Bài 12 Phản ứng oxi hóa – khử và ứng dụng trong cuộc sống A/ Câu hỏi đầu bài Mở đầu trang 72 SGK Hóa học 10 Đom đóm có thể phát ra ánh sáng đặc biệt, không tỏa nhiệt như ánh sáng nhân tạo Cấu tạo bên[.]
Bài 12 Phản ứng oxi hóa – khử ứng dụng sống A/ Câu hỏi đầu Mở đầu trang 72 SGK Hóa học 10: Đom đóm phát ánh sáng đặc biệt, không tỏa nhiệt ánh sáng nhân tạo Cấu tạo bên lớp da bụng đom đóm dãy tế bào phát quang có chứa luciferin Luciferin tác dụng với oxygen, xúc tác enzyme, để tạo ánh sáng Đây phản ứng oxi hóa – khử Trong sống tự nhiên có nhiều tượng mà ngun nhân phản ứng oxi hóa – khử gây Phản ứng oxi hóa – khử gì? Vai trị quan trọng chúng sống nào? Trả lời: - Phản ứng oxi hóa – khử phản ứng hóa học, có chuyển dịch electron chất phản ứng hay có thay đổi số oxi hóa số nguyên tử phân tử - Vai trò phản ứng oxi hóa khử sống: + Một số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng gắn liền với sống cháy than, củi; cháy xăng, dầu động đốt trong; trình điện phân; phản ứng xảy pin, ắc quy; … + Một số phản ứng oxi hóa – khử sở q trình sản xuất ngành công nghiệp năng; sản xuất hóa chất bản; sản xuất phân bón; thuốc bảo vệ thực vật; dược phẩm;… B/ Câu hỏi Số oxi hóa Hình thành kiến thức trang 72 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 12.1, viết trình nhường nhận electron phản ứng magnesium oxygen Trả lời: Quá trình nhường electron: Mg → Mg2+ + 2e Quá trình nhận electron: O2 + 4e → 2O2Hình thành kiến thức trang 73 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 12.2a hydrogen cháy chlorine với lửa sáng, tạo hợp chất hydrogen chloride (HCl) Nếu cặp electron chung hợp chất cộng hóa trị HCl lệch hẳn phía ngun tử Cl (Hình 12.2b), xác định điện tích nguyên tử phân tử HCl Trả lời: Nếu cặp electron chung hợp chất cộng hóa trị HCl lệch hẳn phía ngun tử Cl coi Cl nhận electron H nhường electron ⇒ Cl mang điện tích -1 H mang điện tích +1 Hình thành kiến thức trang 73 SGK Hóa học 10: Nêu điểm khác kí hiệu oxi hóa kí hiệu điện tích ion M hình sau: Trả lời: Kí hiệu số oxi hóa: dấu viết trước, số viết sau Kí hiệu điện tích ion: số viết trước, dấu viết sau Hình thành kiến thức trang 73 SGK Hóa học 10: Dự đốn số oxi hóa ngun tử nhóm IA, IIA, IIIA hợp chất Giải thích Trả lời: Các ngun tử nhóm IA, IIA, IIIA dễ dàng nhường 1, 2, electron lớp ngồi Dự đốn, số oxi hóa nguyên tử nhóm IA, IIA, IIIA hợp chất +1; +2; +3 Luyện tập trang 73 SGK Hóa học 10: Hãy xác định số oxi hóa nguyên tử đơn chất, hợp chất ion sau: Zn, H2, Cl-, O2-, S2-, HSO4-, Na2S2O3, KNO3 Trả lời: 0 - Với đơn chất: Zn; H - Với ion đơn nguyên tử: Số oxi hóa nguyên tử Cl, O, S Cl-, O2-, S2lần lượt -1; -2; -2 - Với ion đa nguyên tử: HSO4+ Số oxi hóa H +1, O -2 + Số oxi hóa S x ta có: 1.