,6 (kcal/mol)
- Nhiệt phân li của Clo: 57 (kcal/mol)
- Nhiệt thăng hoa của Ba kim loại : 46 (kcal/mol)
- Thế ion hoá thứ nhất của Ba: 119,8 (kcal/mol)
- Thế ion hoá thứ hai của Ba: 230,0 (kcal/mol)
- ái lực với electron của Cl: -88,5 (kcal/mol)
b) Nhiệt hoà tan của BaCl
2
: -2,43 (kcal/mol)
- Nhiệt hiđrat hoá của ion Ba
2+
: -321,22 (kcal/mol)
- Nhiệt hiđrat hoá của ion Cl
-
: - 86,755 (kcal/mol
II- Nguyên lí II. Entropi
II.1- Nguyên lí II:
Nhiệt không thể truyền từ vật lạnh sang vật nóng hơn
II.2- Entropi
1- Quá trình tự diễn biến
- Nhiệt từ vật nóng truyền sang vật lạnh hơn chứ không có quá trình ngợc lại
- Nớc hoa từ lọ có thể tự bay khắp phòng còn quá trình ngợc lại thì không tự diễn ra.
2- Entropi
Các hệ trong tự nhiên luôn có xu hớng chuyển từ trạng thái trật tự sang trạng thái vô
trật tự hơn. Sự vô trật tự của một hệ phụ thuộc vào thành phần, nhiệt độ và áp suất của hệ.

Để đánh giá sự tự diễn biến của của một quá trình ta dùng khái niệm mới là Entropi và
kí hiệu là S. S là một hàm trạng thái
Nếu sự vô trật tự càng lớn thì S càng cao
Biến thiên entropi

S của hệ và của môi trờng xung quanh tăng lên

S
tổng
=

S
hệ
+

S
mtxq
> 0 thì quá trình là tự diễn biến

S =
T
Q
=
T

VD5: Một mol nớc đá nóng chảy tại P= 1 atm và 0
0
C thì hấp thụ một lợng nhiệt là 6003,734J.
Tính

S của quá trình
T = t
0
C = 273,15 = 273,15 K
Nhiệt đã cho là nhiệt nóng chảy, ta có thể dùng kí hiệu
Q
nc
=

H
nc
= 6003,734(J/mol)
Vậy

S
nc
=
T
Q
=
T

= 6003,734 /273,15 = 21,98 (J/mol.K)
* Cách tính

S
p
=

S

298, sp
-

S
298, cđ
VD: Tính biến thiên entropi của phản ứng
CaCO
3

(r)
= CaO
(r)
+ CO
2 (k)
Biết S
0
298,
(cal/mol.K) 22,16 9,5 51,06

S
0
298,p
= 51,06 + 9,5 22.16 = 38,4 (cal/mol.K)
Biến thiên entropi dơng. Phản ứng t diễn biến về phơng diện entropi
* Chú ý : Entropi S của từng chất thay đổi theo nhiệt độ thì khá nhiều nhng

S
p
thì không
thay đổi nhiều lắm

III- Năng lợng tự do Gipxơ ( Thế đẳng áp-đẳng nhiệt)
Thế nhiệt động là hàm của T, P. Nó là một hàm trạng thái. Hàm G(T,P) là thế nhiệt
động hay năng lợng tự do Gipxơ
* Nhận xét: Hai yếu tố entanpi và entropi là hai yếu tố đồng thời tác động lên hệ nhng
theo hai chiều ngợc nhau: Về phơng diện hoá học, entanpi giảm khi các nguyên tử kết hợp với
nhau để tạo thành các phân tử với các liên kết bèn vững nhng entropi lại giảm gỉm vì độ hỗn
loạn của hệ giảm
Ngợc lại, khi entropi tăng, yếu tố entropi là thuận lợi cho sự diễn biến của quá trình thì
hệ lại hấp thụ năng lợng để phá vỡ liên kết của các phân tử, do đó entanpi của hệ tăng lên
Nói cách khác, trong mỗi qúa trình luôn luôn có sự cạnh tranh giữa 2 yếu tố : yếu tố
entanpi ( giảm năng lợng) và yếu tố entropi ( tăng mức độ hỗn loạn). Trong cuộc cạnh tranh
này yếu tố nào mạnh hơn sẽ quyết định chiều hớng của quá trình.
Đại lợng thế đẳng áp- đẳng nhiệt là sự thống nhất giữa 2 yếu tố entanpi và entropi
1) ở T, P không đổi ( đẳng nhiệt, đẳng áp) biến thiên của hàm G là

