Hoá học là bộ môn khoa học tự nhiên trong đó bài tập là khâu cơ bản có tác dung làm rổ và mở rộng kiến thức nhưng việc giải bài tập đối với học sinh còn gặp nhiều khó khăn do việc không
Trang 1BỘ GIÁO ĐỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHÔ HO CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM
TRƯƠNG THỊ PHANH THẢO
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
BỘ MÔN : LÝ LUẬN DẠY HỌC HÓA HỌC
Giảng viên hướng dẫn : TRINH VAN BIEU ‘
Giảng viên phản biện : TRAN THỊ VAN.
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
1999
Trang 242? 22⁄4 On
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô
trong bạn chủ nhiệm khoa, tổ bộ môn
phương pháp giảng day đã nhiệt tình giáp
dd em trong suốt quá trình hoàn thành luận
văn này Đặc biệt là thầy Trịnh Văn Biéu ~người đã gợi cho em những ¥ tưởng ban đầu,đóng góp cho em những ý kiến quí giá vàhướng dẫn cho em từng bước trên con đường
nghiên cứu khoa học giáo dục.
Xin cảm ơn tập thé sinh viên lúp hóa 3
(khóa học 1996-2000) trường DHSP và các
bạn thân hữu đã tạo mọi điều kiện để giúp
dd em trong quá trình làm luận uăn.
Vi thời gian và năng lực có hạn nên
không thể tránh được những sai sót Rất
mong sự đóng góp của thầy cô và các bạn.
Tháng 35-1999.
Trang 3luận vấn tôi nghiệp
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU Trang
I L¥ do chọn dé tài - 3
II Mục đích và nhiệm vu của để tai - 3
1II.Khách thể và đối tượng nghiên cứu -=-~ =-===~~~= 4
IV.Giả thuyết khoa hoc - “ eeeeee=ee ¬ 4 V Phương pháp nghién cfu. -+ 4
Chương I:CƠ SỞ LY LUẬN VÀ THUC TIEN CUA VAN DE NGHIEN CUU 1.1.Khai niệm về bài tập hoá hoc. - 5
1.2.Tac dung của bai tập hoá hoc - 5
1.3.Cac dang của bài tập hoá hoc - 7
1.4.Thife trạng giải bài tập của sinh viên Hoá 3 DHSP - 7
Chương2: PHAN UNG OXIHOA-KHU. 2.1.Lý thuyết về phan ứng oxihoá -khử - l4 2.1.1 Sổ OxiHiOá.~ ~~-==~========~===>=======rexerreeesee.eeeeeeeee l4 2.1.2 Phản ứng oxihod-khil. - l6 2.1.3 Điều kiện để phan ứng oxihoá-khử xảy ra - -16
2.2 Phân loại phan ứng oxihod-khit - 17
2.3 Cân bằng phan ứng oxihod-khit -~ ~ ========= I§ 2.3.1 Phương pháp cân bằng electron - 18
2.3.2 Phương pháp cân bằng ion —clectron - 20
2.3.3 Một số trường hợp đặc biét - 23
2.4 Một số dang bài toán về phan ứng oxihoá-khử trong dung dich. 28
2.4.1 Toán về hai kim loại tác dung với MOL axit - 28
2.4.2 Toán về hai kim loại tác dụng với hỗn hap hai axit -3]
2.4.3 Toán về hỗn hợp hai kim loại lan lượt tác dụng với axit,baz. -33
2.4.4 Toán về hai kim loại A, B cho vào dung dịch chứa hai ton kim loại = C"*,D"* 37
Trang 1
Trang 4Luận văn tốt tghiệp
Chương3 : ĐIỆN PHAN.
3.1 Lý thuyết về sự điện phin. - 40
3.1.1 Định nghĩa -~-== ~~=~~===x==~====x=r=r======r=======r=er 40
3.1.2 Điện phân nóng chiy - 40 3.1.3 Điện phần dung dich. - -4]
3.2 Định luật Faraday -<<= -<<==ee=eee=e===eesee=====ee ==.
3.3 Một số dang bài toán điện phiin. - 45
3.3.1 Bài toán về điện phân dung dich chứa hai ion kim loại -45 3.3.2 Bài toán về dự đoán quá trình điện phân dựa
trên lượng san phẩm thoát ra ở điện cực -= - 46
Chương 4: KẾT LUẬN.
4.1 Những kết luận rút ra từ luận van. - 514.2 Dé suất va kiến nghị. -~-~ =-=-~=============================== 51
TALLIEU THAM KHẢO
CAC KÝ HIỆU TRONG LUẬN VAN.
| CTCT : công thức cấu tao
2 CTPT : công thức phân tử
3 ĐHSP : Đại học sư phạm
4 dpdd : điện phân dung dich
5 dpne : điện phân nóng chay
6 DS : đáp số
7.e: electron.
8 hh: hỗn hợp.
9.KI.: kim loại
I0 PTCS : phổ thông cơ sở
I1 PTTH : phổ thông trung học
12 nì.n.x : mang ngăn xốp.
