Bài 13 Phản ứng oxi hóa – khử A/ Câu hỏi đầu bài Mở đầu trang 70 Hóa học 10 Quá trình bị gỉ của các đinh ốc ngoài không khí được mô tả như hình dưới đây Trong quá trình này hãy cho biết nguyên tử nguy[.]
Bài 13: Phản ứng oxi hóa – khử A/ Câu hỏi đầu Mở đầu trang 70 Hóa học 10: Q trình bị gỉ đinh ốc ngồi khơng khí mơ tả hình đây: Trong q trình cho biết nguyên tử nguyên tố nhường electron, nguyên tử nguyên tố nhận electron Giải thích Trả lời: Fe nhường electron tạo thành cation Fe2+: Fe → Fe2+ + 2e Oxi khơng khí nhận electron: 2H2O + O2 + 4e → 4OHFe2+ tan vào dung dịch có hịa tan khí O2 Tại đây, Fe2+ tiếp tục bị oxi hóa, tác dụng ion OH- tạo gỉ sắt có thành phần chủ yếu Fe2O3.nH2O I Số oxi hóa Khái niệm số oxi hóa Luyện tập trang 71 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa nguyên tử nguyên tố hợp chất ion Al2O3, CaF2 Trả lời: Al2O3; CaF2 hợp chất ion Al32+ O32− : Số oxi hóa Al +3, O -2 Ca 2+ F2− : Số oxi hóa Ca +2, F -1 Luyện tập trang 71 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa nguyên tử hợp chất sau: NO, CH4 Trả lời: NO: Với giả định hợp chất ion, hai cặp electron lệch hồn tồn phía ngun tử O (có độ âm điện cao hơn), liên kết đơi có hai electron N bị chuyển sang O nên hợp chất ion giả định N2+=O2Vậy số oxi hóa N +2, O -2 CH4 gồm nguyên tử C liên kết với nguyên tử H: Với giả định CH4 hợp chất ion, cặp electron lệch hồn tồn phía ngun tử C (có độ âm điện cao hơn), liên kết đơn C-H có electron H bị chuyển sang C nên hợp chất ion giả định Vậy số oxi hóa H +1, C -4 Cách xác định số oxi hóa nguyên tử nguyên tố hợp chất Câu hỏi trang 71 Hóa học 10: Dựa theo quy tắc octet, giải thích số oxi hóa O -2, kim loại nhóm IA +1, kim loại nhóm IIA +2 Al +3 Trả lời: Chú ý: Số oxi hóa nguyên tử nguyên tố hợp chất điện tích nguyên tử nguyên tố với giả định hợp chất ion - Nguyên tử O có electron lớp vỏ ngồi cùng, theo quy tắc octet ngun tử O có xu hướng nhận thêm electron để đạt cấu hình bền vững giống khí trở thành ion mang điện tích -2 ⇒ Số oxi hóa O hợp chất -2 - Nguyên tử kim loại nhóm IA có electron lớp vỏ ngồi cùng, theo quy tắc octet nguyên tử kim loại nhóm IA có xu hướng nhường electron để đạt cấu hình bền vững giống khí trở thành ion mang điện tích +1 ⇒ Số oxi hóa kim loại nhóm IA +1 - Nguyên tử kim loại nhóm IIA có electron lớp vỏ cùng, theo quy tắc octet nguyên tử kim loại nhóm IIA có xu hướng nhường electron để đạt cấu hình bền vững giống khí trở thành ion mang điện tích +2 ⇒ Số oxi hóa kim loại nhóm IIA +2 - Ngun tử Al có electron lớp vỏ ngồi cùng, theo quy tắc octet nguyên tử Al có xu hướng nhường electron để đạt cấu hình bền vững giống khí trở thành ion mang điện tích +3 ⇒ Số oxi hóa Al +3 Luyện tập trang 72 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa nguyên tử hợp chất: Fe2O3, Na2CO3, KAl(SO4)2 Trả lời: Fe2O3 Số oxi hóa O -2 (theo quy tắc 1) Gọi số oxi hóa Fe x, theo quy tắc ta có: 2.x + 3.