Tóm tắt lý thuyết luyện thi đại học Chương 4 Phản ứng hóa học

CHƯƠNG IV.
PHẢN ỨNG HÓA HỌC – PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ –

ĐIỆN PHÂN – TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC
I. PHẢN ỨNG HÓA HỌC
Quá trình biến đổi các chất này thành các chất khác được gọi là phản ứng hoá học.
Trong phản ứng hoá học tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối
lượng các chất tạo thành sau phản ứng.
Các dạng phản ứng hoá học cơ bản:
a) Phản ứng phân tích là phản ứng trong đó một chất bị phân tích thành nhiều chất
mới.
Ví dụ:
CaCO3 = CaO + CO2 ↑
b) Phản ứng kết hợp là phản ứng trong đó hai hay nhiều chất kết hợp với nhau tạo
thành một chất mới.
Ví dụ.
BaO + H2O = Ba(OH)2.
c) Phản ứng thế là phản ứng trong đó nguyên tử của ngyên tố này ở dạng đơn chất thay
thế nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất.
Ví dụ.
Zn + H2SO4 loãng = ZnSO4 + H2 ↑
d) Phản ứng trao đổi là phản ứng trong đó các hợp chất trao đổi nguyên tử hay nhóm
nguyên tử với nhau.
Ví dụ.
BaCl2 + NaSO4 = BaSO4 + 2NaCl.
e) Phản ứng oxi hoá - khử
II. PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ
1. Số oxi hoá.
Để thuận tiện khi xem xét phản ứng oxi hoá - khử và tính chất của các nguyên tố,
người ta đưa ra khái niệm số oxi hoá (còn gọi là mức oxi hoá hay điện tích hoá trị).
Số oxi hoá là điện tích quy ước mà nguyên tử có được nếu giả thuyết rằng cặp e liên

kết (do 2 nguyên tử góp chung) chuyển hoàn toàn về phía nguyên tử có độ âm điện lớn
hơn.
Số oxi hoá được tính theo quy tắc sau :
 Tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử trong phân tử trung hoà điện bằng 0.
 Tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử trong một ion phức tạp bằng điện tích của
ion. Ví dụ trong ion
, số oxi hoá của H là +1, của O là 2 của S là +6.
+ 1 + 6 + (2. 4) =  1.
 Trong đơn chất, số oxi hoá của các nguyên tử bằng 0.
Ví dụ: Trong Cl2, số oxi hoá của Cl bằng 0.
 Khi tham gia hợp chất, số oxi hoá của một số nguyên tố có trị số không đổi như sau.
+ Kim loại kiềm luôn bằng +1.
+ Kim loại kiềm thổ luôn bằng +2.
+ Oxi (trừ trong peoxit bằng  1) luôn bằng  2.
+ Hiđro (trừ trong hiđrua kim loại bằng  1) luôn bằng  2.
+ Al thường bằng +3.
Chú ý: Dấu của số oxi hoá đặt trước giá trị, còn dấu của ion đặt sau giá trị.
Ví dụ:
2. Định nghĩa phản ứng oxi hóa khư


 Phản ứng oxi hoá - khử là phản ứng trong đó có sự trao đổi e giữa các nguyên tử
hoặc ion của các chất tham gia phản ứng, do đó làm thay đổi số oxi hoá của chúng.
Ví dụ:
 Chất nhường e gọi là chất khử (hay chất bị oxi hoá).
Chất thu e gọi là chất oxi hoá (hay chất bị khử).
 Quá trình kết hợp e vào chất oxi hoá được gọi là sự khử chất oxi hoá
Quá trình tách e khỏi chất khử được gọi là sự oxi hoá chất khử:
3. Cân bằng phương trình phản ứng oxi hoá - khư.
 Nguyên tắc khi cân bằng : Tổng số e mà chất khử cho phải bằng tổng số e mà chất

oxi hoá nhận và số nguyên tử của mỗi nguyên tố được bảo toàn.
 Quá trình cân bằng tiến hành theo các bước:
1) Viết phương trình phản ứng, nếu chưa biết sản phẩm thì phải dựa vào điều kiện cho
ở đề bài để suy luận.
2) Xác định số oxi hoá của các nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Đối với những
nguyên tố có số oxi hoá không thay đổi thì không cần quan tâm.
3) Viết các phương trình e (cho - nhận e).
4) Cân bằng số e cho và nhận.
5) Đưa hệ số tìm được từ phương trình e vào phương trình phản ứng.
6) Cân bằng phần không tham gia quá trình oxi hoá - khử.
Ví dụ: Cho miếng Al vào dd axit HNO3 loãng thấy bay ra chất khí không màu, không
mùi, không cháy, nhẹ hơn không khí, viết phương trình phản ứng và cân bằng.
Giải: Theo đầu bài, khí bay ra là N2.
Phương trình phản ứng (bước 1):