13 SV: sinh viên.
Trang 2
Trang 5Luận văn tốt nghiệp
1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Xã hôi ngày càng hiện đại , nén khoa hoc kỹ thuât ngày càng phát triển
mạnh mẽ, đòi hỏi con người cẩn phải được giáo dục tốt hơn để thích ứng nhu
cầu ngày càng phức tap và đa dạng cũng như để sử dụng những tiện nghi vật
chất do thành tựu khoa học kỹ thuật đem lại
Nền giáo dục nước ta đang từng bước chuyển biến Nghi quyết T.W lần thứ
IV khóa VII vé “tiếp tục đổi mới sự nghiệp giáo duc và đào tạo ~ đã khẳng
định : "muốn đào tao được những con người tự chủ , năng động , sáng tạo thì
phương pháp giáo dục phải hướng đến việc khơi dậy rèn luyện ky năng nghĩ
và làm một cách tự chủ ".Sự khẳng định này hết sức đúng đắn và phù hợp
với yêu cầu xã hội Việt Nam hiện nay
Đối với nghề thay giáo -nghể đào tạo con người thông qua việc truyền thụ kiến thức ,kỹ năng ,kỹ xảo Người thầy phải có những năng lực sư phạm cần thiết Thực tế , công tác đào tạo giáo viên ở trường Đại Học Sư Pham vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu cung cấp hé thống những tri thức và ky năng nghề
nghiệp Trong chương trình đào tạo, nội dung rèn luyện cho sinh viên còn
thiên về lý thuyết
Hoá học là bộ môn khoa học tự nhiên trong đó bài tập là khâu cơ bản có
tác dung làm rổ và mở rộng kiến thức nhưng việc giải bài tập đối với học sinh
còn gặp nhiều khó khăn do việc không biết áp dụng các kiến thức đã học và
không nắm được cách giải các dạng bài tập Bên cạnh đó ,bài tập trong sách
giáo khoa còn rất ít vàchỉ ở mức độ đơn giản ,bài tập trong sách tham khảo thì
không hệ thống được các dang bài tập và không hướng dẫn cặn kẽ cách giải
đối với từng trường hợp Hơn nưã đối với các giáo viên tương lai ,ngoài việc
phải cung cấp hệ thông kiến thức còn phải trang bị cho họ những kỹ năng cơ
bản về nghiệp vụ như kỹ năng chuẩn bị bài giảng ,kỹ năng giải bài tập, kỹ
năng sử dụng bài tập v.v Các kỹ năng này rất cần thiết đối với sinh viên
khoa Hoá trong việc chuẩn bị cho công tác giảng dạy sau này
Xuất phát từ những yêu cầu trên ,chúng tôi đã chon dé tài “bài tập hóa
học về phan ứng oxihóa-khử và điện phan”
II MỤC DICH VÀ NHIỆM VỤ CUA ĐỀ TÀI:
1.Mục đích :
- Nâng cao kiến thức hiểu biết về bài tập và hệ thống bài tập hoá học
- Rèn luyện kỹ nang giải và sử dụng một số dạng bài tap hoá học ở
PTTH.
- Góp phan nâng cao chất lượng giảng day cud bộ môn hoá học
Trang 3
Trang 6Luận văn tốt nghiép
2.Nhiệm vụ :
- _ Nghiên cứu hệ thống lý luận về bài tập hoá học
- Điều tra thực trạng cua sinh viên Hoá 3 về nắm vững lý thuyết và
khả nang cân bằng phan ứng oxihoá-khử
- Hệ thống lại kiến thức và vận dụng những hiểu biết ,kinh nghiệm đi
sâu vào nghiên cứu cách giải và sử dụng một số dạng bài tập hoá học về phản
ứng oxihoá-khử và sự điện phân
I KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHEN CUU!
1 Khách thể: nghiên cứu quá trình day và học môn hoá ở trường DHSP
2 Đối tượng nghiên cứu : việc phân loại , hệ thống kiến thức ,cách giải một
số dang bài tập hoá học ở phổ thông
IV GIÁ THUYẾT KHOA HỌC:
Nếu hệ thống phân loại hợp lý ,biết cách giải và sử dụng một số dạng
bài tập hoá học ở PTTH sẽ góp phần nâng cao chất lượng day và học môn hoá
ở PTTH và ở trường ĐHSP
V PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CUU:
- Đọc và nghiên cứu các tài liệu liên quan đến dé tài
- Đọc và sưu tầm các dạng bài tập và phương pháp giải bài tập
- Phân tích và hệ thống các cách giải và sử dụng một số dạng bài tập
- Thực nghiệm điều tra
- Tổng kết.
Trung 4
Trang 7Luận văn tốt nghiệp
Chương]: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIEN CUA VẤN ĐỀ
NGHIÊN CUU.
1.1 KHÁI NIỆM BÀI TẬP HÓA HOC:
Sau khi truyền thụ kiến thức cho học sinh , giáo viên chỉ có thể an tâm
được khi học sinh thật sự hiểu biết bài và biết vận dụng những kiến thức đã
học để làm bài tập mà mình đưa ra
Vậy bài tập hoá hoc là một hình thức vận dụng những điều đã hoc để
giải quyết nhiệm vụ đề ra.
