HOI PHONG INTRODUTION Phản ứng oxi hoá khử. a. những vấn đề cơ bản của phản ứng oxi hóa khử. 1. Quan niệm về phản ứng oxi hóa khử. * Theo quan niệm hóa học cổ điển: Phản ứng oxi hóa khử là phản ứng xảy ra giữa một chất cho oxi và một chất nhận oxi. Chất cho oxi là chất oxi hóa, chất nhận oxi là chất khử. Chất oxi hóa thì bị khử và chất khử bị oxi hóa. Tức là: Oxi hóa một chất là gắn thêm oxi vào chất đó.Chất oxi hóa là chất có chứa oxi và có thể nhờng oxi cho chất khác. - Khử oxi một chất là lấy oxi của chất đó. Chất khử oxi là chất có ái lực với oxi và có thể lấy oxi của chất khác. ví dụ: Fe 2 O 3 + 3CO 2Fe + 3CO 2 . Phản ứng trên đợc coi là phản ứng oxi hóa CO thành CO 2 với chất oxi hóa là chất Fe 2 O 3 . Ngợc lại, đợc coi là phản ứng khử oxi của Fe 2 O 3 với chất khẳ là CO. * Phản ứng oxi hóa khử theo thuyêt nguyên tử: Xét hai phản ứng: 4Na + O 2 2Na 2 O (1). 2Na + Cl 2 2NaCl (2). Hóa học hiện đại giải thích cơ chế hình thành phản ứng nh sau: + 2 -2 2Na 2Na 2 Na O + 2e O e O + +1 1 Na + 1e NaCl + 1e Cl Na Cl Cả hai phản ứng trên đều do nguyên tử Na nhờng electron để thành ion Na +1 , oxi ở (1) và clo ở (2) nhận electron để trở thành ion O 2 và Cl 1 . Các ion này tích điện tráI dấu nên hút nhau bằng lực hút tĩnh điện tạo thành Na 2 O và NaCl. Theo hóa học cổ điển thì chỉ có (1) là phản ứng oxi hóa khử. Theo thuyết nguyên tử thì cơ chế của hai phản ứng trên hoàn toàn giống nhau: 1 nguyên tố cho e là Na và 1 nguyên tố nhận e là oxi và clo, nên (2) cũng là phản ứng oxi hóa khử dù trong (2) không có oxi. Vậy theo thuyết nguyên tử thì phản ứng oxi hóa khử là phản ứng xảy ra giữa một nguyên tố cho e và 1 nguyên tố nhận e. Chất cho e thì bị oxi hoá nên nó là chất khử. Chất nhận e thì bị khử nên nó là chất oxi hóa. Ngày nay, phản ứng oxi hóa không còn ràng buộc với nguyên tố oxi nữa. * Phản ứng oxi hóa theo số oxi hóa: Một nguyên tố có thể bị oxi hóa sơ lợt , mạnh hơn và mãnh liệt. Ví dụ: Fe bị oxi hóa sơ lợt thành FeO Fe bị oxi hóa mạnh hơn thành Fe 3 O 4 . Fe bị oxi hóa rất mãnh liệt thành Fe 2 O 3 . Lu ý: Fe 3 O 4 là oxit sắt từ và đợc xem nh là hổn hợp của hai oxit FeO và Fe 2 O 3 hay muối của sắt II của axit feric: Fe(FeO 2 ) 2 . Ngợc lại: N 2 O 5 bị oxi hóa sơ lợt thành NO 2 . N 2 O 5 bị oxi hóa mạnh hơn thành NO. N 2 O 5 bị oxi hóa mãnh liệt thành N 2 . Vậy để định mức oxi hóa khử của một nguyên tố ngời ta đa ra đại lợng đặc trng là số oxi hóa. 2. Khái niệm và cách xác định số oxi hóa. * Khái niệm: Số oxi hóa của một nguyên tố là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó nếu giả thiết liên kết trong phân tử đó là liên kết ion. Số oxi hóa của một nguyên tố là điện tích quy ớc xuất hiện ở nguyên tử nếu nh cặp electron dùng chung hoàn toàn chuyển sang nguyên tố âm điện hơn: H : Cl H + Cl . Cặp electron dùng chung lệch hẳn về phía nguyên tử Cl làm cho Cl d 1e số oxi hóa của nguyên tử Cl là -1 và của nguyên tử H là +1. Số oxi hóa là khái niệm quy ớc, nó không phản ánh sự phân bố thực điện tích giữa các nguyên tử. Các phép tính cơ lợng tử cho thấy rằng ngay cả các tinh thể của phân tử kiểu liên kết ion cũng có một phần liên kết cộng hóa trị: Ví dụ: Trongphân tử NaCl 80% là liên kết ion và điện tích thực đợc phân bố nh sau: Na 0,8+ Cl 0,8 chứ không phải Na 1+ Cl 1 Trong hợp chất cộng hóa trị phân cực, điện tích thức của các nguyên tử còn nhỏ hơn rất nhiều. Khi tăng hóa trị của các nguyên tố thì % liên kết ion giảm, liên kết cộng hóa trị tăng. * Cách xác định số oxi hoá: + ở các đơn chất số oxi hóa bằng 0: H 0 2 , N 0 2 , Na 0 , Ca 0 . Cặp electron dùng chung nằm giữa hai hạt nhân của nguyên tử. 1 HOI PHONG INTRODUTION + Số oxi hóa của các ion kim loại luôn có giá trị dơng. Trong các hợp chất liên kết ion số oxi hóa của kim loại bằng điện tích ion của chúng: 1 +2 +3 2 4 4 3 , Fe , Al ( )K Cl SO SO + + Trong hợp chất với phi kim số oxi hóa của hiđro trong đa số hợp chất luôn là +1. 1 +1 2 , HH I O + Trừ các hiđrua: 1 +2 2 , CaNa H H + + Số oxi hóa của oxi trong các hợp chất ( trừ peoxit, supeoxit và hợp chất của nó với F) bằng -2. CaO 2 , NaHCO 2 3 . - ở hiđropeoxit H 2 O 2 và peoxit của các kim loại, số oxi hóa của oxi bằng -1. H 2 O 1 2 , CaO 1 2 , Na 2 O 1 2 . . . Khi hình thành liên kết hóa học, giữa hai nguyên tử oxi không xảy ra sự chuyển dịch electron: H - O O - H -1 -1 Na - O O - Na -1 -1 Ca O O +2 -1 -1 - supeoxit số oxi hóa của oxi có giá trị phân số: KO 1 2 2 . - ở các hợp chất với flo oxi có số oxi hóa dơng: O 2+ F 2 . - Một số nguyên tố có số oxi hóa không thay đổi: +1: Na, K, Rb, Li. +2: Be, Mg, Ca, Ba, Zn. +3: Al. - Nhiều nguyên tố có số oxi hóa thay đổi: Fe: +2 ( FeO, FeSO 4 ), +3 ( Fe 2 O 3 , Fe 2 (SO 4 ) 3 , +8/3 (Fe 3 O 4 ). S: -2 0 +4 +6. H 2 S S SO 2 SO 3 ( H 2 SO 4 ). Cl: -1 0 +1 +3 +5 +7. HCl Cl 2 HClO HClO 2 HClO 3 HClO 4 . N: -3 0 +1 +2 +3 +4 +5. NH 3 N 2 N 2 O NO N 2 O 3 NO 2 N 2 O 5 (HNO 3 ) Cr: +2 +3 +6. CrO Cr 2 O 3 CrO 3 . Mn: +2 +4 +6 +7. MnSO 4 MnO 2 MnO 2 4 MnO 4 Số oxi hóa của những nguyên tố này đợc xác định khi chú ý tới những nguyên tố có số oxi hóa không thay đổi, và tổng điện tích của ion đa nguyên tử bằng điện tích của nó và phân tử thì bằng 0. Ví dụ: Xác định số oxi hóa của KMnO 4 , K 2 MnO 4 , Cr 2 O 2 7 Ta ghi các số oxi hóa đã biết lên phía trên kí hiệu hóa học của nó: 1 2 4 x K Mn O + ta có: (+1) + x + 4(-2) = 0 x = +7. 1 2 2 4 x K Mn O + ta có: 2(+1) + x + 4(-2) = 0 x = +6. 