G là tiêu chuẩn về cân
bằng và tự diễn biến

G = 0 Quá trình đạt tới trạng thái cân bằng

G < 0 Quá trình tự xảy ra
Viết gộp

G 0
2) Biểu thức thống nhất giữa hai nguyên lí
Phơng trình Gipxơ- Hemhon:


G =

H - T

S

G
p
=

G
chất đầu
-

G
chất cuối

G
S, 298 đơn chất
= 0
VD6 : Xác định chiều tự diễn biến của phản ứng sau ở 298K
CuO
r
+ C
r
Cu
r
+ CO
k
Biết S
0
298

cal/mol.K 10,4 1,37 7,96 51,03


H
0
S 298K
kcal/mol -38,72 0 0 -26,42
Giải:

H
0
p
= -26,42+ 0 0- ( -38,72) = 12,3 ( kcal/mol)

S
0
p
= 51,03 +7,96- 10,4- 1,37 = 47,27 (cal/mol.K)

G
p
=

H
p
- T

S
p
= 12,3 47,27.298/1000 = - 1,786 ( kcal/mol) < 0

Vậy phản ứng có thể tự diễn biến
* Chú ý: Nếu đối với quá trình thuận

G < 0 ( tự diến biến) thì đối với quá trình nghịch
( không tự diễn biến)

G>0. Khi

G = 0 thì quá trình có thể diến ra theo cả hai chiều ngợc
nhau ( phản ứng cân bằng)
Bài 1: Đối với phản ứng CaCO
3 (r)
= CaO
( r )
+ CO
2 (k)

H
0
298
(kcal/mol) -288,5 -151,9 -94

S
0
298
(cal/mol.K) 22,16 9,5 51,06
Xác định chiều phản ứng ở 298K. Xác định nhiệt độ ở đó CaCO
3
bắt đầu bị phân huỷ
ĐS:

G
thuận
> 0 phản ứng tự diến biến theo chiều nghịch
T > 1109,4 K thì phản ứng tự diễn biến theo chiều CaCO
3
bị phân huỷ
Bài 2 : Đối với phản ứng
H
2
O
k
+ C
r
CO
k
+ H
2 k
ở 600K

G
0
1
= 12,18 (kcal/mol)
ở 700K

G
0
2
= 8,14 (kcal/mol)

Tính giá trị trung bình của biến thiên entropi trong khoảng nhiệt độ này.
ở nhiệt độ nào thì phản ứng này xảy ra đợc? Coi

H
0
, S
0

không thay đổi theo
nhiệt độ

H
0

= - 36 420 (cal/mol) ;

S
0

= 40,4 (cal/mol.T)
T = 901K thì phản ứng bắt đầu diễn ra theo chiều thuận
Bài 3: Cho

H
0
298
(cal/mol)

S
0

298
(cal/mol.K)
O
2(k)
0 49,01
S
r
0 7,62
H
2
O
k
-57800 45,13
H
2
S -4800 49,1
Hỗn hợp khí H
2
S và O
2
ở đktc có bền không nếu nh giả thiết có phản ứng theo sơ đồ
H
2
S
k
+ O
2
H
2
O

k
+ S
r
Bài 4: ở nhiệt độ nào phản ứng
PCl
5


PCl
3
+ Cl
2
đầu xảy ra biết

H
0
298
(cal/mol)

S
0
298
(cal/mol.K)
PCl
5
-88 300 84,3
PCl
3
- 66 700 74,6
Cl

2
0 53,3
Bài 5: Cho phản ứng Fe
2
O
3(r)
+ 3H
2

(k)
= 2Fe + 3 H
2
O
(k)
Biết ở điều kiện chuẩn

G
0
p
= 13,036 (kcal/mol) và ở nhiệt độ cao hơn 678K, hiđro bắt đầu
khử đợc oxit sắt, entropi và entanpi của phản ứng coi nh không phụ thuộc vào nhiệt độ. Tính

H
0
298
,

S
0
298

của phản ứng
ĐS:

S
0
298
= 33,8 (cal/mol.T);

H
0
298
= 22,9 (kcal/mol)
Bài 6: Trong lò cao luyện gang xảy ra các phản ứng sau:
Phản ứng

H
0
298
(kcal/mol)

S
0
298
(cal/mol.K)
1) C
r
+ O
2

(k)