Nội dung của bài tập hoá học phải chứa đựng các kiến thức trọng tâm ở
bài giảng nhưng ở mức độ khác nhau Bài tập hoá học có thể là những câuhỏi đơn giản không cần phải tính toán hoặc là một bài toán tổng hợp đòi hỏihọc sinh phải vận dụng những kiến thức cả về hoá học lẫn toán học Hoặc có
những bài tập chỉ yêu cầu học sinh kiểm định lại (bài tập trắc nghiệm )
nhưng cũng có khi chỉ là câu gợi ý nhỏ bất buộc học sinh phai suy luận dựa
trên những kiến thức vừa học được Tuỳ theo mục đích sử dụng mà bài tậpđược xây dựng dưới nhiều hình thức và nội dung khác nhau
1.2 TÁC DUNG CUA BÀI TẬP HOÁ HỌC :
Giáo viên bằng nhiều cách có thể kiểm tra trình độ nhận thức của học
sinh Một trong những phương pháp được xem là tích cực nhất là thông qua việc ra các bài tập cho học sinh làm , bởi vì bài tập hoá học có các tác dung
lớn sau :
a, Làm rổ và khắc sâu kiến thức học sinh :bài tập giúp học sinh nhớ lại
và hiểu rõ hơn nội dung của bài học như là nhớ lại tính chất hoá học của các
chất , các phương trình phản ứng diễn ra ,hiểu sâu hơn vé các nguyên lý vàđịnh luật hoá học Những kiến thức nào chưa nấm vững , thông qua việc giải
bài tập ,học sinh sẽ hiểu cặn kẽ hơn Ngoài ra ,viéc giải bài tập hoá học cũng
giúp cho học sinh ôn lại các kiến thức về các môn học khác nhau như : toán,
lý ,sinh
Ví du : Sau khi học bài anken ,giáo viên đưa ra bài tap như sau :
Dẫn luồng khí etylen vào dung dịch nước brom có màu nâu đỏ , ta thấydung dịch nước brôm bị mất mầu và khối lượng cuả dung dịch nước brôm tăng
lên Hãy giải thích hiện tượng trên
Dé giải được bài này,học sinh phải nhớ lại tinh chất hoá học của anken
sbrôm tổn tại ở dang nào thì có mau nâu đỏ và học sinh biết được là khi tham
gia phản ứng cộng với brôm tạo ra sản phẩm được git lại trong bình nên khối
lượng tăng lên của bình chính là khối lượng của etylen
b Hệ thống kiến thức : phần lớn các bài tập hóa học đòi hỏi học sinh
phải vận dụng tổng hợp các kiến thức của nhiều phần trong bài hoặc kiến
thức của bài trước và bài sau Đối với loại bài tập tổng hợp này ,học sinh phải
Trang Š
Trang 8Luận văn tốt nghiệp _
huy động vốn kiến thức của nhiều chương ,nhiều bộ môn Ngoài ra ,nó còn
có tác dụng quan trọng là giúp học sinh ôn lại các kiến thức cũ.
Ví dụ :sau khi học xong phần Hydrocacbon không no , giáo viên cho học
sinh bài tập như sau :
Bằng phương pháp hóa học, hãy nhận biết các chất sau :mêtan ,etylen ,
axetylen
Dé giải bai tập này, học sinh cẩn nhớ lại tính chất hóa hoc cud
hydrocacbon no, hydrocacbon không no Đặc biệt là các phản ứng xảy ra có
kèm theo các hiện tượng mà mắt thường nhìn thấy được.
c Cung cấp kiến thức mới : một số bài tập ngoài nhiệm vụ củng cố kiến
thức đã học còn có tác dụng mở rộng sự hiểu biết của học sinh một cách sinh
động, phong phú vé các vấn dé thực tiễn đời sống và sản xuất
Ví dự: sau khi học xong bài axitcacboxylic, giáoviên cho học sinh bổ túc
chuỗi phản ứng sau:
Tinh bột — rượu etylic > andehit axetic > axit axetic.
Giáo viên giảng giải thêm axit axetic là thành phần chính của giấm ăn.
Nội dung bài này rất gần gũi với đời sống thực tế, tạo sinh động, hứng thú cho
học sinh trong quá trình tìm hiểu và giải bài tập.
đ Bài tập hoá học còn có tác dung rèn luyện một số kỳ năng, kỹ xảo
nu
- Lập công thức, cân bằng phương trình
- Tính theo công thức và phương trình
- Các tính toán đại số; giải phương trình bậc 1,2; giải hệ phương trình
- Kỹ năng giải từng dạng bài tập hóa học khác nhau.
Trong quá trình giải bài tập học sinh đã tự rèn luyện cho mình các kỹ năng trên cùng với thủ thuật tính toán
Nhờ việc thường xuyên giải bài tập lâu dần học sinh sẽ nhớ và các kỹ năng đó sẽ dan din phát triển thành các kỹ xảo giúp học sinh ứng xử nhanh
trước các tình huống
e Phát triển t duy: phân tích tổng hợp, quy nạp, diễn dịch, loại suy
Đối với các bài tập có nhiều điểm gút, học sinh bắt buột phải tìm tòi,
suy luận dé cuối cùng tìm ra phương pháp giải Để đạt được mục đích đó, học
sinh phải biết sử dụng và kết hợp nhiều thao tác tư duy như : phân tích tổng
hợp, quy nạp, điển dịch, loại suy Nhờ vậy mà tư duy của học sinh được phát
triển và năng lực làm việc của học sinh được nâng cao.
J, Giáo duc dao đức tự tong:
Thông qua việc giải bài tập , hoc sinh rèn luyện tinh kiên nhẫn, tính cẩn
thận tính sáng tạo khi xử lý các vấn để xảy ra.