(-2) = → x = +3 Vậy hợp chất Fe2O3 số oxi hóa Fe +3, O -2 Na2CO3 Số oxi hóa O -2, Na +1 (theo quy tắc 1) Gọi số oxi hóa C x, theo quy tắc ta có: 2.(+1) + 1.x + 3.(-2) = → x = +4 Vậy hợp chất Na2CO3 số oxi hóa Na +1, C +4, O +2 KAl(SO4)2 Số oxi hóa K +1, Al +3, O -2 (theo quy tắc 1) Gọi số oxi hóa S x, theo quy tắc ta có: 1.(+1) + 1.(+3) + 2.x + 4.2.(-2) = → x = +6 Vậy hợp chất KAl(SO4)2 số oxi hóa K +1, Al +3, S +6, O -2 Luyện tập trang 72 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa nguyên tử ion NO3-, NH4+, MnO4- Trả lời: NO3Số oxi hóa O -2 (theo quy tắc 1) Gọi số oxi hóa N x (theo quy tắc 2) ta có: 1.x + 3.(-2) = -1 → x = +5 Vậy ion NO3- số oxi hóa N +5, O -2 NH4+ Số oxi hóa H +1 (theo quy tắc 1) Gọi số oxi hóa N x, theo quy tắc ta có: 1.x + 4.(+1) = +1 → x = -3 Vậy ion NH4+ số oxi hóa N -3, H +1 MnO4Số oxi hóa O -2 (theo quy tắc 1) Gọi số oxi hóa Mn x, theo quy tắc ta có: 1.x + 4.(-2) = -1 → x = +7 Vậy ion MnO4- số oxi hóa Mn +7, O -2 Luyện tập trang 72 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa nguyên tử NH3 theo cách Trả lời: Cách 2: Xác định số oxi hóa dựa theo cơng thức cấu tạo NH3 có cơng thức cấu tạo là: H N H H Trong liên kết đơn, N góp electron, giả định NH3 hợp chất ion electron chuyển sang N Vì có ba liên kết N-H nên NH3 có cơng thức ion giả định 1+ H 3+ N H 1+ H 1+ Vậy số oxi hóa N +3, H +1 Câu hỏi trang 72 Hóa học 10: Dựa vào độ âm điện, giải thích cơng thức ion giả định OF2 F-O2+F- mà F+O2-F+ Trả lời: Độ âm điện O 3,4 F 4,0 OF2 có cơng thức cấu tạo F – O – F, với giả định hợp chất ion, hai cặp electron chung lệch hoàn toàn phía ngun tử F (có độ âm điện cao hơn), liên kết đơn có electron O chuyển sang nên hợp chất ion giả định F-O2+FII Phản ứng oxi hóa – khử Một số khái niệm Câu hỏi trang 73 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa nguyên tử phản ứng (1), (2) Cho biết nguyên tố có thay đổi số oxi hóa Trả lời: +1 −1 (1) 2Ag + Cl2 → 2Ag Cl Trong phản ứng (1) Ag Cl có thay đổi số oxi hóa +1 +5 −2 +2 −1 +1 −1 +2 +5 −2 (2) 2Ag N O3 + Ba Cl2 → 2Ag Cl + Ba(N O3 ) Trong phản ứng (2) khơng có ngun tố có thay đổi số oxi hóa Câu hỏi trang 73 Hóa học 10: Nguyên tố Cl thể số oxi hóa phản ứng (3)? Trả lời: +1 −1 (3) Cl2 + 2NaOH → NaOCl + Na Cl + H 2O Trong phản ứng (3) nguyên tố Cl thể số oxi hóa 0, +1, -1 Cân phản ứng