= CO
2
-94,05 -0,69
2) C
( r )
+ CO
2 (k)
= 2CO
(k)
+41,21 +42,01
3) 3CO
(k)
+ Fe
2
O
3( r )
= 3 CO
2 (k)
+ 2 Fe
( r )
-6,09 +3,0
4) CO
(k)
+ 3 Fe
2
O
3( r )
= CO
2(k)
+ 2Fe

3
O
4 ( r )
- 12,83 + 9,4
5) CO
(k)
+ Fe
3
O
4

(r)
= CO
2 ( k)
+ 3 FeO
( r )
+ 8,67 + 10,10
6) CO
(k)
+ FeO
( r)
= Fe
( r )
+ CO
2 ( k )
- 3, 83 - 3,41
Tính

G
0

298
của các phản ứng
3C
( r )
+ 2Fe
2
O
3 ( r )
= 3CO
2(k)
+ 2Fe
( r )
2C
( r )
+ Fe
3
O
4

( r )
= 2CO
2 (k)
+ 3Fe
(r )
C
( r )
+ 2FeO
(r )
= CO
2 ( k)

+ 2Fe
( r)
ở 400
0
C, 650
0
C, 700
0
C- 800
0
C sẽ xảy ra các phản ứng khử các oxit Fe nào bằng CO, C
Phản ứng oxi hoá khử
I- Số oxi hoá
Số oxi hoá của một nguyên tố trong một chất là một số đại số biểu diễn điện tích của
nguyên tử trong phân tử của chất, nếu giả thiết chỉ có liên kết ion; nghĩa là các electron liên
kết mỗi cặp nguyên tử đợc coi nh chuyển hẳn sang nguyên tử có độ âm điện cao hơn
- Với đơn chất, số oxi hoá luôn bằng 0
- Với hợp chất ion, đợc cấu tạo từ các ion một nguyên tử, số oxi hoá bằng điện tích của
ion đó
- Trong hợp chất, tổng số oxi hoá của nguyên tử các nguyên tố luôn bằng 0
- Với hợp chất cộng hoá trị, hợp chất ion phức tạp thì cách tính số oxi hoá nh sau:
+ Các nguyên tố thuộc phân nhóm chính
* Số oxi hoá dơng cao nhất của nguyên tử các nguyên tố bằng số chỉ của phân
nhóm chính hay bằng số e tối đa mà nguyên tử nguyên tố đó có thể "cho" đi.
* Số oxi hoá âm: Thờng chỉ gặp ở các nguyên tử nguyên tố phân nhóm chính
nhóm IV, V, VI, VII. Số oxi hoá âm = Số electron mà nguyên tử đó nhận vào cho đạt cấu hình
bát tử ( 8 electron)
Có thể tóm tắt số oxi hoá của các nguyên tố trong bảng sau:
Phân nhóm chính
I II III IV V VI VII

Số e lớp ngoài cùng
1 2 3 4 5 6 7
Số oxi hoá dơng cao nhất
+1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
Số oxi hoá dơng thấp hơn
+2 +1,+2.+3,+4 +2.+4 +1,+3,+5
Số oxi hoá âm
-4 -3 -2 -1
* Chú ý:
Với Hiđro: Trong các hợp chất chủ yếu là số oxi hoá +1 (trừ hợp chất với kim loại là
có số oxi hoá -1)
Với oxi: Thờng có số oxi hoá -2 (trừ trong: peoxit: -1, supeoxit: 1/2, trong F
2
O:+2)
Với hợp chất hữu cơ: chủ yếu phải xác định số oxi hoá của C: có 2 cách
+ Xác định số oxi hoá trung bình của C: tính tổng số oxi hoá của các nguyên tử
nguyên tố khác rồi lấy tổng đó chia cho số nguyên tử C có trong hợp chất hữu cơ đó
+ Xác định số oxi hoá của từng nguyên tử C dựa vào công thức cấu tạo : Tính
cho từng nhóm nguyên tử của C liên kết với các nguyên tố khác, coi nh mỗi nguyên tử C ở liên
kết C C là độc lập với nhau
VD: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trong các hợp chất và ion sau:
x
1) MnO
2
: vì O có độ âm điện > Mn O đóng vai trò là chất nhận e số oxi hoá của O là -2
x + 2.(-2) = 0 x = +4
y
2) NO
3
-