Trang 6
Trang 9Luận vấn tốt nghiệp `
Mặt khác ,việc giải bài tập hóa học thường xuyên cũng góp phần rèn
luyện cho học sinh tinh than kỷ luật, tính tự kiểm chế, cách suy nghĩ và trình
bày chính xác khoa học, qua đó nâng cao lòng yêu thích bộ môn.
1.3 CÁC DẠNG BÀI TẬP HÓA HỌC :
a.Khi nghiên cứu về việc phân loại bài tập hoá học ở phổ thông có các
cách phân loại như sau:
- Bài tập lý thuyết (không có tiến hành thí nghiêm) : bao gồm hai loại:
+ Bài tập định tính (không có tính toán ).
+ Bài tập định lượng (có tính toán ).
- Bài tập thực nghiệm (có tiến hành thí nghiệm).
b Dua vào nội dung của bài tập hoá học: gồm có:
- Bài tập hóa đại cương.
- Bài tập hóa vô cơ.
- Bài tập hóa hữu cơ sả”,
c Dựa vào đặc điểm về phương'giải bài tap hóa học :
- Câng bằng phương trình phản ứng
- Nhận biết
Tách các chất ra khỏi hỗn hợp.
- Viết chuỗi phản ứng, diéu chế.
- Tinh theo công thức và phương trình.
Mỗi cách phân loại có những ưu điểm riêng của nó Tuỳ từng trường
hợp cu thể mà giáo viên sử dụng hệ thống phân loại này hay hệ thống phân
Câu |: định nghĩa phan ứng oxihóa-khử , chất oxihóa , chất khử , hóa trình
oxihóa , hóa trình khử Có cách nào để ghi nhớ các định nghĩa trên
Trang 7
Trang 10¬ Luận văn tốt nghiệp
Cau 2 : định nghĩa số oxihóa tính số oxihóa trung bình và số oxihóa thực
của Cr trong natripeoxidicromat : Na;Cr;O;;
Q—=
O—=Ð oO O
Na— O- “Cr-O— O—Cí O —Na
ố—Ò o—o
Giải thích vì sao có sự khác nhau giữa hai kết quả trên
Cau 3: cân bing các phản ứng oxihóa-khử sau bằng phương pháp cân bằng
e , chỉ rõ chất khử và chất oxihóa :
a FeSO, + KMnO, + H;SO, > Fe;(SO,) + K;SO, + MnSÔ+H;O
c FeS; + HNO; —› Fe,(SO,); + NO; † + H,SO, + H;ạO
d Fe,O, + H,SO, => Fea(SO,); + SO;† + HạO
e R—C H=C- R + KMnO, +H;SO, -› RCOOH + R— C—CH;
b Tiến hành kiểm tra :
Đối tượng kiểm tra : SV lớp hóa 3 khóa học 1996 - 2000
Trang 11luận văn tốt nghiệp
| - Quá trình oxihóa , quá trình khử
* Cách ghi nhớ các định nghĩa trên
Thiếu sót mà SV mắc phải trong phần này là không ghi dấu( cộng hoặc trừ)
trước số oxihóa, khi xác định số oxihóa trung bình và số oxihóa thực tế của Cr
trong natripeoxidicromat với số lượng là 12 bài ( chiếm 14,6 % )
* Nhận xé: : đổi với những câu thuần túy về lý thuyết thi SV nấm được nhưng
khi áp dụng vào để tính số oxihóa , xác định khả năng oxihóa - khử của 1 chất
„ giải thích sự khác biệt giữa số oxihóa trung bình và số oxihóa thực tế, cách
xác định khả năng oxihóa - khử của | chất thì chỉ có 1 số ít SV giải đáp được
những yêu cầu trên Diéu đó có thể do 2 lí do sau :
- Sinh viên chỉ tiếp thu 1 cách máy móc phần lý thuyết mà không tìm tòi ,
nghiên cứu để hiểu sâu hơn , suy rộng ra nhiều vấn để
- Khi học ở phổ thông , kiến thức mà SV tiếp thu được còn quá sơ sài ,
không chuyên sâu Khi học ở đại học thì lại không được ôn luyện và mở rộng thêm
Trang 12_ Luận vin tốt nghiệp
| Không đem hệ số 2 ra trước
.~ Nhằm lẫn số oxihóa của C trong - CH;OH với
số oxihóa trung bình (ghi nhầm : CạHOH)
*FeS, + HNO, -> Fe;(SO,) + NO; T+ HạO
2FeS; - 30e = 2Fe + 4S
Thiếu hệ số 2 đối với bán phản ứng (1)
Không rang buộc hệ số giữa Fe và S(số nguyên tử S phải gấp đôi số nguyên tử Fe trong
phân tử FeS; ).
Không nhận ra S có sự thay đổi số oxihóa
31,7
*Fe,O, + H;SO, -> Fez(SO¿) + SO, T+ H;O
- Nội dung _ Phẩntrăm (%).
