Chuyên đề phản ứng oxi hóa - khử( rất hay)

Chuyên đề: phản ứng oxi hoá - khử
Lý thuyết cần cung cấp.
1. Số oxi hoá
+ Khái niệm
+ Các quy tắc tính số oxi hoá
B. Phản ứng oxi hoá - khử.
I. Khái niệm
II. Cân bằng phản ứng oxi hoá - khử
III. Phân loại phản ứng hoá học
IV. Các chất có thể đóng vai trò chất khử, chất oxi hoá
V. Chiều của phản ứng oxi hoá - khử.
C. Điện phân.
A. Số oxi hóa;
1. Định nghĩa:
VD:
HCl giả sử cặp electron dùng chung chuyển hẳn về phía Cl => H có điện tích là 1+
; clo có điện tích là (1 - ) khi đó H có số oxi hóa +1; Clo có số oxi hóa ( 1).
NaCl : Na có điện tích 1+
Clo có điện tích 1
Na có số oxi hóa (+ 1)
Clo có số oxi hóa (- 1 )
Đ/N
Số oxi hóa là điện tích của các nguyên tố nếu giả sử rằng cặp electron dùng chung
chuyển hẳn về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.
2. Các quy tắc xác định số oxi hóa.
+ Số oxi hóa của các đơn chất bằng không:
VD: Na; Cl
2
; S; O
2
.... số oxi hóa luôn bằng không.

+ Số oxi hóa của các ion đơn nguyên tử : Bằng điện tích của ion đó
VD: M
n+
=> M có số oxi hóa + n.
X
m -
=> X có số oxi hóa - m.
I
-
; Br
-
; Cl
-
: -1
Mg
2+
; Ba
2+
: +2.
+ Trong các hợp chất : oxi có số oxi hóa ( -2) trừ: K
2
O
2
; H
2
O
2
; F
2
O...

H có số oxi hóa (+1) trừ số oxi hóa của hợp chất MH
n
với M là
kim loại.
+ Tổng số oxi hóa của một chất bằng không:
Tổng số oxi hóa của một ion bằng điện tích của ion đó.
VD: NH
4
+
: H có số oxi hóa +1 => N có số oxi hóa - 3
NO
3

: O có số oxi hóa - 2 => N có số oxi hóa +5.
3. Vận dụng;
Xác định số oxi hóa của N trong các hợp chất:
NH
4
+
, NH
3
; N
2
O ; NO ; NO
2
; HNO
2
; HNO
3
; Al(NO

3
)
3
.
NH
4
NO
2
; NH
4
NO
3
.
+ S trong các hợp chất:
H
2
S; Na
2
S ; NaHS ; SO
2
; SO
3
; H
2
SO
3
; H
2
SO
4

; BaSO
4
FeS; FeS
2
.
+ Clo trong các hợp chất:
MnCl
2
; HClO ; HClO
2
; HClO
3
; HClO
4
; KClO
3
; KClO
4
CaOCl
2
.
+ Mn trong các hợp chất:
MnSO
4
; MnO
2
; MnO
4

; MnO

4
2 -
; KMnO
4
; K
2
MnO
4
.
+ C trong các hợp chất:
CH
4
; CH
3
CHO; CH
3
CH
2
OH...
B. Phản ứng oxi hóa khử:
I. Định nghĩa:
1. Ví dụ:
Na + Cl
2


NaCl
Na có số oxi hóa thay đổi ( 0 +1)
Clo có số oxi hóa thay đổi ( 0 - 1)
Na là chất khử

Clo là chất oxi hóa
Sự khử: Cl
2
+ 2e = 2Cl

Sự oxi hóa: Na + e = Na
+
H
2
+ Cl
2


2HCl
H có số oxi hóa thay đổi ( 0 +1)
Cl có số oxi hóa thay đổi ( 0 - 1 )
H
2
là chất khử
Cl
2
là chất oxi hóa
Sự khử: Cl
2
+ 2e = 2Cl