(+1) + 1.x + 4.(-2) = -1 ⇒ x = +6 - Với phân tử hợp chất: + Xét phân tử Na2S2O3: Số oxi hóa Na +1; số oxi hóa O -2 Số oxi hóa S x ta có: 2.(+1) + 2.x + 3.(-2) = ⇒ x = +2 + Xét phân tử KNO3: Số oxi hóa K +1; số oxi hóa O -2 Số oxi hóa N x ta có: 1.(+1) + 1.x + 3.(-2) = ⇒ x = +5 Luyên tập trang 74 SGK Hóa học 10: Magnetite khống vật sắt từ có hàm lượng sắt cao dùng ngành luyện gang, thép, với cơng thức hóa học Fe3O4 Hãy xác định số oxi hóa nguyên tử Fe hợp chất Trả lời: Gọi số oxi hóa Fe x ta có: 3.x + (-2) = ⇒ x = +8 Vậy số oxi hóa Fe Fe3O4 +8 Phản ứng oxi hóa – khử Hình thành kiến thức trang 75 SGK Hóa học 10: Hãy nhận xét giải thích thay đổi số oxi hóa nguyên tử chất oxi hóa chất khử trước sau phản ứng Trả lời: Chất oxi hóa chất nhận electron, chất có số oxi hóa giảm sau phản ứng Chất khử chất nhường electron, chất có số oxi hóa tăng sau phản ứng Luyện tập trang 75 SGK Hóa học 10: Cho phương trình hóa học phản ứng sau: H2S + Br2 → 2HBr + S↓ (1) t → 2KCl + 3O2↑ 2KClO3 ⎯⎯ (2) CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O (3) Phản ứng phản ứng oxi hóa – khử? Vì sao? Hãy xác định q trình oxi hóa q trình khử phản ứng Trả lời: Phản ứng (1) (2) phản ứng oxi hóa khử có thay đổi số oxi hóa nguyên tử trước sau phản ứng −2 −1 - Xét phương trình hóa học: H S + Br → 2H Br + S −2 Q trình oxi hóa: S → S + 2e −1 Quá trình khử: Br + 2e → 2Br +5 −2 −1 t → 2K Cl + 3O - Xét phương trình hóa học: 2K ClO3 ⎯⎯ −2 Q trình oxi hóa: 2O → O2 + 4e +5 −1 Quá trình khử: Cl + 6e → Cl Hình thành kiến thức trang 76 SGK Hóa học 10: Làm để biết phản ứng phản ứng oxi hóa – khử? Trả lời: Dấu hiệu để nhận biết phản ứng oxi hóa – khử có thay đối số oxi hóa số nguyên tử trước sau phản ứng Luyện tập trang 76 SGK Hóa học 10: Hãy nêu ví dụ phản ứng có thay đổi số oxi hóa ngun tử ví dụ phản ứng khơng có thay đổi số oxi hóa ngun tử Trả lời: ví dụ phản ứng có thay đổi số oxi hóa nguyên tử: 0 +2 −1 +1 +2 Mg + Cl2 → Mg Cl2 0 Fe+ 2H Cl → FeCl2 + H +1 −1 Cl2 + 2NaOH → Na ClO + Na Cl + H 2O ví dụ phản ứng khơng có thay đổi số oxi hóa nguyên tử +1 +5 −2 +1 −1 +1 −1 +1 +5 −2 Ag N O3 + Na Cl → Ag Cl + Na N O3 +2 −2 +4 −2 +2 +4 −2 t Ca O+ CO ⎯⎯ → Ca CO3 +1 −1 +1 −2 +1 +1 −1 +1 −2 H Cl + Na O H → Na Cl + H O Lập phương trình hóa học phản ứng oxi hóa – khử Luyện tập trang 77 SGK Hóa học 10: Lập phương trình hóa học phản ứng oxi hóa - khử sau, xác định vai trò chất tham gia phản ứng KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl↑ + H2O (1) NH3 + Br2 → N2 + HBr (2) t → Cu + N2 + H2O (3) NH3 + CuO ⎯⎯ t → Fe2O3 + SO2 (4) FeS2 + O2 ⎯⎯ t → KCl + O2↑ (5) KClO3 ⎯⎯ Trả lời: KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl↑ + H2O (1) +7 −1 +2 Bước 1: K Mn O4 + H Cl → K Cl + Mn Cl2 + Cl2 + H O Chất khử: HCl Chất oxi hóa: KMnO4 Bước 2: −1 Q trình oxi hóa: 2Cl → Cl2 + 2e +7 +2 Quá trình khử: Mn + 5e → Mn Bước 3: +7 +2 Mn + 5e → Mn 5 −1 2Cl → Cl2 + 2e Bước 4: 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O NH3 + Br2 → N2 + HBr (2) −3 −1 Bước 1: N H + Br → N + H Br Chất khử: NH3 Chất oxi hóa: Br2 Bước 2: −3 Q trình oxi hóa: N → N + 6e −1 Quá trình khử: Br + 2e → 2Br Bước 3: −3 1 N → N + 6e −1 3 Br + 2e → 2Br Bước 4: 2NH3 + 3Br2 → N2 + 6HBr t → Cu + N2 + H2O (3) NH3 + CuO ⎯⎯ −3 +2 0 t → Cu + N + H O Bước 1: N H3 + Cu O ⎯⎯ Chất khử: NH3 Chất oxi hóa: CuO Bước 2: −3 Q trình oxi hóa: N → N + 6e +2 Quá trình khử: Cu + 2e → Cu Bước 3: −3 1 N → N + 6e 3 +2 Cu + 2e → Cu Bước 4: t → 3Cu + N2 + 3H2O 2NH3 + 3CuO ⎯⎯ t → Fe2O3 + SO2 (4) FeS2 + O2 ⎯⎯ +2 −1 +3 −2 +4 −2 t → Fe O3 + S O Bước 1: Fe S + O ⎯⎯ Chất khử: FeS2 Chất oxi hóa: O2 +3 +4 Bước 2: Quá trình oxi hóa: 2FeS2 → 2Fe + S + 22e −2 Quá trình khử: O2 + 4e → 2O Bước 3: +3 +4 2FeS2 → 2Fe + S + 22e −2 11 O + 4e → 2O Bước 4: t → 2Fe2O3 + 8SO2 4FeS2 + 11O2 ⎯⎯ t → KCl + O2↑ (5) KClO3 ⎯⎯ +5 −2 −1 t → K Cl + O Bước 1: K ClO3 ⎯⎯ KClO3 vừa chất khử, vừa chất oxi hóa Bước 2: −2 Q trình oxi hóa: 2O → O + 4e +5 −1 Quá trình khử: Cl + 6e → Cl Bước 3: −2 3 2O → O + 4e −1 +5 Cl + 6e → Cl t → 2KCl + 3O2↑ Bước 4: 2KClO3 ⎯⎯ Ý nghĩa phản ứng oxi hóa – khử Hình thành kiến thức trang 77 SGK Hóa học 10: Lập phương trình hóa học phản ứng đốt cháy gas khơng khí phản ứng kích nổ hỗn hợp nhiên liệu tàu thoi Xác định vai trò chất phản ứng Trả lời: - Gas (thành phần hỗn hợp propane (C3H8) butane (C4H10) hóa lỏng) Phản ứng đốt cháy gas khơng khí: −8/ +1 +4 −2 −2 t C H8 + 5O ⎯⎯ → 3CO + 4H O −5/2 +1 +4 −2 −2 t C H10 + 13O ⎯⎯ → 8CO + 10H O Trong hai phản ứng C3H8 C4H10 chất khử, O2 chất oxi hóa - Phản ứng kích nổ hỗn hợp nhiên liệu tàu thoi: 0 t +1 −2 2H + O ⎯⎯ → 2H O Trong phản ứng này, H2 chất khử, O2 chất oxi hóa Hình