- Bài giải đúng 12,2
- Đổi với bán phan ứng:
+ | +3 2x Fe - 2(3x-2y) = 2xFe
Thiếu hệ số 2 hoặc hệ số x
Trang 10
Trang 13Luận văn tốt nghiệp —
- Không nhận ra sự thay đổi số oxihóa từ 2
nguyên tC có số oxihóa khác nhau (C~» C 7 8,5
Phan tram (%
11
Những sai sót chung trong quá trình cân bằng các phản ứng oxihóa-khử trên
là:
Không xác định số oxihóa trước khi cân bằng
- Nhằm số oxihóa với điện tích
- Không ghi số oxihóa ngay trên đỉnh đầu của
- Trong cân bằng , SV còn những sai sót nhỏ như không đem hệ số ra đằng
trước trong các bán phản ứng , có những sai cơ bản như xác định sai sốoxihóa đặc biệt là trong hợp chất hữu cơ
- SV còn gặp nhiều khó khăn khi cân bằng phản ứng oxihóa-khử hữu cơ ,
phản ứng oxihóa-khử phức tạp
- Đa số SV không thận trọng khi làm bài
Trang 1]
Trang 14Luận văn tốt nghiệ
Trang 12
Trang 15Luận văn tất nghiệp —
Chương 2 :PHÁN UNG OXIHÓA —KHỬ.
2.1 LY THUYẾT VỀ PHAN UNG OXIHÓA- KHỦ:
2.1.1 Số oxihóa:
L Khát niệm :
Số oxihóa là điện tích của nguyên tử trong phân tử nếu giả định rằng các
cập e dùng chung chuyển hẳn về nguyên tử có độ âm điện lớn hơn ( nghĩa
là nếu phân tử có liên kết ion )
| Côngthức | Lọailiênkết | Mức độ chuyển | Số oxihóa |
- Trong một phân tử , tổng số oxi hóa của nguyên tử bằng 0.
* Riêng với hợp chất hữu cơ , có hai cách xác định số oxihóa :
Cách 1: xác định số oxihóa trung bình của C hoặc tổng số oxihóa
(Ssoh) ot Sev vào CTPT
Cách 2: xác định từng số oxihóa của từng nguyên tử C dựavào CTPT
với các tính chất như sau:
- Bỏ qua liên kết với nguyên tử cùng loại
- Liên kết với nguyên tử có độ âm điện lớn hơn (mũi tên ra) thì số oxihóa
là +l: +2: +3 ứng với liên kết đơn, liên kết đôi , liên kết ba
- Liên kết với nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn (mũi tên vào ) thì số
oxihóa là -I ,-2, -3 ứng với liên kết đơn, liên kết đôi , liên kết ba
Trung 14
Trang 16Luận văn tốt nghiệp
Trang 17Luận văn tối nghiệp
2.1.2 Phản ứng oxihóa-khử :
1 Sự ovihóa, sự khử :
“Quan niệm ở PTCS wan niệm ở PTTH_
'S§ựoxihóa | Sự kết hợp oxi vào | Quá trình nhường ¢ của nguyên tố trong |
một chất một chất (làm tang số oxihóa) ¬ |
' Sự khử Sự lấy oxi của một Quá trình nhân e của nguyên tố trong |
| | chất | một chất (lam giảm số oxihóa)
Chất oxihóa | Chất cung cấp oxi Chất có nguyên tố nhận e (số oxi hóa |
Phản ứng oxihóa-khử là phản ứng trong đó có sự biến đổi số oxihóa của
các nguyên tố (thường kèm theo sự dịch chuyển e từ nguyên tố này
sang nguyên tố khác)
3.Chat oxihóa , chất khử:
Chất oxihóa là chất nhận e
Chất khử là chất nhường e
* Cách ghi nhớ các định nghĩa trên :
* khử cho - o nhận ” hoặc “ khử cho tăng -o nhận giẩm ”
với olà oxihóa.
2.1.3 Điều kiện để phan ứng oxihóa -khử xảy ra:
* Phan ứng oxihóa-khử xảy ra khi tạo ra chất oxihóa và chất khử yếu
hơn chất oxihóa và chất khổ ban dau
OXuum, + Khen = Ox yếu * Khye,
Ví dụ: Fe + Cu” = Fe*+ Cu.
Phản ứng oxihóa-khử trên xảy ra vì chất khử Fe tạo ra chất khử Cu
yếu hơn nó, chất oxihóa Cu” tạo ra chất oxihóa Fe”*yếu hơn nó.
* Độ mạnh của các cặp oxihóa-khử liên hợp (trong dung môi là H;O) :
Để biết một số phan ứng oxihóa khử có xảy ra được hay không , ta cẩn
biết độ mạnh tương đối của các cặp chất oxihóa-khử :
Tính oxihóa của ion kim loại tăng
La’ K* Bà" Na" Mg** Al! Mn?" Zn** Cr" Ee** NẺ" Sa”! Pb?* Fe" 3H" Cú?" Fe" Hg * A£` Hạ?" POS Au
———- —o-— 4 —#®e+——v 6 ®e——®e——t+——-t+—-® 6 0 0 nD
Li K Ba Na Mg Al Mn Zn Cr Fe NỈ Sn Po Ve Hy Cu Peo" Hg Ag Hg Pt Au
Tinh khử của kim loại giảm
Trang 16
Trang 18Luận văn tốt nghigp _
"Chi ý :
1 Các kim loại kiểm ( Na, K Li, ) và một số kim loại kiểm thổ (Ca,Ba )
mặc dù là những kim loại hoạt động mạnh , trên nguyên tắc có thể khử được
kim loại đứng sau Nhưng trên thực tế, khi cho các kim loại kiểm và kim loại
kiểm thổ nói trên vào dung dịch muối M°* , chúng khử H;O để tạo thành Hy và bazơ Sau đó bazơ sẽ tác dụng với M°" tạo ra hidroxit kết tủa.