: tơng tự O có số oxi hoá là: -2 y + 3. (-2) = -1 y = +5
3) SO
3
: số oxi hoá của O : -2, S : +4
4) C
2
H
6
O : số oxi hoá trung bình của C: -2
Với công thức cấu tạo : CH
3
-O-CH
3
thì mỗi nguyên tử C có số oxi hoá: -2
Vơi công thức cấu tạo : CH
3
CH
2
O-H: C (CH
3
-) = -3
C (-CH
2
OH) = -1
Quan hệ giữa số oxi hoá và hoá trị của nguyên tố
- Hoá trị gắn liền với liên kết hoá học
- Số oxi hoá gắn liền với sự chuyển dịch electron
nhiều khi số oxi hoá không trùng với hoá trị
VD: trong CH
3

Cl : C có hoá trị 4, số oxi hoá -2
- Nhiều trờng hợp, đặc biệt là các hợp chất của kim loại, giá trị tuyệt đối của số oxi hoá và
hoá trị thờng bằng nhau.
II- phản ứng oxi hoá - khử
1. Sự oxi hoá - sự khử ( quá trình oxi hoá , quá trình khử )
Sự oxi hoá : là quá trình nhờng electron của nguyên tử nguyên tố: số oxi hoá tăng
Sự khử: là quá trình nhận electron của nguyên tử nguyên tố: số oxi hoá tăng
2. Chất oxi hoá, chất khử
Chất có nguyên tố nhận electron là chất oxi hoá
Chất có nguyên tố nhờng electron là chất khử
3. Phơng pháp cân bằng phản ứng oxi hoá - khử bằng phơng pháp
thăng bằng electron
Đối với HS ở các lớp không Chuyên chủ yếu sử dụng phơng pháp thăng bằng electron
Các bớc tiến hành:
Bớc 1: Xác định chất oxi hoá, chất khử.
+ Xác định số oxi hoá của tất cả nguyên tố trong các chất để biết nguyên tố nào biến
đổi số oxi hoá
+ Suy ra chất oxi hoá, chất khử.
22 +
OCu
+
2
0
H



0
Cu
+

2
2
1 +
OH
Các nguyên tố có sự biến đổi số oxi hoá:
02
CuCu
+
và
10
2
2
+
HH
Cu
2+
(CuO) là chất oxi hoá, H
2
là chất khử.
Bớc 2: Tính số e mỗi phân tử chất oxi hoá nhận và mỗi phân tử chất khử mất.
2+
Cu
+ 2e =
0
Cu
2
0
H
- 2.1e = 2
1+

H
Bớc 3: Tìm hệ số của chất oxi hoá và chất khử theo định luật bảo toàn e:Tổng số e mà
chất khử cho phải bằng tổng số e mà chất oxi hoá nhận.
( tìm bội số chung nhỏ nhất của số e cho và nhận trong mỗi quá trình)
Hệ số
2+
Cu
+ 2e =
0
Cu
1
2
0
H
- 2.1e = 2
1+
H
1
Nghĩa là : CuO + H
2
= Cu + H
2
O
Bớc 4: Kiểm tra số nguyên tử của từng nguyên tố ở hai vế của phơng trình phản ứng đã
cân bằng cha. thêm hệ số thích hợp đối với các chất để cân bằng 2 vế
* Phân loại phản ứng oxi hoá - khử
a) Các chất có mặt trong phản ứng đều tham gia phản ứng oxi hoá - khử.
Na + S Na
2
S

Al + HCl AlCl
3
+ H
2
b) Không phải tất cả các chất có mặt trong phản ứng đều tham gia phản ứng oxi hoá - khử
( có chất đóng vai trò là môi trờng phản ứng )
Al + NaOH + H
2
O NaAlO
2
+ H
2
(môi trờng: NaOH )
KMnO
4
+ FeSO
4
+ H
2
SO
4
K
2
SO
4
+ MnSO
4
+ Fe
2
(SO

4
)
3
+ H
2
O
( môi trờng: H
2
SO
4
)
KCl
(r)
+ KMnO
4(r)
+ H
2
SO
4

(đặc)
K
2
SO
4
+ MnSO
4
+ Cl
2
+ H

2
O
( môi trờng: H
2
SO
4
)
c) Trong một phản ứng một nguyên tố vừa đóng vai trò là chất oxi hoá vừa đóng vai trò là
chất khử : phản ứng tự oxi hoá - khử.
HCl + HClO
3
Cl
2
+ H
2
O
H
2
S + SO
2
S + H
2
O
Fe + Fe
2
(SO
4
)
3
FeSO