thành kiến thức trang 78 SGK Hóa học 10: Quan sát Hình 12.7 đọc thơng tin, lập phương trình hóa học phản ứng quang hợp xanh Quá trình quang hợp thực vật có vai trị quan trọng sống? Trả lời: - Phương trình hóa học phản ứng quang hợp xanh: Diep luc → C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O ⎯⎯⎯⎯ Anh sang - Vai trò phản ứng quang hợp: + Cung cấp oxygen cho sống cháy Trái Đất + Điều hịa khơng khí Trái Đất + Tổng hợp chất hữu carbohydrate nguồn thức ăn cho nhiều sinh vật, nguyên liệu cho công nghiệp làm thuốc chữa bệnh cho người + Cung cấp lượng cho hoạt động sống sinh vật Hình thành kiến thức trang 78 SGK Hóa học 10: Từ thơng tin “Luyện kim”, viết phản ứng khí carbon monoxide khử iron(III) oxide nhiệt độ cao Lập phương trình hóa học phản ứng theo phương pháp thăng electron, xác định vai trò chất phản ứng Trả lời: Phản ứng khí carbon monoxide khử iron(III) oxide nhiệt độ cao: t → CO2 + Fe CO + Fe2O3 ⎯⎯ +3 +2 +4 Bước 1: Fe2 O3 + CO → Fe + CO Chất khử: CO Chất oxi hóa: Fe2O3 Bước 2: +2 +4 Q trình oxi hóa: C → C + 2e +3 Q trình khử: Fe + 3e → Fe Bước 3: +3 Fe + 3e → Fe +4 +2 C → C + 2e t → 2Fe + 3CO2 Bước 4: Fe2O3 + 3CO ⎯⎯ Hình thành kiến thức 10 trang 78 SGK Hóa học 10: Đọc thơng tin “Điện hóa” để biết phản ứng oxi hóa – khử gắn liền với sống Lập phương trình hóa học phản ứng sinh dịng điện pin zinc phản ứng với manganese Trả lời: KOH → ZnO + Mn2O3 Zn + MnO2 ⎯⎯⎯ +4 +2 +3 KOH → Zn O + Mn O3 Bước 1: Zn + Mn O ⎯⎯⎯ Chất khử: Zn Chất oxi hóa: MnO2 Bước 2: +2 Q trình oxi hóa: Zn → Zn + 2e +4 +3 Quá trình khử: Mn + 1e → Mn Bước 3: +2 Zn → Zn + 2e +3 +4 Mn + 1e → Mn KOH → ZnO + Mn2O3 Bước 4: Zn + 2MnO2 ⎯⎯⎯ Vận dụng trang 78 SGK Hóa học 10: Hãy nêu thêm số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng gắn với đời sống ngày Trả lời: Một số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng gắn với đời sống ngày: - Phản ứng đốt than để đun nấu: t → CO2 C + O2 ⎯⎯ - Phản ứng đốt cháy gas để đun nấu: t → 3CO2 + 4H2O C3H8 + 5O2 ⎯⎯ t → 8CO2 + 10H2O 2C4H10 + 13O2 ⎯⎯ - Phản ứng quang hợp xanh: Diep luc → C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O ⎯⎯⎯⎯ Anh sang Bài tập Bài tập trang 79 SGK Hóa học 10: Tính số oxi hóa nguyên tử có đánh dấu ∗ chất ion đây: a) K Cr O7 ; K Mn O ; K ClO ; N H NO3 b) AlO −2 ; P O34− ; ClO3− ; SO 24− Trả lời: a) - Xét hợp chất K2Cr2O7: Đặt số oxi hóa Cr x ta có: 2.(+1) + 2.x + 7.(-2) = ⇒ x = +6 ⇒ Số oxi hóa Cr hợp chất K2Cr2O7 +6 - Xét hợp chất KMnO4: Đặt số oxi hóa Mn x ta có: 1.