Ví dụ : Cho Na vào dung địch FeSO; , không có phản ứng giữa Na
và Ie*" mà thực tế là :
2Na +2H;O = 2NaOH + H;†
FeSO, + 2 NaOH = Fe(OH);‡ + Na;SO,
Riêng trường hợp với Mg , dà cùng chung nhóm với Ca và Ba , nhưng Mg
vẫn có thể khử được các ion kim loại khác nhờ Mg phản ứng châm với HạO
2 Trong dãy điện hóa trên , ngoài cặp M"*/M còn có thể có những cập khác
như Fe*/Fe** ,Cu°**/Cu* Tùy vào vị trí tương đối của các cặp này so với
cap M"*/M, ta cũng có thể dự đoán phan ứng có thể xảy ra hay không
Ví dụ : đựa vào cặp Fe**/Fe và Ie”"/Ee°"
2 34
Ke" Fe" „
Fe Fe*'
Ta có phan ứng : Fe + Fe’ = FeTM*
Bởi vì : Fe có tính khử mạnh hơn Fe®’ va Fe`* có tính oxihóa
mạnh hơn Fe”.
Ngoài ra, người ta còn có thể dựa vào thế điện cực tiêu chuẩn để dự đoán
chiéu của phan ứng oxihóa khử xảy ra trong dung môi là HạO
2.2 PHAN LOẠI PHAN UNG OXIHÓA - KHU :
1 Phan ứng oxihóa -kh thông thường : chất oxihóa và chất khử thuộc 2
phân tử khác nhau `
” ot
Vidu: 4NHy + 50; =,4NO + 610
(chất khử) (chất oxihóa)
2 Phan ứng tự oxihóa- khử : chỉ có 1 nguyên tố trong cùng 1 chất thay đổi
số oxihóa ( 1 chất vừa đóng vai trò chất khử vừa đóng vai trò là chất oxihóa)
° <2 74
Vidu: 3S + 6KOH = 2K,S +K;SO,+ 3HạO,
3 Phan ứng oxihóa- khử nội phân tử : Chất khử và chất oxihóa là những
nguyên tử khác loại cùng nằm trong cùng | chất (có 2 nguyên tố thay đổi số
oxihóa trong cùng | chất)
+5 “4
Vidu: 2 KCIOy = 2KCI + 3O;.
Trang 17
Trang 19_ Luận văn tốt nghiệp `
4 Phản ứng oxihóa — khử có axit tham gia là môi trường :
Ví du : 2 FeS: + 30 HNO; = Fe,(SO,); + 30 NO,t+ H,SO,
2.3 CÂN BANG PHAN UNG OXIHÓA - KHU :
2.3.1 Phương pháp cân bằng electron:
Phương pháp này đựa vào sự bảo toàn e , nghĩa là tổng số e của chất khử cho
Viết sơ đồ phản ứng với các chất tham gia T
Xác định số oxihóa thay đổi |
_Cân bằng e : nhân hệ số để : tổng số e cho = tổng số e nhậ
Cân bằng nguyên tố , nói chung theo thứ tự :
1 Kim loại (ion đương) 3 Chất tạo môi trường
| 2 Gốc axit(ionâm) 4 H;O( để cân bằng hidro)
Kiểm soát số nguyên tử oxi ở 2 vế ( phải bằng nhau)
Trung 18
Trang 20Luận văn tốt nghiệp
Ví dụ : Cân bằng phản ứng oxihóa - khử sau :
KMnO, + HCI ->Clạ + MnCl, + KCI + H,O
2KMnO, + 16 HCI = SCI, T + 2MnCl; + 2KCI + 8 H;O
Bước 5: cân bằng oxi
* Uu điểm của phương pháp cân bằng e :Nói lên được bản chất của phan ứng oxihóa- khử :
- Don giản, xác định được ngay chất oxihóa, chất khử
- Dang cho mọi phan ứng trong dung dịch hay không trong dung địch
* Khuyết điểm :
Đối với phản ứng không cho biết sản phẩm , khó xác định số oxihóa của
nguyên tố thì cân bằng theo phương pháp này gặp nhiều khó khan.
Bài tập : cân bằng phan ứng oxihóa - khử sau bằng phương pháp cân
bằng e :
1 AI + HNO, —> AI(NO;),; + NH,NO: + HO.
3 HạS + HNO;— NO +S+ HO.
Š K;MnO, + HO -> MnO, + KMnO, + KOH
7 Fe,O, + HCl — FeCl, + FeCl, + HạO.
Trang 19
Trang 21_ Luận văn tốt nghiệp
2.3.2 Phương pháp cân bằng ion - electron :
Cân bằng theo 5 bước :
Các | Cách tiến hành |
bước Da ˆˆ ˆ — —
1 Tach ion , xác định các nguyên tố có số oxihóa thay đổi và dế
các bán phan ứng oxihóa-khử dưới dạng ion.
th» Cân bằng các bán phan ứng :
* Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở 2 vế của bán
phản ứng :
- Thêm H* hoặc OH.
- Thêm H;O để cân bằng số nguyên tử hidro.
- Kiểm soát số nguyên tử oxi ở 2 vế (phải bằng nhau).