2 2 2 7 x Cr O ta có: 2x + 7(-2) = -2 x = +6. Đối với các hợp chất hữu cơ: Ta có thể xác định theo công thức phân t hoặc theo công thức cấu tạo: Ví dụ: C 2 H 4 : 1 2 4 x C H + ta có: 2x + 4(+1) = 0 x = -2. C C H H H H -2 -2 Ta có: số oxi hóa của C = -2 3. Chất oxi hóa chất khử, quá trình oxi hóa quá trình khử, sự oxi hóa sự khử, sản phẩm oxi hóa sản phẩm khử. a. Chất oxi hóa: Là nhữngchất mà nguyên tử, phân tử hoặc ion của nó có khả năng kết hợp các electron. Khi kết hợp electron chất oxi hóa sẽ bị khử. Chất tạo thành khi đó gọi là chất sản phẩm khử. Quá trình này đợc gọi là quá trình khử tức là quá trình làm giảm số oxi hóa của chất đó. X + me m X : X là chất oxi hóa. m X là sản phẩm khử. 2 HOI PHONG INTRODUTION Quá trình trên là quá trình khử X hay X bị khử hay sự khử X. Thuộc về chất oxi hóa có các đơn chất và hợp chất chứa những nguyên tố có tính chất đặc trng là nhận electron, làm giảm số oxi hóa của mình: Oxi, các phi kim, ion kim loại, cực dơng của bình điện phân ( anot). Khả năng oxi hóa của một chất đợc đặc trng bằng đại lợng ái lực electron. Đó là năng lợng toả ra khi kết hợp 1 e. Năng lợng ái lực electron càng lớn thì tính chất oxi hóa của nó càng mạnh, tức là dễ kết hợp các electron. - F, O 2 , O 3 và các phi kim khác là những chất oxi hóa mạnh ( trong các nguyên tố thuộc cùng một chu kì thì các nguyên tố halogen có tính chất oxi hóa mạnh nhất). - Một số nguyên tố Mn, Cr, S , N có tính chất oxi hóa mạnh ở số oxi hóa cao nhất của nó: 7 6 +5 6 4 2 2 7 3 2 4 , K , H N , HK Mn O Cr O O S O + + + b. Chất khử: Là những chất mà nguyên tử, phân tử hoặc ion của nó có khả năng nhờng các electron. Khi nhờng electron chất khử sẽ bị oxi hóa. Sản phẩm tạo thành khi oxi hóa chất khử gọi là sản phẩm oxi hóa. Quá trình này đợc gọilà quá trình oxi hóa, tức là làm tăng số oxi hóa. M n M + + ne M: là chất khử n M + là sản phẩm oxi hóa. Quá trình trên là quá trình oxi hóa hay M bị oxi hóa hay sự oxi hóa M Thuộc về chất khử có các đơn chất, hợp chất chứa các nguyên tố có tính chất đặc trng là nhờng electron làm tăng số oxi hóa của mình nh: các kim loại, ion phi kim loại và cực âm của bình điện phân ( catot). Khả năng khử của một chất đợc đặc trng bằng đại lợng năng lợng ion hóa. Đó là năng lợng cần thiết để tách một electron ra khỏi nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Năng lợng ion hóa càng bé thì nguyên tử nhờng electron càng dễ tính khử càng mạnh. - Các kim loại kiềm : Li, Na, K, Rb tính khử mạng nhất - Các kim loại kiềm thổ : Mg, Ca, Ba - trạng thái tự do các phi kim có thể thực hiện quá trình nhờng electron thể hiện tính khử. Ví dụ: S, P. . . - Các nguyên tố phi kim có số oxi hóa âm ( thấp nhất) thì nó chỉ có thể nhờng electron để tăng số oxi hóa của mình. Nghĩa là thể hiện tính chất khử. Ví dụ: S 2- , X - . . . c. Các chất vừa thể hiện tính chất oxi hóa vừa thể hiện tính chất khử. Các chất có số oxi hóa trung