Sự oxi hóa: H
2
+ 2e = 2H
+

2. Định nghĩa:
+ phản ứng oxi hóa khử: là phản ứng hóa học trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của
các nguyên tố tham gia phản ứng.
+ Chất khử: Là chất cho electron ( hay chất tăng số oxi hóa)
Chất oxi hóa: Là chất nhận electron ( hay chất giảm số oxi hóa)
Sự khử : là sự nhận electron
Sự oxi hóa: là sự nhờng electron .
VD:
a. Trong phản ứng oxi hóa khử, số oxi hóa của các nguyên tố biến đổi
nh thế nào?
b. Hãy chỉ ra chất khử, chất oxi hóa, sự khử, sự oxi hóa trong phản ứng
oxi hóa khử sau:
H
2
S + SO
2
= S + H
2
O.
II. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử.
1. Các bớc để cân bằng phản ứng oxi hóa khử.
B1: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố
+ Xác định loại phản ứng
+ Xác định chất khử, chất oxi hoá.
VD:
Fe
2
O
3
+ H

2


Fe + H
2
O
Fe
+3


Fe
H
2

2H
+
B
2
: Viết sơ đồ cho nhận e và cân bằng hệ số phụ
B
3
: Cân bằng số electron cho và nhận
2Fe
+3
+6e 2Fe
H
2
-2e 2H
+
1

3
B
4
: Đa hệ số vào phơng trình.
VD: Cân bằng các phơng trình phan ứng sau theo phơng pháp thăng bằng e, chỉ ra
chất khử, chất oxi hoá, sự khử, sự oxi hoá.
Al + HNO
3


Al(NO
3
)
3
+ N
2
+ H
2
O
Mg + H
2
SO
4
®
0
t
→
MgSO
4
+ SO

2
+ H
2
O
.............................................
2. C¸c d¹ng c©n b»ng pu oxi ho¸ khö.
+ C©n b»ng c¸c ph¶n øng th«ng thêng
1. Al + NaOH + NaNO
3
+ H
2
O
→
NaAlO
2
+ NH
3
2. Zn + NaOH + NaNO
3

→
Na
2
ZnO
2
+ NH
3
+ H
2
O

3. Cu + HCl + NaNO
3

→
CuCl
2
+ NaCl + NO + H
2
O
4. Cu + O
2
+ HCl
→
CuCl
2
+ H
2
O
5. K
2
SO
3
+ KMnO
4
+ H
2
SO
4

→

K
2
SO
4
+ MnSO
4
+ H
2
O
6. FeSO
4
+ KMnO
4
+ H
2
SO
4

→
Fe
2
(SO
4
)
3
+ K
2
SO
4
+ MnSO

4
+ H
2
O
7. H
2
S + Cl
2
+ H
2
O
→
HCl + H
2
SO
4
8. HCl + KMnO
4

→
KCl + MnCl
2
+ Cl
2
+ H
2
O
9. HCl + MnO
2

→
MnCl
2
+ Cl
2
+ H
2
O
10. Mg + HNO
3

→
Mg(NO
3
)
2
+ NH
4
NO
3
+ H
2
O
11. FeCO
3
+ HNO
3

→
Fe(NO

3
)
3
+ CO
2
+ NO + H
2
O
............................................
+ C©n b»ng pu oxi ho¸ - khö cã nhiÒu chÊt khö trong mét ph©n tö.
1. FeS + O
2

0
t
→
Fe
2
O
3
+ SO
2
2. FeS
2
+ O
2

0
t
→

Fe
2
O
3
+ SO
2
3. FeCuS
2
+ O
2

0
t
→
Fe
2
O
3
+ CuO + SO
2
4. FeS + HNO
3
®
0
t
→
Fe(NO
3
)
3

+ H
2
SO
4
+ NO
2
+ H
2
O
5. FeS
2
+ HNO
3

→
Fe(NO
3
)
3
+ H
2
SO
4
+ NO + H
2
O
6. FeS + H
2
SO
4

®
0
t
→
Fe
2
(SO
4
)
3
+ SO
2
+ H
2
O
7. FeS
2
+ H
2
SO
4
®
0
t
→
Fe
2
(SO
4
)