* Cân bằng điện tích : thêm e vào mỗi bán phản ứng để cân
bằng điện tích
Cân bằng e : nhân hệ số để : tổng số e cho bằng tổng số e nhận
Cộng các bán phản ting , ta có phương trình ion thu gon |Chuyển phương trình ion thu gọn thành phương trình ion day đủ
và phương trình phân tử ( cộng vào 2 vế những lượng như nhau
các cation,anion.)
-Sau đây là một số ví dụ cụ thể :
a.Phan ứng oxihóa — khử có axit tham gia :
Về nào thừa oxi thì thêm H* tạo ra H,0.
Vế nào thiểu oxi thì thêm HO tạo ra H`.
Ví du : cân bằng phản ứng oxihóa- khử sau bằng phương pháp cân bằng electron:
ion-KMnO, + KNO; +H,SO,-—> MnSO, + KNO, + K;SO, + H;O.
Bước | : K” + MnO, + K* + NO; + 2 H + SO; > MnỶ* + SO} + K* + NO} +2
K!+SƠ/+HO
MnO, -> Mn’
NO; => NO;
Bước 2: Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố :
MnO, -> Mn: vế trái thừa oxi nên thêm H" tạo ra HạO.
NO; -› NO:: vế phải thừa oxi nên thêm HO tạo HẺ
Đồng thời cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tổ và cân bằng điện tích ,
ta được :
MnO; + §H' + Se = Mn* + 4H,0
NO; + HO - 2e NƠ; + 2H'.
Trung 20
Trang 22Luận văn tốt nghiệp —
Bước 3 : Cân bằng e :
2x | MnO; + §H' + Se = Mn” + 4H;O
5x NO; + HạO - 2e = NO, + 2H’.
Bước 4 : Ta có :
2MnOy + I6H*+10e = 2Mn”' + §H:O.
5NO +5H,0 ~ 10e = SNO; + 10H’
2 MnO; + SNOv+ 16H* + SH;O =2Mn* +5NOY+ 10H"
+ 8H,0.
Giản ước H' va HạO ở 2 vế, ta có :
2MnO; + SNOy + 6H" = 2Mn”* + #NOY + 3 HạO.
Bước 5: thêm vào mỗi vế : 7K* và 3 SƠï, ta được :
2K' + 2MnOr + 5K* + 5NƠ; + 6H* + 3SƠ¿ = 2 Mn”
+ 2SO%+ 5K* + 5NOIï + 2K' + SO; + 3H;O.
hay :2 KMnO, + SKNO, + 3H;SO, = 2 MnSO, + 5 KNO;
* Bai tập : cân bằng các phan ứng oxihóa - khử sau bằng phương pháp cân
bằng ion- electron:
3 KMnO, +FeSO, + HạSO, — Fe;(SO¿); + K;SO; + MnSO, + HO.
5 MnO, + K;MnO; + H;SO; — KMnO, + MnSO, + K,SO,; + HạO.
b Phản ứng có kiểm tham gia :
Vé nào thừa oxi thì thêm H;O tạo ra OH >
Vế nào thiếu oxi thì thêm OH Tạo ra H;O.
Ví dụ : NaCrO, + Br; + NaOH — Na;CrO, + NaBr + HO.
Bước 1: Nat + CrƠ + Br; + Na‘ + OH 2Na* + CrO; +Na'"
, + Br +H;O
CrO; -> Croy
Br — 2Br
Bước 2: cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố :
CrOy —> CrO{”: vế trái thiếu oxi nên thêm OHTạo H;O.
Br > 2Br
Đồng thời cân bằng điện tích , ta được :
CrO; + 4OH”- 3e = CrO, + 2H;O
Br; + 2e = 2Br Bước 3: cân bằng c :
2x | CrO; + 40H - 3e = CrO¿ + 2H;O
3x Br + 2c = 2Br
Trang 21
Trang 23Luận văn tốt nghiệp
Bước 4 : ta có : : `
2CrO; + 8OH - 6e = 2CrƠ, + 4H;0
3Br + 6e = 6Br
2CrO; + 3Br + 8OH = 2CrƠï + 6Br + 44,0
Bước 5: Thêm vào mỗi vế 10 Na"
2Na* + 2CrƠO; + 3Br, + §Na' + 8OH = 4Na' + 2CrƠi.
+6Na'* + 6Br+ 4H,0
hay :2 NaCrO; + 3 Br, + 8 NaOH = 2 NaCrO, + 6NaBr + 4H;O.
* Bài tập : Cân bằng các phan ứng oxihóa- khử sau bằng phương pháp cân
bằng ion-e :
1 Na;SO, + KMnO, + NaOH — Na;SO, + K;MnO, + Na;MnO; +
HO.
3 Cr(SO¿;)i + Bro + NaOH -> Na;CrO; + NaBr + Na;SO, + HO
c Phan ứng có H;O tham gia :
Nếu sản phẩm sau phản ứng có axit tạo thành , ta cân bằng theo phản ứng
Có axil tham gia.
Nếu sản phẩm sau phản ứng có kiểm tạo thành , ta cân bằng theo phảnting có kiểm tham gia
Ví dụ : KMnO; + K;SO; + HạO — MnO, + K;SO; + KOH.
