Phản ứng oxi hoá khử I- Số oxi hoá a Khái niệm: Số oxi hoá số đại số giả định liên kết nguyên tử phân tử liên kết ion b Cách xác định số oxi hoá 0 Cl Qui tắc 1: Số oxi hoá nguyên tố đơn chất không Fe0 Al0 H O Qui tắc : Trong phân tử tổng số oxi hoá nguyên tố không Qui tắc 3: Trong hầu hết hợp chất, số oxi hố hiđrơ +1 (trừ hiđrua kim loại NaH, CaH2 ) Số oxi hóa oxi -2 (trừ trường hợp OF2 peoxit H2O2 ) Qui tắc 4: Số oxi hố ion đơn ngun tử điện tích ion Trong ion đa nguyên tử tổng số oxi hố ngun tố điện tích ion ú - Với hợp chất cộng hoá trị, hợp chất ion phức tạp cách tính số oxi hoá sau: + Các nguyên tố thuộc phân nhóm * Số oxi hoá dương cao nguyên tử nguyên tố số phân nhóm hay số e tối đa mà nguyên tử nguyên tố "cho" * Số oxi hoá âm: Thường gặp nguyên tử nguyên tố ph©n nhãm chÝnh nhãm IV, V, VI, VII Sè oxi hoá âm = Số electron mà nguyên tử nhận vào cho đạt cấu hình bát tử ( electron) Có thể tóm tắt số oxi hoá nguyên tố bảng sau: Phân nhóm I II III IV V VI VII Sè e líp ngoµi cïng Số oxi hoá dương cao nhÊt +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 Sè oxi hoá dương thấp +2 +1,+2.+3,+4 +2.+4 +1,+3,+5 Số oxi hoá âm -4 -3 -2 -1 c.Cỏch ghi s oxi hố Số oxi hố đặt phía kí hiệu nguyên tố, dấu ghi trước số ghi sau H2SO4 2(+1) + x + 4(-2) = x = +6 K2Cr2O7 2(+1) + 2x + 7(-2) = x = +6 * Chú ý: Với Hiđro: Trong hợp chất chủ yếu số oxi hoá +1 (trừ hợp chất với kim loại có số oxi hoá -1) Víi oxi: Thêng cã sè oxi ho¸ -2 (trõ peoxit: -1, supeoxit: 1/2, F2O:+2) Víi hỵp chÊt hữu cơ: chủ yếu phải xác định số oxi hoá C có cách + Xác định số oxi hoá trung bình C: tính tổng số oxi hoá nguyên tử nguyên tố khác lấy tổng chia cho số nguyên tử C có hợp chất hữu + Xác định số oxi hoá nguyên tử C dựa vào công thức cấu tạo : Tính cho nhóm nguyên tử C liên kết với nguyên tố khác, coi nguyên tử C liên kết C C độc lập với VD1: Xác định số oxi hoá nguyên tố hợp chất ion sau: 1) MnO2 : số oxi hoá O -2 x + 2.(-2) = x = +4 2) NO3- : t¬ng tù O cã sè oxi hoá là: -2 y + (-2) = -1 y = +5 3) SO3: sè oxi ho¸ cđa O : -2, S : +4 4) C2H6O : sè oxi hoá trung bình C: -2 Với công thức cấu tạo : CH3-O-CH3 nguyên tử C có số oxi hoá: -2 Vơi công thức cấu tạo : CH3 – CH2 – O-H C (CH3-) = -3 C (-CH2OH) = -1 Ví dụ : Xác định số oxi hoá nguyên tố N, S, P chất sau : a NH3, N2, NO, N2O,N2O3,N2O4, N2O5, HNO3, NH4NO3, NaNO3, Ca3N2 b H2S, FeS,FeS2,SO2, SO3, NaHSO3, H2SO4 c PH3,Zn3P2, PCl3, PCl5,H3PO4,H3PO3, Ca3(PO4)2 d ion NO3-, SO32-, SO42-, PO32-, PO43 Quan hệ số oxi hoá hoá trị nguyên tố - Hoá trị gắn liền với liên kết hoá học ThuVienDeThi.com - Số oxi hoá gắn liền víi sù chun dÞch electron nhiỊu sè oxi hoá không trùng với hoá trị VD: CH3Cl : C có hoá trị 4, số oxi hoá -2 - Nhiều trường hợp, đặc biệt hợp chất kim loại, giá trị tuyệt đối số oxi hoá hoá trị thường II- phản ứng oxi ho¸ - khư Sù oxi ho¸ - sù khư ( trình oxi hoá , trình khử ) Sự oxi hoá: trình nhường electron nguyên tử nguyên tố có số oxi hoá tăng Sự khử: trình nhận electron nguyên tử nguyên tố có số oxi hoá tăng Chất oxi hoá, chất khử Chất có nguyên tố nhận electron chất oxi hoá Chất có nguyên tố nhường electron chất khử Qúa trình oxi hoá, trình khử Qúa trình oxi ho¸: q trình (sự oxi hố) nhường electron Qóa tr×nh khư: q trình (sự khử) nhận electron Phản ứng oxi hoá – khử phản ứng nguyên tử (hay ion) nhường electron cho nguyên tử (hay ion) Điều kiện phản ứng ôxi hóa - khử chất ơxi hóa mạnh tác dụng với chất khử mạnh để tạo thành chất oxi hóa v cht kh yu hn Phương pháp cân phản ứng oxi hoá - khử phương pháp thăng electron a Nguyên tắc: Tổng số electron nhường chÊt khư b»ng tỉng sè electron nhËn chÊt oxi hoá b Các bước tiến hành: Bước 1: Xác định chất oxi hoá, chất khử + Xác định số oxi hoá tất nguyên tố chất để biết nguyên tố biến đổi số oxi hoá + Suy chÊt oxi ho¸, chÊt khư 2 2 1 2 Cu O + H Cu + H O Các nguyên tố có biến ®ỉi sè oxi ho¸: 2 1 Cu Cu vµ H H Cu2+ (CuO) chất oxi hoá, H2 chất khử Bước 2: Tính số e phân tử chất oxi hoá nhận phân tử chất khử Cu + 2e = Cu 1 H - 2.1e = H Bíc 3: T×m hƯ sè cđa chÊt oxi hoá chất khử theo định luật bảo toàn e: Tổng số e mà chất khử cho phải tổng số e mà chất oxi hoá nhận Tìm bội sè chung nhá nhÊt cđa sè e cho vµ nhËn trình Hệ số Cu + 2e = Cu 1 H - 2.1e = H NghÜa lµ : CuO + H2 = Cu + H2O Bíc 4: KiĨm tra sè nguyªn tử nguyên tố hai vế phương trình phản ứng đà cân chưa thêm hệ số thích hợp chất để cân vế * Phân loại phản ứng oxi hoá - khử a) Các chất có mặt phản ứng tham gia phản ứng oxi hoá - khử Na + S Na2S Al + HCl AlCl3 + H2 b) Không phải tất chất có mặt phản ứng tham gia phản ứng oxi hoá - khử ( có chất đóng vai trò môi trường phản øng ) Al + NaOH + H2O NaAlO2 + H2 (m«i trêng: NaOH ) KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + Fe2(SO4)3 + H2O ThuVienDeThi.com ( môi trường: H2SO4) KCl(r) + KMnO4(r) + H2SO4 (đặc) K2SO4 + MnSO4 + Cl2 + H2O ( m«i trêng: H2SO4 ) c) Trong phản ứng nguyên tố vừa đóng vai trò chất oxi hoá vừa đóng vai trò chất khử : phản ứng tự oxi hoá - khö HCl + HClO3 Cl2 + H2O H2S + SO2 S + H2O Fe + Fe2(SO4)3 FeSO4 d) Trong phân tử, nguyên tố vừa đóng vai trò chất oxi hoá, vừa đóng vai trò chất khử: phản ứng tự oxi hoá - khử nội ph©n tư Cl2 + NaOH NaCl + NaClO + H2O t0 NH4NO2 N2 + H2O e) Trong mét phân tử hợp chất vừa có nguyên tố đóng vai trò chất oxi hoá, vừa có nguyên tố đóng vai trò chất khử: phản ứng oxi