4
d) Trong một phân tử, một nguyên tố vừa đóng vai trò chất oxi hoá, vừa đóng vai trò chất
khử: phản ứng tự oxi hoá - khử nội phân tử
Cl
2
+ NaOH NaCl + NaClO + H
2
O
t
0
NH
4
NO
2
N
2
+ H
2
O
e) Trong một phân tử hợp chất vừa có nguyên tố đóng vai trò là chất oxi hoá, vừa có
nguyên tố đóng vai trò là chất khử: phản ứng oxi hoá - khử nội phân tử

t
0
KMnO
4
K
2
MnO
4

+ MnO
2
+ O
2

t
0
KClO
4
KCl + O
2
f) Trong phản ứng có nhiều hơn 2 nguyên tố thay đổi số oxi hoá.
t
0
FeS + O
2
Fe
2
O
3
+ SO
2
FeSO
3
+ K
2
Cr
2
O
7

+ H
2
SO
4
Fe
2
(SO
4
)
3
+K
2
SO
4
+ Cr
2
(SO
4
)
3
+ H
2
O
g) Phản ứng oxi hoá - khử có hệ số bằng chữ
Nguyên tắc : cần xác định đúng sự tăng giảm số oxi hoá.
Fe
x
O
y
+ HNO

3
Fe(NO
3
)
3
+ NO + H
2
O
Bài 1: Xác định phản ứng nào là phản ứng oxi hoá - khử. Cân bằng các phản ứng đó. Xác định
chất oxi hoá, chất khử, cân bằng theo phơng pháp thăng bằng e.
1)Fe
3
O
4
+ HCl FeCl
2
+ FeCl
3
+ H
2
O
2)Fe
3
O
4
+ H
2
SO
4đặc,nóng
Fe

2
(SO
4
)
3
+ SO
2
+ H
2
O
3) MnO
2
+ HBr MnBr
2
+ Br
2
+ H
2
O
4) SO
3
+ H
2
O H
2
SO
4
5) SO
2
+ H

2
O + Cl
2
HCl + H
2
SO
4
6) N
2
O
5
+ H
2
O HNO
3
7) NO
2
+ H
2
O HNO
3
+ HNO
2
8) Cu + HNO
3
Cu(NO
3
)
2
+ N

2
O + H
2
O
9) KMnO
4
+ K
2
SO
3
+ H
2
O K
2
SO
4
+ MnO
2
+ KOH
10) KMnO
4
+ K
2
SO
3
+ KOH K
2
SO
4
+ K

2
MnO
4
+ H
2
O
11) KMnO
4
+ K
2
SO
3
+ H
2
SO
4
K
2
SO
4
+ MnSO
4
+ H
2
O
12) FeS
2
+ O
2
Fe

2
O
3
+ SO
2
13) Zn + HNO
3
Zn(NO
3
)
2
+ N
x
O
y
+ H
2
O
Bài 2: Hoàn thành các phơng trình phản ứng sau và cân bằng theo phơng pháp thăng bằng electron
1) FeSO
4
+ K
2
Cr
2
O
7
+ H
2
SO

4
Fe
2
(SO
4
)
3
+ Cr
2
(SO
4
)
3
+ ? + ?
2) FeCl
2
+ Br
2
? + ?
3) FeCl
2
+ H
2
SO
4

đặc nóng
FeCl
3
+ Fe

2
(SO
4
)
3
+ SO
2
+ H
2
O
4) NO
2
+ H
2
O HNO
3
+ NO + H
2
O
5) FeS
2
+ HNO
3
? + H
2
SO
4
+ NO + H
2
O

6) HCl + ? CrCl
3
+ KCl + ? + ?
7) FeSO
3
+ KMnO
4
+ H
2
SO
4
Fe
2
(SO
4
)
3
+ K
2
SO
4
+ MnSO
4
+ H
2
O
8) H
2
S + HNO
3

H
2
SO
4
+ NO
2
+ H
2
O
9) Mg + HNO
3
Mg(NO
3
)
2
+ N
2
+ N
2
O + H
2
O
10) Al + HNO
3
Al(NO
3
)
3
+ N
x

O
y
+ H
2
O
11) Mg + HNO
3
? + NH
4
NO
3
+ H
2
O
Bài 3: Viết và cân bằng các phơng trình phản ứng trong các trờng hợp sau:
a) Hoà tan kim loại M trong dung dịch HNO
3
thu đợc một muối nitrat, khí N
x
O
y
và nớc
b) Kim loại M lỡng tính tác dụng với dung dịch NaOH, Ba(OH)
2
c) oxit sắt tác dụng với dung dịch HNO
3
thu đợc khí NO
d) oxit sắt tác dụng với dung dịch HNO
3
thu đợc hỗn hợp khí NO và N