Bước 1: K* + MnO7+ 2K* + SO\“+ HạO MnO; + 2K* + SOI”
+
K*+OH_-MnO; — MnO,
soy — SOf
Bước 2 : Sau phản ứng có kiểm tạo thành nên ta cân bằng theo phan ứng
có kiểm tham gia
MnO; — MnO; : vế trái dư oxi nên thêm HạO tạo OH
SO} -› SOP: vế trái thiếu oxi nên thêm OH tao H;O.
Đồng thời cân bằng điện tích , ta được :
MnO; + 2H,0 + 3e = MnO; + 4OH”
SOY + 2OH"-2e = SO} + HạO
Bước 3;4 : 2x[MnO, + 2HO + 3e = MnO, + 4OH”~
3x | SOS + 2OH-2e = SO} + H;ạO
2 MnƠ; + 3SQ” + 6OH "+ 4H;O = 2MnO; + 3 SOI + 8OHTM
Giản ước OH và H;O, ta được :
2MnO; + 3 SO} + H;ạO = 2MnO; + 3SƠï+ 2OH”
Bước 5: Thêm 8 K* vào mỗi vế của phương trình , ta được :
2 K*+ 2MnO; + 6K”+ 3SOI + H,O = 2MnO; + 6KÌ+ 3SOŸ
+ 2K+2OH”
Trang 22
Trang 24_——_ Luận văn tốt nghiệp
Hay :2 KMnO, + 3K;SO; + H,O = 2MnO; + 3K;SO, + 2 KOH.
* Bài tập : cân bằng các phản ứng oxihóa- khử sau bằng phương pháp cân
bằng
ion-e:
1 KMnO, + KI + HạO => MnO, + I, + KOH.
2 KCIO, + SO, + H,O -> KCI + H;SO,
* Uu điểm của phương pháp cân bằng ion - e :
+ Không cần biết mức oxihóa của các nguyên tử nhưng vẫn xác định đượcchất oxihóa , chất khử ; dé dàng cân bằng những phản ứng khó xác định số
oxihóa của nguyên tố.
+ Thấy rổ vai trò của môi trường là chất tham gia tích cực vào toàn bộ quá
trình
* Khuuvết điểm :
Chi sử dụng với các phan ứng oxihóa-khử trong dung dich
2.3.3 Một số trường hợp đặc biệt :
1 Cân bằng phản ứng oxihóa-khử hữu cơ :
Đối với phản ứng oxihóa-khử hữu cơ , có 2 cách cân bằng :
Cách ! : Cân bằng theo nguyên tử C nào thay đổi số oxihóa
Cách 2: Cân bằng theo sự thay đổi số oxihóa trung bình của C
Ví dụ : Cân bằng phan ứng oxihóa-khử sau :
a.C;Hạ + KMnO, + H,O -> axit oxalic + MnO, + KOH.
Trang 25_ Iuận văn tốt nghiệp _
b CH-CH=CH; + KMnO; + H,O— CH y(CH~CH; + MnO; + KOH
Vậy ,ta có phương trình tổng quát :
3C;H¿ạ, +2KMnO,+ 48D = 3C;H„(OH); + 2MnO; +2KOH
c.CH<CE CH + KMnO, +KOH -> CHre COOK + K;CO, +MnO;+ HO
C,H, + KMnO, + KOH => é, 29H,O2K + K;CO, +MnO, + HạO
Số oxi hóa trung bình của 3 nguyên tử € sau phan ứng là : '/; (0 + 4)= +Âh
“43 “Ms 3x |3C - 8e =3C
+7 +4
Mn + 3e = Mn
Trang 24
Trang 26Luận văn tốt nghiệp _
+€ »
2x |2Cr +2x 3e = 2Cr Kết quả :
3 RCH;OH + 2 K;Cr;O; + 8 H;SO, = 3 RCOOH + 2 Cr;(SO,)›
Két qua :
€CịạH;;O,, + 24 H,SO, = 12CO; T + 24SO; T + 35H;O
Hai cách cân bằng trên đều có những ưu điểm và khuyết điểm riêng Tùy
phương trình phan ứng mà ta lựa chọn 1 trong hai cách cân bằng trên Cụ thể ;
- Đối với chất tham gia phản ứng có phân tử lượng lớn , có cấu tạo phức
tạp thì việc xác định số oxihóa trung bình sẽ dé dàng hơn, ta nên cân
bằng theo cách 2
- Còn đối với chất tham gia phản ứng có phân tử lượng nhỏ , dé dàng xác
định được số oxihóa thực của nguyên tử cacbon hoặc đối với phản ứng
dạng tổng quát , ta nên áp dụng cách cân bằng |
* Bài tập : cân bằng các phản ứng oxihóa-khử sau theo hai cách
1 CH=CH + KMnO, + H;SO; -> CO; + MnSO; + K;SO; + HO.
2 C;HsOH + KMnO, + H;SO; — CH:COOH + K;SO, + MnSO, + HO.
5 C;H;OH + 1; + NaOH — CHil + HCOONa + Nal + HạO.
4.H;C;O, + KMnO, + H;SO; ->CO; + MnSO; + K;SO; + HạO.
(axit oxalic) 4°
5.Cg HsNO, + Fe + H,O —› CgH;NH, + Fe:O,.
2.Phan ứng oxihóa- khử dang tổng quát :
Cân bằng theo các bước cân binge Yêu cầu : xác định đúng sự tăng hoặc giảm số oxihóa của các nguyên tố
Ví du : Cân bằng các phan ứng oxihóa-khử sau :
Trang 2Š