3
+ SO
2
+ H
2
O
8. As
2
S
3
+ HNO
3
®
0
t
→
H
3
AsO
4
+ H
2
SO
4
+ NO
2
+ H
2
O
9. As

2
S
3
+ HNO
3
+ H
2
O
→
H
3
AsO
4
+ H
2
SO
4
+ NO
10. Cu
2
S + HNO
3

→
Cu(NO
3
)
2
+ CuSO
4

+ NO + H
2
O
.......................................................
+ C©n b»ng c¸c ph¶n øng oxi ho¸ - khö víi hÖ sè b»ng ch÷.
1. M + HNO
3

→
M(NO
3
)
n
+ H
2
O +
2
2
2
4 3
NO
NO
N O
N
NH NO
2. M + H
2
SO
4
®

0
t
→
M
2
(SO
4
)
n
+ H
2
O +
2
2
SO
S
H S
3. Fe
x
O
y
+ HNO
3

→
Fe(NO
3
)
3
+ H

2
O +
2
NO
NO
4. Fe
x
O
y
+ H
2
SO
4
®
0
t
→
Fe
2
(SO
4
)
3
+ SO
2
+ H
2
O
5. Fe
3

O
4
+ HNO
3

→
Fe(NO
3
)
3
+ N
x
O
y
+ H
2
O
6. Fe
2
O
3
+ CO
0
t
→
Fe
x
O
y
+ CO

2
7. Fe
x
O
y
+ Al
0
t
→
Al
2
O
3
+ Fe
8. M
2
O
n
+ HNO
3

→
M(NO
3
)
m
+ NO + H
2
O
9. Fe

a
O
b
+ HNO
3

→
N
x
O
y
+ Fe(NO
3
)
3
+ H
2
O
..............................................................
+ Cân bằng các phản ứng phức tạp.
1. Al + HNO
3


Al(NO
3
)
3
+ NO + N
2

O + H
2
O
biết tỉ lệ số mol NO : N
2
O = 5 : 2
2. Mg + HNO
3


Mg(NO
3
)
2
+ NO + N
2
O + H
2
O
Biết hỗn hợp khí thu đợc có tỉ khối so với H
2
là 17,8.
3. Zn + HNO
3


Zn(NO
3
)
2

+ N
2
O + N
2
+ H
2
O
biết 1 (l) hỗn hợp khí thu đợc ở đktc có khối lợng là 1,60715 (g)
4. Mg + HNO
3


Mg(NO
3
)
2
+ NO + N
2
O + N
2
+ H
2
O
biết hỗn hợp khí thu đợc có
36,5M =
. Nếu cho hỗn hợp khí phản ứng vừa đủ với
O
2
ở điều kiện thờng thu đợc hỗn hợp khí có
40,5M =

5. Fe + HNO
3


Fe(NO
3
)
3
+ NO + N
2
O + H
2
O
biết tỉ lệ số mol NO : N
2
O = a : b.
............................................................................................
III. Phân loại phản ứng hoá học.
Phản ứng hoá học đợc chia làm hai loại chính
+ phản ứng không có sự thay đổi số oxi hoá của các nguyên tố
+ Phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá của các nguyên tố hay phản ứng oxi hoá -
khử.
1. Phản ứng không có sự thay đổi số oxi hoá.
a. Phản ứng trao đổi
Phản ứng hoá học trong đó các chất trao đổi thành phần cấu tạo cho nhau
VD:
CuCl
2
+ 2NaOH