2
O theo tỉ lệ thể tích là
1:2
e) KClO
3
+ NH
3
KNO
3
+ KCl + Cl
2
+ H
2
O
f) KClO
3
+ NH
3
KNO
3
+ KCl + N
2
+ HCl + H
2
O
g) KClO
3
+ NH
3
KNO

3
+ KCl + N
2
+ NH
4
Cl + H
2
O
toán phản ứng oxi hoá khử
Cơ sở lí thuyết: Định luật bảo toàn electron
Bản chất của toàn bộ quá trình phản ứng oxi hoá khử: tổng e của chất khử cho luôn
bằng tổng số electron của chất oxi hoá nhận.
VD1 : Cho 5,6 gam bột Fe tác dụng với O
2
thu đợc 7,36 gam hỗn hợp X gồm 3 chất: Fe,
Fe
3
O
4
, Fe
2
O
3
. Hoà tan X trong HNO
3
d thu đợc V lit khí NO duy nhất (đktc). Tính V
Nếu giải theo phơng pháp thông thờng thì ta phải đặt ít nhất 3 ẩn số trong các phơng trình
trên. HS phải thực hiện nhiều phép biến đổi toán học. Mà không thấy đợc bản chất của các
Giải:
Viết các phơng trình phản ứng xảy ra:

Ta thấy: Fe
0
3e = Fe
+3
0,1 3.0,1
O
2
+ 4e = 2O
-2
0,055 4.0,055
N
+5
+ 3e = N
+2
x 3.x x
Số gam O
2
tham gia phản ứng là: 7,36 5,6 = 1,76 (g) n
O2
= 0,055 (mol)
Gọi x là số mol NO sinh ra ( x > 0)
Số e mà Fe cho = Số mol e mà O
2
nhận + Số mol e mà N
+5
nhận
3.0,1 = 4.0,055 + 3.x
x = 0,08/3
V = 22,4.0,08/3 = 0,6 (lit)
Bài 1: Hoà tan hoàn toàn một khối lợng m gam Fe

x
O
y
bằng dung dịch H
2
SO
4
đặc, nóng ta thu
đợc khí A và dung dịch B. Cho khí A hấp thụ hoàn toàn bởi dung dịch NaOH d tạo ra 12,6
gam muối. Mặt khác nếu cô cạn dung dịch A thì thu đợc 120 gam muối khan. Xác định công
thức của sắt oxit. Tính m.
Bài giải:
t
0
C1: 2Fe
x
O
y
+ 2(3x-y)H
2
SO
4

đặc
= xFe
2
(SO
4
)
3

+ (3x-2y)SO
2
+ 2(3x-y)H
2
O
2 x 3x-2y
0,3.2/x 0,3 0,1
2 xFe
+2y/x
(3x-2y) e = xFe
+3
3x-2y S
+6
+ 2e = S
+4
Dung dịch A có muối Fe
2
(SO
4
)
3
, khí B là: SO
2
SO
2
+ 2NaOH = Na
2
SO
3
+ H

2
O
Số mol muối Na
2
SO
3
tạo thành là: n
Na2SO3
= 0,1 (mol) n
SO2
= 0,1(mol)
n
Fe2(SO4)3
= 0,3 (mol)
Theo định luật bảo toàn e: Số e mà Fe
x
O
y
cho = số e mà S
+6
nhận
0,6. (3x-2y)/x = 2.0,1
0,9x 0,6y = 0,1x
0,8 x = 0,6 y x;y = 3:4
Vậy công thức cuả oxit đó là Fe
3
O
4
m = 0,2. 232 = 46,4 (g)
C2: Dựa vào phơng trình phản ứng

Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 1,805 gam một hỗn hợp gồm Fe và một kim loại A có hoá trị n duy
nhất bằng dung dịch HCl thu đợc 1,064 lit khí H
2
, còn khi hoà tan 1,805 hỗn hợp trên bằng
dung dịch HNO
3
loãng, d thì thu đợc 0,896 lit khí NO duy nhất. Hãy xác định kim loại A và
tính % khối lợng của mỗi kim loại trong hỗn hợp. Biết các thể tích khí đều đo ở đktc
Giải:
Gọi số mol của Fe, A trong hỗn hợp lần lợt là: x, y ( x, y > 0 )
Có khối lợng của Fe và A là: 56x + M
A
. y = 1,805 (g) (1)
Số mol H
2
sinh ra là: 0,0475 (mol)
Số mol NO sinh ra là: 0,04 (mol)
Các phản ứng xảy ra là: Fe + 2HCl = FeCl
2
+ H
2