hoá - khư néi ph©n tư t0 KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 t0 KClO4 KCl + O2 f) Trong phản ứng có nhiều nguyên tố thay đổi sè oxi ho¸ t0 FeS + O2 Fe2O3 + SO2 FeSO3 + K2Cr2O7 + H2SO4 Fe2(SO4)3+K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O g) Phản ứng oxi hoá - khử có hệ sè b»ng ch÷ FexOy+ HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O Bài 1: Xác định phản ứng phản ứng oxi hoá - khử Cân phản ứng Xác định chất oxi hoá, chất khử, cân theo phương pháp thăng e 1)Fe3O4 + HCl FeCl2 + FeCl3+ H2O 2)Fe3O4 + H2SO4đặc,nóng Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 3) MnO2 + HBr MnBr2 + Br2 + H2O 4) SO3 + H2O H2SO4 5) SO2 + H2O + Cl2 HCl + H2SO4 6) N2O5 + H2O HNO3 7) NO2 + H2O HNO3 + HNO2 8) Cu + HNO3 Cu(NO3)2+ N2O + H2O 9) KMnO4 + K2SO3 + H2O K2SO4 + MnO2 + KOH 10) KMnO4 + K2SO3 + KOH K2SO4 + K2MnO4 + H2O 11) KMnO4 + K2SO3 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O 12) FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2 13) Zn + HNO3 Zn(NO3)2 + NxOy + H2O Bµi 2: Hoµn thµnh phương trình phản ứng sau cân theo phương pháp thăng electron 1) FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + ? + ? 2) FeCl2 + Br2 ? + ? 3) FeCl2 + H2SO4 đặc nóng FeCl3 + Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 4) NO2 + H2O HNO3 + NO + H2O 5) FeS2 + HNO3 ? + H2SO4 + NO + H2O 6) HCl + ? CrCl3 + KCl + ? + ? 7) FeSO3 + KMnO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O 8) H2S + HNO3 H2SO4 + NO2 + H2O 9) Mg + HNO3 Mg(NO3)2 + N2 + N2O + H2O 10) Al + HNO3 Al(NO3)3 + NxOy + H2O ThuVienDeThi.com 11) Mg + HNO3 ? + NH4NO3 + H2O Bài 3: Viết cân phương trình phản ứng trường hợp sau: a) Hoà tan kim loại M dung dịch HNO3 thu muối nitrat, khí NxOy nước b) Kim loại M lưỡng tính tác dụng với dung dịch NaOH, Ba(OH)2 c) oxit sắt tác dụng với dung dịch HNO3 thu khí NO d) oxit sắt tác dụng với dung dịch HNO3 thu hỗn hợp khí NO N2O theo tØ lƯ thĨ tÝch lµ 1:2 e) KClO3 + NH3 KNO3 + KCl + Cl2 + H2O f) KClO3 + NH3 KNO3 + KCl + N2 + HCl + H2O g) KClO3 + NH3 KNO3 + KCl + N2 + NH4Cl + H2O toán phản ứng oxi hoá khử Định luật bảo toàn electron Bản chất toàn trình phản ứng oxi hoá khử: tỉng e cđa chÊt khư cho lu«n b»ng tỉng sè electron cđa chÊt oxi ho¸ nhËn VD1: Cho 5,6 gam bột Fe tác dụng với O2 thu 7,36 gam hỗn hợp X gồm chất: Fe, Fe3O4, Fe2O3 Hoà tan X HNO3 dư thu V lit khí NO (đktc) Tính V Nếu giải theo phương pháp thông thường ta phải đặt ẩn số phương trình HS phải thực nhiều phép biến đổi toán học Mà không thấy chất Giải: Viết phương trình ph¶n øng x¶y ra: Ta thÊy: Fe0 – 3e = Fe+3 0,1 3.0,1 O2 + 4e = 2O-2 0,055 4.0,055 N+5 + 3e = N+2 x 3.x x Sè gam O2 tham gia phản