(+1) + 1.x + 4.(-2) = ⇒ x = +7 ⇒ Số oxi hóa Mn hợp chất KMnO4 +7 - Xét hợp chất KClO4: Đặt số oxi hóa Cl x ta có: 1.(+1) + 1.x + 4.(-2) = ⇒ x = +7 ⇒ Số oxi hóa Cl hợp chất KClO4 +7 - Xét hợp chất NH4NO3: Đặt số oxi hóa N đánh dấu ∗ x Nhóm NH +4 có điện tích +1 nên ta có: 1.x + 4.(+1) = +1 ⇒ x = -3 Vậy số oxi hóa nguyên tử N đánh dấu ∗ -3 b) - Xét ion AlO −2 : Đặt số oxi hóa Al x ta có:1.x + 2.(-2) = -1 ⇒ x = +3 Vậy số oxi hóa Al ion AlO −2 +3 - Xét ion PO34− : Đặt số oxi hóa P x ta có: 1.x + 4.(-2) = -3 ⇒ x = +5 Vậy số oxi hóa P ion PO34− +5 - Xét ion ClO3− : Đặt số oxi hóa Cl x ta có: 1.x + 3.(-2) = -1 ⇒ x = +5 Vậy số oxi hóa Cl ion ClO3− +5 - Xét ion SO 24− : Đặt số oxi hóa S x ta có: 1.x + 4.(-2) = -2 ⇒ x = +6 Vậy số oxi hóa S ion SO 24− +6 Bài tập trang 79 SGK Hóa học 10: Lập phương trình hóa học phản ứng sau phương pháp thăng electron, nêu rõ chất oxi hóa, chất khử trường hợp t → MnCl2 + Cl2↑ + H2O a) HCl + MnO2 ⎯⎯ b) KMnO4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O c) Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + H2O d) H2C2O2 + KMnO4 + H2SO4 → CO2↑ + MnSO4 + K2SO4 + H2O Trả lời: t → MnCl2 + Cl2↑ + H2O a) HCl + MnO2 ⎯⎯ −1 +4 +2 t → Mn Cl + Cl + H 2O Bước 1: H Cl + Mn O ⎯⎯ Chất khử: HCl Chất oxi hóa: MnO2 −1 Bước 2: Q trình oxi hóa: 2Cl → Cl2 + 2e +4 +2 Quá trình khử: Mn + 2e → Mn Bước 3: −1 2Cl → Cl + 2e +2 +4 Mn + 2e → Mn Bước 4: t → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O 4HCl + MnO2 ⎯⎯ b) KMnO4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O +7 +3 +2 +5 Bước 1: K Mn O4 + K N O2 + H 2SO → MnSO + K N O3 + K 2SO + H 2O Chất khử: KNO2 Chất oxi hóa: KMnO4 +3 +5 Bước 2: Quá trình khử: N → N + 2e +7 +2 Q trình oxi hóa: Mn + 5e → Mn Bước 3: +3 +5 5 N → N + 2e +2 +7 Mn + 5e → Mn Bước 4: 2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5KNO3 + K2SO4 + 3H2O c) Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + H2O +8/3 +5 +3 +2 Bước 1: Fe O4 + H N O3 → Fe ( NO3 )3 + N O + H 2O Chất khử: Fe3O4 Chất oxi hóa: HNO3 +8/3 +3 Bước 2: Quá trình khử: Fe → 3Fe + 1e +5 +2 Q trình oxi hóa: N + 3e → N Bước 3: +8/3 +3 3 Fe → 3Fe + 1e +2 1 +5 N + 3e → N Bước 4: 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO↑ + 14H2O d) H2C2O2 + KMnO4 + H2SO4 → CO2↑ + MnSO4 + K2SO4 + H2O +1 +7 +4 +2 Bước 1: H C2 O2 + K Mn O + H 2SO → CO + MnSO + K 2SO + H 2O Chất khử: H2C2O2 Chất oxi hóa: KMnO4 +1 +4 Bước 2: Quá trình oxi hóa: 