2A + 2nHCl = 2ACl
n
+ nH
2

Fe
0
2e = Fe

+2
x 2.x
A
0
- ne = A
+n
y n.y
2H
+
+ 2e

= H
2
0,0475 0,0475.2
Số e Fe cho + Số e A cho = Số e H
+
nhận
2.x + n.y = 0,0475.2 = 0,095 (2)
Fe + 4HNO
3
= Fe(NO
3
)
3
+ NO + H
2
O
3A + 4nHNO
3
= 3A(NO

3
)
n
+ nNO + 2nH
2
O
Fe
0
3e = Fe
+3
x 3.x
A
0
- ne = A
+n
y n.y
N
+5
+ 3e

= N
+2
0,04 0,04.3
Số e Fe cho + Số e A cho = Số e N
+5
nhận
3.x + n.y = 0,04.3 = 0,12 (3)
Lấy (3) - (2) suy ra: x = 0,025 (mol)
Thế vào (3): n.y = 0,045 (mol) y = 0,045/n
Thế vào (1): 56.0,025 + 0,045.M

A
/n = 1,805 M
A
= 9n
n 1 2 3 4
M
A
9 18 27 36
Cặp giá trị n = 3, M
A
= 27 thoả mãn
A là Al, n
Al
= 0,015 (mol)
Bài 3: Hoà tan hoàn toàn 2,16 gam Al trong 1 lit dung dịch HNO
3
vừa đủ thu đợc 1,232 lit
hỗn hợp khí gồm NO, N
2
O (đktc)
a) Tính thể tích HNO
3
đã dùng
b) Tính tỉ khối của hỗn hợp khí so với H
2
c) Tính nồng độ của dung dịch thu đợc
Giải:
n
Al

= 0,08 (mol)
Số mol hỗn hợp khí sinh ra là: n = 0,055 (mol)
Gọi a, b lần lợt là số mol NO, N
2
O tạo thành : a + b =0,055 (mol) (1) (a, b>0)
Al
0
- 3e = Al
+3
0,08 0,08.3
N
+5
+ 3e = N
+2
3.a a
N
+5
+ 4e

= N
+1
4.2b 2b
Ta có: số e Al cho = Số e N
+5
nhận
0,08.3 = a.3 + 2b.4 3a+8b = 0,24 (2)
Kết hợp (1) và (2) đợc hệ phơng trình
Giải hệ đợc a = 0,04 (mol); b = 0,015 (mol)
Vậy tỉ lệ số mol giữa NO và N
2

O là 8:3
Phơng trình phản ứng
16Al + 62HNO
3
= 16Al(NO
3
)
3
+ 3N
2
O + 8NO + 31H
2
O
Số mol HNO
3
cần dùng là: 0,08.62/16 = 0,31 (mol)
C
M
= 0,31 (M)
Tỉ khối của hỗn hợp khí so với H
2
là: 16,9
Bài 4: Cho hỗn hợp gồm 2 kim loại Al, Fe với số mol của Al, Fe lần lợt là: 0,03 và 0,05 mol
tác dụng với 100 ml dung dịch chứa AgNO
3
và Cu(NO
3
)
2
, khuấy kĩ tới phản ứng hoàn toàn.

Sau phản ứng thu đợc dung dịch A và 8,12 gam chất rắn B gồm 3 kim loại.
Hoà tan chất rắn B bằng dung dịch HCl d thấy bay ra 0,672 lit khí H
2
(đktc).
Tính nồng độ mol của AgNO
3
và Cu(NO
3
)
2
trong dung dịch ban đầu của chúng. Biết hiệu suất
các phản ứng là 100%
ĐS: n
AgNO
3
= 0,03 mol, n
Cu(NO
3
)
2
= 0,05 (mol)
Bài 5: Khi hoà tan hoàn toàn 2,16 gam kim loại M trong dung dịch HNO
3
loãng thu đợc
604,8 ml hỗn hợp khí E chứa N
2
, N
2
O có tỉ khối hơi đối với H
2