Cu(OH)
2
+ 2NaCl
BaCl
2
+ FeSO
4


FeCl
2
+ BaSO
4
2HCl + Na
2
CO
3


2NaCl + H
2
O + CO
2
b. Một số phản ứng phân tích
A

B + C + ...
VD:
MCO
3

0
t

MO + CO
2
M(OH)
n

0
t

M
2
O
n
+ H
2
O
M(HCO
3
)
n

0
t

M
2
(CO

3
)
n
+ CO
2
+ H
2
O
c. Một số phản ứng tổng hợp.
A + B + C
0
t

D
VD:
SO
3
+ H
2
O

H
2
SO
4
CaO + CO
2

0
t

CaCO
3
BaCO
3
+ CO
2
+ H
2
O

Ba(HCO
3
)
2
..............................................................
2. Phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá hay phản ứng oxi hoá - khử.
a. Phản ứng oxi hoá - khử bình thờng.
pu oxi hoá - khử trong đó chất khử và chất oxi hoá thuộc hai phân tử khác nhau.
VD:
SO
2
+ H
2
S

S + H
2
O
Chất khử là S

2
trong H
2
S
Chất oxi hoá là S
+4
trong SO
2
VD: FeS + HNO
3


Fe(NO
3
)
3
+ H
2
SO
4
+ NO
2
+ H
2
O
..................................
b. Phản ứng oxi hoá - khử nội bộ phân tử.
pu oxi hoá - khử trong đó chất khử và chất oxi hoá thuộc cùng một phân tử
VD:
KClO

3

0
2
t
MnO

KCl + O
2
Chất khử là O
2
trong KClO
3
Chât oxi hoá là Cl
+ 5
trong KClO
3
VD:
1. MCl
n

dpnc

M + Cl
2
với M là các kim loại từ Mg về trớc.
2. KMnO
4

0

t

K
2
MnO
4
+ MnO
2
+ O
2
3. NH
4
NO
3

0
t

N
2
O + H
2
O
4. NH
4
NO
2

0
t

N
2
+ H
2
O
5. M(NO
3
)
n

0
t

M(NO
2
)
n
+ O
2
Với M đứng trớc Mg trong dãy thế điện hoá
M(NO
3
)
n

0
t

M

2
O
n
+ NO
2
+ O
2

M từ Mg đến Cu
M(NO
3
)
n

0
t

M + NO
2
+ O
2
M đứng sau Cu trong dãy thế điện hoá
6. HNO
3

0
t

NO
2

+ O
2
+ H
2
O
7. NH
3

0
t

N
2
+ H
2
............................................
c. Phản ứng tự oxi hoá - khử.
pu oxi hoá - khử trong đó chất khử và chất oxi hoá thuộc cùng một nguyên tử của
một nguyên tố.
VD:
Cl
2
+ NaOH

NaClO + NaCl + H
2
O
Chất khử và chất oxi hoá đều là Cl
2
VD:

1. Cl
2
+ Ca(OH)
2


CaOCl
2
+ H
2
O
2. NO
2
+ H
2
O

HNO
3
+ NO
3. HNO
2


HNO
3
+ NO + H
2
O
4. NO

2
+ NaOH

NaNO
3
+ NaNO
2
+ H
2
O
5. Cl
2
+ KOH

KCl + KClO + H
2
O
6. Cl
2
+ H
2
O

HCl + HClO
7. Cl
2
+ NaOH
0
t

NaCl + NaClO
3
+ H
2
O
8. Cl
2
+ KOH
0
t

KCl + KClO
3
+ H
2
O
IV. Các chất có thể đóng vai trò chất khử, chất oxi hoá.
1. Các chất đóng vai trò chất khử.
+ Các kim loại
+ Các hợp chất có số oxi hoá thấp nhất.
H
2
S, NH
3
, HCl, FeO, Fe
3
O
4
, Fe
2+

, ...
PT: H
2
S + SO
2

0
t

S + H
2
O
H
2
S + O
2

0
t

SO
2
+ H
2
O
H
2
S + Cl
2

HCl + S
H
2
S + Cl
2
+ H
2
O

HCl + H
2
SO
4
H
2
S + KMnO
4
+ H
2
SO
4

K
2
SO
4
+ MnSO
4
+ H

2
O
NH
3
+ Cl
2


N
2
+ HCl
NH
3
+ CuO
0
t

Cu + N
2
+ H
2
O
NH
3
+ O
2

0
t

N
2
+ H
2
O