gian 3 2 H N O + , 4 1 +4 2 2 2 2 , H , SM nO O O + có thể giảm hoặc tăng số oxi hóa của mình. Vì vậy tuỳ theo điều có thể thể hiện tính chất của chất oxi hóa hoặc tính chất của chất khử. MnO 2 + 4HCl MnCl 2 + Cl 2 +2H 2 O C.oxh C.kh Sp.kh Sp.oxh MnO 2 + KNO 3 + 2KOH K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O C.kh C.oxh Sp. oxh Sp.kh Đối với SO 2 tính chất đặc trng là tính khử: 2SO 2 + O 2 2 5 0 450 V O C ơ 2SO 3 . C.kh C.oxh SO 2 + I 2 +2H 2 O H 2 SO 4 + 2HI C.kh C.oxh Sp.oxh Sp.kh ở trạng thái đơn chất các phi kim cũng có khả năng thể hiện tính chất kép oxi hoá - khử. Khi t- ơngtác với kim loại, phi kim luôn là chất oxi hoá. Fe + S 2 2 Fe S + C.kh C.oxh Với các nguyên tố âm điện hơn (oxi, flo) S là chất khử. S + O 2 4 2 S O + C.kh C.oxh d. Kết luận: * ở quá trình oxi hóa luôn kèm theo sự cho electron nên số oxi hóa nhất thiết phải tăng lên. * ở quá trình khử luôn kèm theo sự nhận electron nên số oxi hóa nhất thiết phải giảm xuống. * Trong các phản ứng oxi hóa khử, chất chứa những nguyên tửcủa cùng một nguyên tố cóa mức oxi hóa khác nhau thờng có tính chất oxi hóa khác nhau: 0 Mn , 2 4 Mn SO + , 4 2 Mn O + , 6 2 4 K Mn O + , 7 4 K Mn O + C.kh Có thể kh hoặc oxh C.oxh 3 HOI PHONG INTRODUTION ở trạng thái cơ bản Mn chỉ có thể là chất khử còn KMnO 4 là chất oxi hóa. Nh vậy phản ứng oxi hóa có thể xảy ra khi trong phản ứng có mặt cả chất oxi hóa và chất khử. Cách ghi nhớ: Khử cho o nhận. Bị gì sự nấy. 4. Phản ứng oxi hóa khử và điều kiện để phản ứng xảy ra. a. Định nghĩa: Là phản ứng trong đó nguyên tử hoặc ion này nhờng electron cho nguyên tử hoặc ion khác ( Nghĩa là có sự chuyển dời electron giữa các chất phản ứng). Cách khác: Là phản ứng trong đó có kèm theo sự thay đổi số oxi hóa giữa các chất phản ứng. b. Điều kiện để có phản ứng oxi hóa khử xảy ra. * Điều kiện cần: ( quy tắc anpha ) Một phản ứng oxi hóa khử có thể xảy ra b theo chiều C.oxh mạnh nhất sẽ oxi hóa chất khử mạnh nhất, sinh ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn. C. oxh yếu C. oxh mạnh C. kh mạnh C. kh yếu s i n h r a o x h v à * Điều kiện đủ: Để một phản ứng oxi hóa xảy ra còn phụ thuộc vào một số yếu tố khác: nhiệt độ, xúc tác, môi tr- ờng . . Ví dụ: - Trong môi trờng axit: 2KMnO 4 + 5Na 2 SO 3 + 3H 2 SO 4 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5Na 2 SO 4 + 3H 2 O - Trong môi trờng bazơ mạnh và thiếu chất khử: 2KMnO 4 + Na 2 SO 3 + 2KOH 2K 2 MnO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 O - Trong môi trờng trung tính hoặc bazơ yếu: 2KMnO 4 + 3K 2 SO 3 + H 2 O 3K 2 SO 4 + 2MnO 2 + 2KOH - Phản ứng của các chất sau: Fe + CuSO 4 FeSO 4 + Cu Cu + FeSO 4 không phản ứng vì Cu là chất khử yếu. 5. Phân loại phản ứng oxi hóa khử. a. Phản ứng oxi hóa - khử giữa các nguyên tử và