là 18,45. Xác định kim loại M
ĐS: Al
Bài 6: Hoà tan hoàn toàn 1,805 gam một hỗn hợp gồm Fe và một kim loại A hoá trị n duy
nhất bằng dung dịch HCl thu đợc 1,064 lit khí H
2
, còn khi hoà tan 1,805 gam hỗn hợp trên
bằng dung dịch HNO
3
loãng, d thì thu đợc 0,896 lit khí NO duy nhất. Hãy xác định kim loại A
và tính % khối lợng của mỗi kim loại trong hỗn hợp. Biết các thể tích khí đo ở đktc
ĐS: Al, n =3, n
Al
= 0,015 mol; n
Fe+
= 0,025 mol
Bài 7: Cho x lit khí CO (đktc) đi qua ống sứ đựng a gam Fe
2
O
3
đốt nóng. Giả sử lúc đó chỉ
xảy ra phản ứng khử Fe
2
O
3
Fe. Sau một thời gian thu đợc hỗn hợp khí Y, có tỉ khối so với
He là 8,5 và chất rắn Z. Nếu hoà tan chất rắn Z thấy tốn hết 50 ml dung dịch H
2
SO
4
0,5M; còn

nếu dùng dung dịch HNO
3
thì thu đợc một muối sắt duy nhất có khối lợng nhiều hơn chất rắn
Z là 3,48 gam
a) Tính % thể tích các khí trong hỗn hợp Y
b) Tính x và a
Bài 8: Cho hỗn hợp bột Fe, Cu vào bình chứa 200 ml H
2
SO
4
loãng, d thu đợc 4,48 lit khí H
2
(đktc) , dung dịch A và một chất không tan B. Để oxi hoá hỗn hợp các sản phẩm còn trong
bình, phải cho thêm vào đó 20,2 gam KNO
3
. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn ngời ta thu đ-
ợc một khí không màu hoá nâu ngoài không khí và một dung dịch C. Để trung hoà lợng axit
d trong dung dịch ngời ta cần 200 ml dung dịch NaOH 2M
a) Tính khối lợng các kim loại và thể tích khí không màu
b) Tính nồng độ mol/l của dung dịch H
2
SO
4
b. hóa hữu cơ
Dung dịch của các chất điện li
I- Sự điện li của các axit, bazơ và muối trong dung dịch
1. Độ điện li
số mol chất tan phân li
=
tổng số mol chất tan

A
n
B
m
n A
m+
+ nB
n-
phụ thuộc vào nồng độ dung dịch. Nồng độ dung dịch càng lớn thì độ điện li càng
nhỏ. Ngay cả với các hất điện li mạnh khi là dung dịch loãng là chất điện li hoàn toàn nhng
với dung dịch đặc thì lại chỉ điện li 1 phần. Do đó không đánh giá đúng độ mạnh yếu của
chất điện li.
2. Hằng số điện li
K =
[ ] [ ]
[ ]
mn
m
n
n
m
BA
BA
+
- với những axit mạnh, bazơ mạnh là những chất điện li hoàn toàn nên ta không dùng khái
niệm cân bằng điện li
- với những đa axit, đa bazơ xảy ra theo nhiều nấc. Mỗi nấc đợc đặc trng bởi một hằng số
điện li riêng
VD: H
3

PO
4
H
+
+ H
2
PO
4
-
; K
1
= 7,5. 10
-3
H
2
PO
4
-
H
+
+ HPO
4
2-
; K
2
= 6,3. 10
-8
HPO
4
2-

H
+
+ PO
4
3-
; K
3
= 1,3. 10
-12
H
3
PO
4
3H
+
+ PO
4
3-
; K = K
1
. K
2
. K
3
K phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của chất điện li
* Mối liên hệ giữa K và

A
m
B

n
mA
n+
+ nB
m-
t = 0 C 0 0
t
cb
C(1- ) mC nC
K =
[ ] [ ]
)1(


C
mCmC
nm
=



++
1

1 nmnmmn
Cnm
Với chất điện li yếu : << 1
K =
nmnmmn
Cnm

++


1
3. Sự điện li của n ớc
H
2
O H
+
+ OH
-
K
[ ] [ ]
[ ]
OH
OHH
2
.
+
K . [H
2
O] = K
OH
2
= [H
+
].[OH
-
] = 10
-14

ở 298K [H
+
] = [OH
-
] = 10
-7
(M)
K
OH
2
chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ
ở 298K
- với dung dịch axit: H
+
đợc tạo thành từ 2 nguồn: sự phân li của H
2
O và axit nên [H
+
] > 10
-7
- với dung dịch bazơ: OH
-
đợc tạo thành từ 2 nguồn: sự phân li của H
2
O và bazơ nên [OH
-
] >
10
-7
[H

+
] < 10
-7
* Qui ớc: pH = - lg[H
+
]
- Nớc cất: pH = 7
- dung dịch axit : pH < 7
- dung dịch bazơ : pH > 7