ứng là: 7,36 5,6 = 1,76 (g) nO2 = 0,055 (mol) Gäi x lµ sè mol NO sinh ( x > 0) Sè e mµ Fe cho = Sè mol e mµ O2 nhËn + Sè mol e mµ N+5 nhËn 3.0,1 = 4.0,055 + 3.x x = 0,08/3 V = 22,4.0,08/3 = 0,6 (lit) Bµi 1: Hoµ tan hoµn toµn khối lượng m gam FexOy dung dịch H2SO4 đặc, nóng ta thu khí A dung dịch B Cho khÝ A hÊp thơ hoµn toµn bëi dung dịch NaOH dư tạo 12,6 gam muối Mặt khác cô cạn dung dịch A thu 120 gam muối khan Xác định công thức sắt oxit Tính m Bài giải: t0 C1: 2FexOy + 2(3x-y)H2SO4 đặc = xFe2(SO4)3 + (3x-2y)SO2 + 2(3x-y)H2O x 3x-2y 0,3.2/x 0,3 0,1 xFe+2y/x – (3x-2y) e = xFe+3 3x-2y S+6 + 2e = S+4 Dung dÞch A cã muèi Fe2(SO4)3, khÝ B lµ: SO2 SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O Số mol muối Na2SO3 tạo thành là: nNa2SO3 = 0,1 (mol) nSO2 = 0,1(mol) nFe2(SO4)3 = 0,3 (mol) Theo định luật bảo toàn e: Số e mà FexOy cho = sè e mµ S+6 nhËn 0,6 (3x-2y)/x = 2.0,1 0,9x – 0,6y = 0,1x 0,8 x = 0,6 y x;y = 3:4 VËy công thức cuả oxit Fe3O4; m = 0,2 232 = 46,4 (g) ThuVienDeThi.com C2: Dựa vào phương trình phản ứng Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 1,805 gam hỗn hợp gồm Fe kim loại A có hoá trị n dung dịch HCl thu 1,064 lit khí H2, hoà tan 1,805 hỗn hợp dung dịch HNO3 loÃng, dư thu 0,896 lit khí NO HÃy xác định kim loại A tính % khối lượng kim loại hỗn hợp Biết thể tích khí đo đktc Giải: Gọi số mol Fe, A hỗn hợp là: x, y ( x, y > ) Cã khèi lỵng cđa Fe vµ A lµ: 56x + MA y = 1,805 (g) (1) Sè mol H2 sinh lµ: 0,0475 (mol) Số mol NO sinh là: 0,04 (mol) Các phản ứng xảy là: Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 2A + 2nHCl = 2ACln + nH2 Fe – 2e = Fe+2 x 2.x A0 ne = A+n y n.y 2H+ + 2e = H2 0,0475 0,0475.2 Sè e Fe cho + Sè e A cho = Sè e H+ nhËn 2.x + n.y = 0,0475.2 = 0,095 (2) Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + H2O 3A + 4nHNO3 = 3A(NO3)n + nNO + 2nH2O Fe0 x A0 y N+5 0,04 – 3e 3.x ne n.y 3e 0,04.3 + = Fe+3 = A+n = N+2 Sè e Fe cho + Sè e A cho = Sè e N+5 nhËn 3.x + n.y = 0,04.3 = 0,12 (3) LÊy (3) - (2) suy ra: x = 0,025 (mol) ThÕ vµo (3): n.y = 0,045 (mol) y = 0,045/n; ThÕ vµo (1): 56.0,025 + 0,045.MA/n = 1,805 MA = 9n n MA 18 27 36 Cặp giá trị n = 3, MA = 27 thoả mÃn A Al, nAl = 0,015 (mol) Bµi 3: Hoµ tan hoµn toàn 2,16 gam Al lit dung dịch HNO3 vừa đủ thu 1,232 lit hỗn hợp khí gồm NO, N2O (®ktc) a) TÝnh thĨ tÝch HNO3 ®· dïng b) Tính tỉ khối hỗn hợp khí so với H2 c) Tính nồng độ dung dịch thu Giải: nAl = 0,08 (mol) Số mol hỗn hợp khí sinh lµ: n = 0,055 (mol) Gäi a, b số mol NO, N2O tạo thành : a + b =0,055 (mol) (1) (a, b>0) Al0 3e = Al+3 0,08 0,08.3 +5 N + 3e = N+2 3.a a N+5 + 4e = N+1 ThuVienDeThi.com 4.2b 2b Ta cã: sè e Al cho = Sè e N+5 nhËn 0,08.3 = a.3 + 2b.4 3a+8b = 0,24 (2) Kết hợp (1) (2) hệ phương trình Giải hệ a = 0,04 (mol); b = 0,015 (mol) Vậy tỉ lệ số mol NO N2O 8:3 Phương trình phản ứng 16Al + 62HNO3 = 16Al(NO3)3 + 3N2O + 8NO + 31H2O Sè mol HNO3 cần dùng là: 0,08.62/16 = 0,31 (mol) CM = 0,31 (M) Tỉ khối hỗn hợp khí so với H2 là: 16,9 Bài 4: Cho hỗn hợp gồm kim lo¹i Al, Fe víi sè mol cđa Al, Fe là: 0,03 0,05 mol tác dụng với 100 ml dung dịch chứa AgNO3 Cu(NO3)2, khuấy kĩ tới phản ứng hoàn toàn Sau phản ứng thu dung dịch A 8,12 gam chất rắn B gồm kim loại Hoà tan chất rắn B dung dÞch HCl d thÊy bay 0,672 lit khÝ H2 (đktc).Tính nồng độ mol AgNO3 Cu(NO3)2 dung dịch ban đầu chúng Biết hiệu suất phản ứng 100% ĐS: nAgNO = 0,03 mol, nCu(NO ) = 0,05 (mol) Bµi 5: Khi hoµ tan hoàn toàn 2,16 gam kim loại M dung dịch HNO3 loÃng thu 604,8 ml hỗn hợp khí E chứa N2, N2O có tỉ khối H2 18,45 Xác định kim loại M ĐS: Al Bài 6: Hoà tan hoàn toàn 1,805 gam hỗn hợp gồm Fe kim loại A hoá trị n dung dịch HCl thu 1,064 lit khí H2, hoà tan 1,805 gam hỗn hợp dung dịch HNO3 loÃng, dư thu 0,896 lit khí NO HÃy xác định kim loại A tính % khối lượng kim loại hỗn hợp Biết thể tích khí ®o ë ®ktc §S: Al, n =3, nAl = 0,015 mol; nFe+ = 0,025 mol Bµi 7: Cho x lit khÝ CO (®ktc) ®i qua èng sø ®ùng a gam Fe2O3 đốt nóng Giả sử lúc xảy ph¶n øng khư Fe2O3 Fe Sau mét thêi gian thu hỗn hợp khí Y, có tỉ khối so với He 8,5 chất rắn Z Nếu hoà tan chÊt r¾n Z thÊy tèn hÕt 50 ml dung dịch H2SO4 0,5M; dùng dung dịch HNO3 thu muối sắt có khối lượng nhiều chất rắn Z 3,48 gam a) Tính % thể tích khí hỗn hợp Y b) Tính x a Bài 8: Cho hỗn hợp bột Fe, Cu vào bình chứa 200 ml H2SO4 loÃng, dư thu 4,48 lit khí H2 (đktc) , dung dịch A chất không tan B Để oxi hoá hỗn hợp sản phẩm bình, phải cho thêm vào 20,2 gam KNO3 Sau phản ứng xảy hoàn toàn người ta thu khí không màu hoá nâu không khí dung dịch C Để trung hoà lượng axit dư dung dịch người ta cần 200 ml dung dịch NaOH 2M a) Tính khối lượng kim loại thể tích khí không màu b) Tính nồng độ mol/l dung dÞch H2SO4 ThuVienDeThi.com ... trị tuyệt đối số oxi hoá hoá trị thường II- phản ứng oxi hoá - khử Sự oxi hoá - khử ( trình oxi hoá , trình khử ) Sự oxi hoá: trình nhường electron nguyên tử nguyên tố có số oxi hoá tăng Sự khử:... Cr2(SO4)3 + H2O g) Ph¶n øng oxi hoá - khử có hệ số chữ FexOy+ HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O Bài 1: Xác định phản ứng phản ứng oxi hoá - khử Cân phản ứng Xác định chất oxi hoá, chất khử, cân theo phương... nguyªn tố hai vế phương trình phản ứng đà cân chưa thêm hệ số thích hợp chất để cân vế * Phân loại phản ứng oxi hoá - khử a) Các chất có mặt phản ứng tham gia phản ứng oxi ho¸ - khư Na + S Na2S