phân tử. Là phản ứng trong đó chất oxi hóa và chất khử là những chất khác nhau: C + O 2 CO 2 . Cu + 2H 2 SO 4 đặc, nóng CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O Sự trao đổi electron ở các phản ứng oxi hóa khử giữa các nguyên tử hoặc phân tử xảy ra giữa các nguyên tử nằm trên những chất khác nhau. b. Phản ứng oxi hóa khử nội phân tử. Là những phản ứng trong đó chất oxi hóa và chất khử đều nằm trong thành phần của một hợp chất. Ví dụ: 2KClO 3 2KCl + 3O 2 +5 -2 C.oxh C.kh -1 0 2KMnO 4 K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 +7 -2 +6 +4 0 C.oxh C.kh c. Phản ứng tự oxi hóa khử ( phản ứng dị phân) Là phản ứng trong đó chất oxi hóa và chất khử là các chất nằm trong cùng một nguyên tử của một nguyên ở cùng một mức oxi hóa. Khi đó tạo thành những chất mới, trong đó các nguyên tử của nguyên tố này có các mức oxi hóa khác nhau. Tức là phản ứng trong đó chỉ có một nguyên tố thay đổi số oxi hóa, chất phản ứng vừa là chất khử vừa là chất oxi hóa. 3HNO 2 HNO 3 + 2NO + H 2 O C. oxh và kh Sp.oxh Sp. Kh Nguyên tử 3 N + thực hiện chức năng của chất oxi hóa và chất khử. Tơng tự: 3K 2 MnO 4 + 2H 2 O 2KMnO 4 + MnO 2 + 4KOH 6. Phơng pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử. a. Nguyên tắc: Khi cân bằng phản ứng oxi hóa khử cần chú ý đến các số e nhờng và nhận theo nguyên tắc: - Tổng số electron mà chất khử cho phải bằng tổng số electron mà chất khử nhận. - Số lợng electron cho và nhận đợc xác định theo sự biến đổi mức oxi hóa của các nguyên tố và phải tính đến số nguyên tử bị thay đổi số oxi hóa. b. Các phơng pháp cân bằng . 4 HOI PHONG INTRODUTION * Phơng pháp electron. Gồm 4 bớc: + B 1 : Xác định các nguyên tố có sự thay đổi mức oxi hóa trong phản ứng, từ đó xác định C.oxh và C.kh + B 2 : Lập các quá trình oxi hóa (nhờng e) và quá trình khử (nhận e) rồi cân bằng các hệ số. + B 3 : Tìm hệ số đồng thời cho C.oxh và chất kh theo quy tắc: Tổng số e do chất khử cho bằng tổng số e do chất oxi hóa nhận + B 4 : Đặt hệ số C.oxh và C.kh vào phơng trình phản ứng, cân bằng các nguyên tố không thay thay đổi số oxi hóa và kiểm tra lại Các bài tập ví dụ: 1. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau: KMnO 4 + HCl KCl + MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O. * B 1 : C.oxh là 7 Mn + vì giảm mức oxh từ +7 +2. C.kh là 1 Cl vì tăng mức oxh từ -1 0. * B 2,3 : Mn + 5e Mn 2Cl + 2e 2Cl +7 -1 0 +2 2 5 qt oxh qt kh Các hệ số 2, 5 có nghĩa là 2 nguyên tử 7 Mn + thu 10e của 10 ion 1 Cl . * B 4 : 2KMnO 4 + 10HCl 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O. ở phản ứng trên ngoài C.oxh và C.kh còn có những chất không trực tiếp tham gia vào phản ứng oxh kh mà làm môi trờng cho phản ứng. Bên VP của phơng trình có 16 nguyên tử Cl, còn bên VT mới có 10 