oxi hóa – khử Câu hỏi trang 74 Hóa học 10: Trong phản ứng ví dụ 1, chất khử, chất oxi hóa, q trình khử, q trình oxi hóa Trả lời: Phản ứng ví dụ 1: 4Al + 3O2 → 2Al2O3 +3 Al → Al + 3e (1) −2 O + 2e → O (2) Chất khử chất nhường electron ⇒ Al chất khử Chất oxi hóa chất nhận electron ⇒ O2 chất oxi hóa Q trình oxi hóa q trình nhường electron ⇒ (1) q trình oxi hóa Q trình khử trình nhận electron ⇒ (2) q trình khử Câu hỏi trang 74 Hóa học 10: Cân phản ứng oxi hóa – khử sau Chỉ chất oxi hóa, chất khử, oxi hóa, khử a) Fe2O3 + CO → Fe + CO2 b) NH3 + O2 → NO + H2O Trả lời: +3 +2 +4 a) Fe2 O3 + CO → Fe + CO +3 Fe + 3e → Fe +2 +4 C → C + 2e +3 Fe + 3e → Fe +4 +2 C → C + 2e +3 +2 +4 ⇒ 2Fe + 3C → 2Fe + 3C ⇒ Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 −3 +2 −2 −2 b) N H3 + O → N O + H O −3 +2 N → N + 5e −2 O + 2e → O −3 +2 N → N + 5e −2 5 O + 2e → O −3 +2 −2 N + 5O → N + 5O 2NH3 + O2 → 2NO + 3H2O Có thể viết thành: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O Câu hỏi trang 74 Hóa học 10: Các phản ứng thường gặp đời sống sản xuất Những phản ứng thường diễn trình nào? Trả lời: - Phản ứng: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 Thường diễn trình luyện gang - Phản ứng 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O Thường diễn trình điều chế HNO3 Luyện tập trang 74 Hóa học 10: Cân phản ứng oxi hóa – khử sau: a) HCl + PbO2 → PbCl2 + Cl2 + H2O b) KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O Trả lời: −1 +4 +2 a) H Cl + PbO2 → PbCl2 + Cl2 + H O +4 +2 Pb + 2e → Pb −1 Cl → Cl + 1e +4 +2 Pb + 2e → Pb −1 Cl → Cl + 1e +4 −1 +2 ⇒ Pb + 2Cl → Pb + 2Cl 4HCl + PbO2 → PbCl2 + Cl2 + 2H2O +7 −1 +2 b) K Mn O4 + H Cl → K Cl + Mn Cl2 + Cl + H O +7 +2 Mn + 5e → Mn −1 Cl → Cl + 1e +7 +2 1 Mn + 5e → Mn 5 −1 Cl → Cl + 1e +7 −1 +2 ⇒ Mn + 5Cl → Mn + 5Cl +7 −1 +2 ⇒ 2Mn + 10Cl → 2Mn + 10Cl 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O Ý nghĩa số phản ứng oxi hóa khử quan trọng Vận dụng trang 75 Hóa học 10: Sắt bị gỉ khơng khí ẩm Đó có phải phản ứng oxi hóa – khử khơng? Đề xuất vài biện pháp hạn chế tạo gỉ kim loại nêu Trả lời: Sắt bị gỉ khơng khí ẩm phản ứng oxi hóa khử Các trình diễn sau: Fe nhường electron tạo thành cation Fe2+ Q trình oxi hóa: Fe → Fe2+ + 2e Oxi khơng khí nhận electron: Q trình khử: 2H2O + O2 + 4e → 4OHFe2+ tan vào dung dịch có hịa tan khí O2 Tại đây, Fe2+ tiếp tục bị oxi hóa, tác dụng ion OH- tạo gỉ sắt có thành phần chủ yếu Fe2O3.nH2O Một số biện pháp hạn chế tạo gỉ kim loại: - Ngăn không cho kim loại tiếp xúc với môi trường: Sơn, mạ, bôi dầu mỡ lên bề mặt kim loại,… - Chế tạo hợp kim bị ăn mịn: Ví dụ thép