Bước 5:
Bước 6: Ngoài 6 HNO3 tham gia quá trình oxi hoá - khử còn 3.10 = 3OHNO 3 tạo thành
muối nitrat (10Al(NO3)3).
Vậy tổng số phân tử HNO3 là 36 và tạo thành 18H2O.
Phương trình cuối cùng:
Dạng ion:
Chú ý: Đối với những phản ứng tạo nhiều sản phẩm trong đó nguyên tố ở nhiều số oxi
hoá khác nhau, ta có thể viết gộp hoặc viết riêng từng phản ứng đối với từng sản phẩm,
sau đó nhân các phản ứng riêng với hệ số tỷ lệ theo điều kiện đầu bài. Cuối cùng cộng
gộp các phản ứng lại.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng:


Giải
Các phản ứng riêng (đã cân bằng theo nguyên tắc trên):

Để có tỷ lệ mol trên, ta nhân phương trình (1) với 9 rồi cộng 2 phương trình lại:
4. Một số dạng phản ứng oxi hoá - khư đặc biệt
1. 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.

2. Phản ứng tự oxi hoá - tự khử
Chất oxi hoá và chất khử cùng là một loại nguyên tử trong hợp chất.
Ví dụ: Trong phản ứng.

c) Phản ứng có 3 nguyên tố thay đổi số oxi hoá.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng sau theo phương pháp cân bằng e

d) Phản ứng oxi hoá - khử có môi trường tham gia.
 Ở môi trường axit thường có ion H+ tham gia tạo thành H2O. Ví dụ:
 Ở môi trường kiềm thường có ion OH tham gia tạo thành H2O. Ví dụ:

 Ở môi trường trung tính có thể có H2O tham gia. Ví dụ:
III. HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA PHẢN ỨNG
a) Năng lượng liên kết. Năng lượng liên kết là năng lượng được giải phóng khi hình
thành liên kết hoá học từ các nguyên tố cô lập.
Năng lượng liên kết được tính bằng kJ.mol và ký hiệu là E 1k. Ví dụ năng lượng liên kết
của một số mối liên kết như sau.
H-H
Cl - Cl
H - Cl
E1k = 436
242
432

b) Hiệu ứng nhiệt của phản ứng là nhiệt toả ra hay hấp thụ trong một phản ứng hoá
học. Hiệu ứng nhiệt được tính bằng kJ.mol và ký hiệu là Q.
Khi Q >0: phản ứng toả nhiệt.
Khi Q<0: phản ứng thu nhiệt.
Ví dụ:
CaCO3 = CaO + CO2 ↑ - 186,19kJ.mol.
Phản ứng đốt cháy, phản ứng trung hoà thuộc loại phản ứng toả nhiệt. Phản ứng nhiệt
phân thường là phản ứng thu nhiệt.
- Muốn tính hiệu ứng nhiệt của các phản ứng tạo thành các hợp chất từ đơn chất hoặc
phân huỷ một hợp chất thành các đơn chất ta dựa vào năng lượng liên kết.
Ví dụ: Tính năng lượng toả ra trong phản ứng.
H2 + Cl2 = 2HCl.
Dựa vào năng lượng liên kết (cho ở trên) ta tính được.
Q = 2E1k (HCl) - [E1k(H2) + E1k(Cl2)] = 2 . 432 - (436 + 242) = 186kJ.mol.
- Đối với phản ứng phức tạp, muốn tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng ta dựa vào nhiệt
tạo thành của các chất (từ đơn chất), do đó đơn chất trong phản ứng không tính đến (ở
phản ứng trên, nhiệt tạo thành HCl là 186.2 = 93 kJ.mol
Ví dụ: Tính khối lượng hỗn hợp gồm Al và Fe 3O4 cần phải lấy để khi phản ứng theo
phương trình.
toả ra 665,25kJ, biết nhiệt tạo thành của Fe 3O4 là 1117 kJ.mol, của Al2O3 là 1670
kJ.mol.
Giải:
Tính Q của phản ứng: 3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe
(1)
Theo (1), khối lượng hỗn hợp hai chất phản ứng với nhiệt lượng Q là :
3 . 232 + 8 . 27 = 912g
Để tỏa ra lượng nhiệt 665,25 kJ thì khối lượng hỗn hợp cần lấy :
IV. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC

a) Định nghĩa: Tốc độ phản ứng là đại lượng biểu thị mức độ nhanh chậm của phản
ứng. Ký hiệu là Vp.ư.
Trong đó : C1 là nồng độ đầu của chất tham gia phản ứng (mol/l).
C2 là nồng độ của chất đó sau t giây phản ứng (mol/l).
b) Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng:
− Phụ thuộc bản chất của các chất phản ứng.
− Tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ các chất tham gia phản ứng. Ví dụ, có phản
ứng.
A + B = AB.
Vp.ư = k . CA . CB.
Trong đó, k là hằng số tốc độ đặc trưng cho mỗi phản ứng.
− Nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng càng lớn.
− Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng nhưng bản thân nó không bị thay đổi về số
lượng và bản chất hoá học sau phản ứng.


c) Phản ứng thuận nghịch và trạng thái cân bằng hoá học.
− Phản ứng một chiều (không thuận nghịch) là phản ứng chỉ xảy ra một chiều và có thể
xảy ra đến mức hoàn toàn.
Ví dụ:
− Phản ứng thuận nghịch là phản ứng đồng thời xảy ra theo hai chiều ngược nhau.
Ví dụ:
CH3COOH + CH3OH
CH3COOCH3 + H2O
− Trong hệ thuận nghịch, khi tốc độ phản ứng thuận (vt) bằng tốc độ phản ứng nghịch
(vn) thì hệ đạt tới trạng thái cân bằng. Nghĩa là trong hệ, phản ứng thuận và phản ứng
nghịch vẫn xảy ra nhưng nồng độ các chất trong hệ thống không thay đổi. Ta nói hệ ở
trạng thái cân bằng động.
− Trạng thái cân bằng hoá học này sẽ bị phá vỡ khi thay đổi các điều kiện bên ngoài như
nồng độ, nhiệt độ, áp suất (đối với phản ứng của chất khí).

V. HIỆU SUẤT PHẢN ỨNG
Có phản ứng: A + B = C + D
Tính hiệu suất phản ứng theo sản phẩm C hoặc D:
Trong đó:
qt là lượng thực tế tạo thành C hoặc D.
qlt là lượng tính theo lý thuyết, nghĩa là lượng C hoặc D tính được với giả thiết hiệu
suất 100%.
Chú ý:
− Khi tính hiệu suất phản ứng phải tính theo chất sản phẩm nào tạo thành từ chất đầu
thiếu, vì khi kết thúc phản ứng chất đầu đó phản ứng hết.
− Có thể tính hiệu suất phản ứng theo chất phản ứng A hoặc B tuỳ thuộc vào chất nào
thiếu.
− Cần phân biệt giữa % chất đã tham gia phản ứng và hiệu suất phản ứng.
Ví dụ: Cho 0,5 mol H2 tác dụng với 0,45 mol Cl2, sau phản ứng thu được 0.6 mol HCl.
Tính hiệu suất phản ứng và % các chất đã tham gia phản ứng.
Giải: Phương trình phản ứng:
H2 + Cl2 = 2HCl
Theo phương trình phản ứng và theo đầu bài, Cl2 là chất thiếu, nên tính hiệu suất phản
ứng theo Cl2:
Còn % Cl2 đã tham gia phản ứng =

% H2 đã tham gia phản ứng =
Như vậy % chất thiếu đã tham gia phản ứng bằng hiệu suất phản ứng.
− Đối với trường hợp có nhiều phản ứng xảy ra song song, ví dụ phản ứng crackinh
butan:

Cần chú ý phân biệt:


+ Nếu nói "hiệu suất phản ứng crackinh", tức chỉ nói phản ứng (1) và (2) vì phản ứng

(3) không phải phản ứng crackinh.
+ Nếu nói "% butan đã tham gia phản ứng", tức là nói đến cả 3 phản ứng.
+ Nếu nói "% butan bị crackinh thành etilen" tức là chỉ nói phản ứng (2).