2C → 2C + 6e +7 +2 Quá trình khử: Mn + 5e → Mn Bước 3: +1 +4 5 2C → 2C + 6e +2 +7 Mn + 5e → Mn Bước 4: 5H2C2O2 + 6KMnO4 + 9H2SO4 → 10CO2↑ + 6MnSO4 + 3K2SO4 + 14H2O Bài tập trang 79 SGK Hóa học 10: Có nhiều tượng xảy xung quanh ta, em nêu hai phản ứng oxi hóa - khử gắn liền với sống hàng ngày lập phương trình hóa học phản ứng phương pháp thăng electron Trả lời: Phản ứng đốt methane – thành phần khí biogas: t → CO2 + H2O CH4 + O2 ⎯⎯ −4 +1 +4 −2 +1 −2 t → CO2 + H O Bước 1: CH + O2 ⎯⎯ Chất khử: CH4 Chất oxi hóa: O2 −4 +4 Bước 2: Quá trình oxi hóa: C → C + 8e −2 Quá trình khử: O + 4e → 2O Bước 3: −4 +4 1 C → C + 8e −2 2 O + 4e → 2O t → CO2 + 2H2O Bước 4: CH4 + 2O2 ⎯⎯ Phản ứng đốt cháy than để đun nấu: t → CO2 C + O2 ⎯⎯ +4 −2 t → CO2 Bước 1: C + O2 ⎯⎯ Chất khử: C Chất oxi hóa: O2 Bước 2: +4 Quá trình oxi hóa: C → C + 4e −2 Quá trình khử: O + 4e → 2O Bước 3: +4 1 C → C + 4e −2 1 O + 4e → 2O t → CO2 Bước 4: C + O2 ⎯⎯ Bài tập trang 79 SGK Hóa học 10: Viết phương trình hóa học phản ứng điều chế muối zinc chloride (ZnCl2) phản ứng oxi hóa - khử phản ứng khơng phải phản ứng oxi hóa - khử Trả lời: - Phản ứng oxi hóa - khử: Zn + Cl2 → ZnCl2 - Phản ứng oxi hóa khử: Zn(OH)2 + 2HCl → ZnCl2 + 2H2O Bài tập trang 79 SGK Hóa học 10: Nhiên liệu rắn dành cho tên lửa tăng tốc tàu vũ trụ thoi hỗn hợp gồm ammonium perchlorate (NH4ClO4) bột nhôm Khi đốt đến 200oC, ammonium perchlorate nổ theo phản ứng sau: 200 C → N2↑ + Cl2↑ + O2↑ + H2O↑ NH4ClO4 ⎯⎯⎯ o Lập phương trình hóa học phản ứng phương pháp thăng electron Trả lời: −3 +7 −2 0 200 C ⎯ → N + Cl + O + H O Bước 1: N H ClO4 ⎯⎯ o NH4ClO4 vừa chất khử vừa chất oxi hóa Bước 2: Quá trình oxi hóa: −3 N → N + 6e + 14e −2 4O → 2O + 8e Quá trình khử: +7 2Cl + 14e → Cl2 Bước 3: −3 1 N → N + 6e + 14e −2 4O → 2O2 + 8e +7 2Cl + 14e → Cl Bước 4: 200 C → N2 + Cl2 + 2O2 + 4H2O 2NH4ClO4 ⎯⎯⎯ o ... Cl + Na O H → Na Cl + H O Lập phương trình hóa học phản ứng oxi hóa – khử Luyện tập trang 77 SGK Hóa học 10: Lập phương trình hóa học phản ứng oxi hóa - khử sau, xác định vai trò chất tham gia... 76 SGK Hóa học 10: Làm để biết phản ứng phản ứng oxi hóa – khử? Trả lời: Dấu hiệu để nhận biết phản ứng oxi hóa – khử có thay đối số oxi hóa số nguyên tử trước sau phản ứng Luyện tập trang 76 SGK. .. thức trang 75 SGK Hóa học 10: Hãy nhận xét giải thích thay đổi số oxi hóa ngun tử chất oxi hóa chất khử trước sau phản ứng Trả lời: Chất oxi hóa chất nhận electron, chất có số oxi hóa giảm sau