khơng gỉ (inox) để làm vật dụng, máy móc … Câu hỏi trang 75 Hóa học 10: Hãy viết q trình thay đổi số oxi hóa ngun tử ngun tố phản ứng oxi hóa hồn tồn methane (thành phần khí thiên nhiên) Trả lời: Phản ứng oxi hóa hồn tồn methane: −4 +1 t +4 −2 +1 −2 CH + O2 ⎯⎯ → CO2 + H O −4 +4 C → C + 8e −2 O + 2e → O −4 +4 1 C → C + 8e −2 4 O + 2e → O −4 +4 −2 ⇒ C + 4O → C + 4O t → CO2 + 2H2O CH4 + 2O2 ⎯⎯ Bài tập: Bài trang 76 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa nguyên tử phân tử ion sau đây: a) H2SO3 b) Al(OH)4- c) NaAlH4 d) NO2- Trả lời: a) H2SO3 Theo quy tắc 1: Số oxi hóa O -2, H +1 Gọi số oxi hóa S x, theo quy tắc ta có: 2.(+1) + 1.x + 3.(-2) = → x = +4 Vậy H2SO3 số oxi hóa O -2, H +1, S +4 b) Al(OH)4Theo quy tắc 1: Số oxi hóa O -2, H +1, Al +3 c) NaAlH4 Theo quy tắc 1: Số oxi hóa Na +1, Al +3 Gọi số oxi hóa H x, theo quy tắc ta có: 1.(+1) + 1.(+3) + 4.x = → x = -1 Vậy NaAlH4 số oxi hóa Na +1, H -1, Al +3 d) NO2Theo quy tắc 1: Số oxi hóa O -2 Gọi số oxi hóa N x, theo quy tắc ta có: 1.x + 2.(-2) = -1 → x = +3 Vậy NO2- số oxi hóa N +3, O -2 Bài trang 76 Hóa học 10: Xác định chất oxi hóa, chất khử, viết q trình oxi hóa, q trình khử phản ứng sau: a) Ag+ + Fe2+ → Ag + Fe3+ b) 3Hg2+ + 2Fe → 3Hg + 2Fe3+ c) 2As + 3Cl2 → 2AsCl3 d*) Al + 6H+ + 3NO3- → Al3+ + 3NO2 + 3H2O Trả lời: a) Ag+ + Fe2+ → Ag + Fe3+ Chất oxi hóa: Ag+ Chất khử: Fe2+ +1 Quá trình khử: Ag + 1e → Ag +2 +3 Q trình oxi hóa: Fe → Fe + 1e b) 3Hg2+ + 2Fe → 3Hg + 2Fe3+ Chất oxi hóa: Hg2+ Chất khử: Fe +2 Q trình khử: Hg + 2e → Hg +3 Quá trình oxi hóa: Fe → Fe + 3e c) 2As + 3Cl2 → 2AsCl3 +3 −1 2As + 3Cl → 2AsCl3 Chất oxi hóa: Cl2 Chất khử: As −1 Quá trình khử: Cl + 1e → Cl +3 Q trình oxi hóa: As → As + 3e d*) Al + 6H+ + 3NO3- → Al3+ + 3NO2 + 3H2O Chất khử: Al Chất oxi hóa: NO3Quá trình khử: NO3− + 2H + + 1e → NO + H 2O +5 +4 (Hoặc: N + 1e → N ) +3 Q trình oxi hóa: Al → Al + 3e Bài trang 76 Hóa học 10: Cân phản ứng oxi hóa – khử sau phương pháp thăng electron: a) NaBr + Cl2 → NaCl + Br2 b) Fe2O3 + CO → Fe + CO2 c) CO + I2O5 → CO2 + I2 d) Cr(OH)3 + Br2 + OH- → CrO42- + Br- + H2O e) H+ + MnO4- + HCOOH → Mn2+ + H2O + CO2 Trả lời: a) NaBr + Cl2 → NaCl + Br2 −1 −1 0 Na Br + Cl2 → Na Cl + Br −1 Br → Br + 1e −1 1 Cl + 1e → Cl −1 −1 ⇒ Br + Cl → Br + Cl 2NaBr + Cl2 → 2NaCl + Br2 b) Fe2O3 + CO → Fe + CO2 +3 +2 +4 Fe2 O3 + CO → Fe + CO +3 Fe + 3e → Fe +4 +2 C → C + 2e +3 +2 +4 ⇒ 2Fe + 3C → 2Fe + 3C Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 c) CO + I2O5 → CO2 + I2 +2 +5 +4 CO + I O5 → CO + I +2 +4 +2 +5 C → C + 2e +5 I + 5e → I +4 ⇒ 5C + I → 5C + 2I 5CO + I2O5 → 5CO2 + I2 d) Cr(OH)3 + Br2 + OH- → CrO42- + Br- + H2O 3 Br + 1e → Br − Cr ( OH ) + 5OH − → CrO 2− + 4H O + 3e ⇒ Cr ( OH )3 + 3Br + 5OH − → CrO 2− + 3Br − + 4H 2O 2Cr(OH)3 + 3Br2 + 10OH- → 2CrO42- + 6Br- + 8H2O e) H+ + MnO4- + HCOOH → Mn2+ + H2O + CO2 +1 +2 −2 −2 +1 +4 −2 H + + MnO4 − + H COO H → Mn 2+ + H 2O + CO +1 +2 −2 −2 +1 +4 −2 HCOOH → CO + 2H + + 2e 2 8H + + MnO − + 5e → Mn 2+ + 4H O +1 +2 −2 −2 +1 +4 −2 ⇒ 16H + + 2MnO4 − + 5H COO H → 2Mn 2+ + 8H 2O + C O2 + 10H + 6H+ + 2MnO4- + 5HCOOH → 2Mn2+ + 8H2O + 5CO2 Bài trang 76 Hóa học 10: Nước oxi già có tính oxi hóa mạnh, khả oxi hóa hydrogen peroxide (H2O2) a) Từ công thức cấu tạo H – O – O – H, xác định số oxi hóa nguyên tử b) Nguyên tử nguyên tố gây nên tính oxi hóa H2O2 Viết q trình khử minh họa cho ngun tử ngun tố Trả lời: a) H2O2 có cơng thức cấu tạo là: H – O – O – H Xét liên hết O – O, hai nguyên tử O có độ âm điện nên electron khơng bị lệch phía nguyên tử Xét liên kết O – H, O góp electron, giả định H2O2 hợp chất ion electron chuyển sang O (O có độ âm điện lớn H) H2O2 có cơng thức ion giả định là: H1+O1-O1-H1+ Vậy số oxi hóa O -1, H +1 b) Ngoài số oxi hóa -1 H2O2, hợp chất khác số oxi hóa O thường -2 Khi H2O2 tham gia phản ứng oxi hóa – khử, số oxi hóa O giảm từ -1 xuống -2 ⇒ H2O2 chất oxi hóa (chất bị khử có tính oxi hóa) −1 −2 Q trình khử: O + 1e → O Vậy nguyên tử O gây nên tính oxi hóa H2O2 Bài trang 76 Hóa học 10: Xăng E5 tạo nên pha trộn xăng A92 ethanol (C2H5OH) theo tỉ lệ thể tích tương ứng 95 : 5, giúp thay phần nhiên liệu hóa thạch, phù hợp với xu phát triển chung giới góp phần đảm bảo an ninh lượng quốc gia Viết phương trình phản ứng hóa học đốt cháy ethanol thành CO2 H2O Phản ứng có phải phản ứng oxi hóa – khử hay khơng? Nó thuộc loại phản ứng cung cấp hay tích trữ lượng Trả lời: t → CO2 + 3H2O - Phản ứng hóa học: C2H5OH + 2O2 ⎯⎯ - Phản ứng phản ứng oxi hóa – khử có thay đổi số oxi hóa C O trước sau phản ứng: −2 +1 −2 +1 +4 −2 +1 −2 t C2 H5 O H + 2O2 ⎯⎯ → CO + 3H O - Phản ứng thuộc loại phản ứng cung cấp lượng ... O2 + 10H + 6H+ + 2MnO4- + 5HCOOH → 2Mn2+ + 8H2O + 5CO2 Bài trang 76 Hóa học 10: Nước oxi già có tính oxi hóa mạnh, khả oxi hóa hydrogen peroxide (H2O2) a) Từ cơng thức cấu tạo H – O – O – H,... + 10Cl → 2Mn + 10Cl 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O Ý nghĩa số phản ứng oxi hóa khử quan trọng Vận dụng trang 75 Hóa học 10: Sắt bị gỉ khơng khí ẩm Đó có phải phản ứng oxi hóa –. .. khử: Al Chất oxi hóa: NO3Q trình khử: NO3− + 2H + + 1e → NO + H 2O +5 +4 (Hoặc: N + 1e → N ) +3 Quá trình oxi hóa: Al → Al + 3e Bài trang 76 Hóa học 10: Cân phản ứng oxi hóa – khử sau phương