nguyên tử Cl, nên phải thêm 6 phân tử HCl. Vậy có tổng số 16 HCl trong đó: 10 HCl tham gia phản ứng oxh - kh. 6 HCl làm môI trờng cho phản ứng. Phơng trình phản ứng hoàn chỉnh: 2KMnO 4 + 16HCl 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O. * Lu ý: + Khi viết quá trình oxh và quá trình kh của từng nguyên tử cần theo đúng chỉ số quy định của nguyên tố: Ví du: 2KClO 3 0 t 2KCl + 3O 2 . ở đây quá trình oxh: 2 2 O 2 0 O + 4e. Chứ không viết: 2 O 0 O + 2e Vì chỉ số quy định của oxi là 2 (O 2 ). Ví dụ: FeS 2 + O 2 Fe 2 O 3 + SO 2 . Ta sẽ cân bằng sai nếu không chú ý tới chỉ số quy định của nguyên tử S là 2 (FeS 2 ) và của nguyên tố oxi là 2. Ta thấy, Cứ mổi phân tử FeS 2 phản ứng thì có 1 nguyên tử Fe và 2 nguyên tử S tham gia. Nhìn VP của phơng trình, thì ít nhất có 2 phân tử FeS 2 tham gia phản ứng nên có 4 nguyên tử S tham gia phản ứng: 0 +2 qt oxh qt kh 2Fe 2Fe + 2.1e 4S 4S + 4.5e +3 +4 2FeS 2 2Fe + 22e +3 + 4S +4 2O + 4e 2O -2 4 22 Chỉ số quy định của Fe là 2 trong Fe 2 O 3 . + Khi cân bằng, nếu trong 1 phơng trình có đồng thời 2 hoặc 3 nguyên tố là chất khử thì phải viết đầy đủ qt. oxh rồi cộng lại theo đúng tỉ lệ các nguyên tử trong phân tử: Ví dụ: 3As 2 S 3 + 28HNO 3 + 4H 2 O 6H 3 AsO 4 + 9H 2 SO 4 + 28NO +6 -2 qt oxh +3 +5 + 2As 2As + 4e 3S 3S + 24e As 2 S 3 +5 2As +6 3S + 28e * b. Phơng pháp ion - electron. Gồm 4 bớc nh phơng pháp electron, nhng ở bớc 2 C.oxh và C.kh viết dới dạng ion electron. + Phạm vi áp dụng: áp dụng cân bằng các phản ứng trong dung dịch có sự tham gia của môi trờng: nớc, dung dịch axit, dung dịch bazơ. + Nguyên tắc( Chỉ áp dụng ở bớc 2): - Phản ứng có axit tham gia: 5 HOI PHONG INTRODUTION Vế nào thừa oxi ta thêm H + để tạo nớc và ngợc lại. - Phản ứng có bazơ tham gia : Vế nào thừa oxi ta thêm H 2 O để tạo thành OH và ngợc lại. - Phản ứng có nớc tham gia: Sản phẩm tạo thành là axit ta theo nguyên tắc 1. Sản phẩm tạo thành là bazơ ta theo nguyên tắc 2. Ví dụ: + Phản ứng có axit tham gia: KMnO 4 + FeSO 4 + H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O. * B 1 : C.oxh: 7 4 Mn O + và chất khử: Fe 2+ . * B 2, 3 : MnO 4 + 8H + 5e Mn + 4H 2 O 2Fe 2Fe + 2e 2 5 +2 +3 +2 + * B 4 : 2MnO 4 + 10Fe +2 + 16H + 10Fe +3 + 2Mn +2 + 8H 2 O pt đầy đủ: 2KMnO 4 + 10FeSO 4 + 8H 2 SO 4 10Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O. Ví dụ + Phản ứng có bazơ tham gia: NaCrO 2 + Br 2 + NaOH Na 2 CrO 4 + NaBr + H 2 O. * B 1 : C.oxh là Br 2 và C.kh là 3 2 Cr O + * B 2, 3 : CrO 2 + 4OH CrO 4 + 2H 2 O + 3e 2Br + 2e 2Br 0 2 3 * B 4 : 2CrO 2 + 6Br 0 + 8OH 2CrO 4 + 6Br + 4H 2 O. Pt đầy đủ: 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH 2Na 2 CrO 4 + 6NaBr + 4H 2 O. Ví dụ: + Phản ứng có H 2 O tham gia: KMnO 4 + K 2 SO 3 + H 2 O MnO 2 + K 2 SO 4 + KOH * B 1 : C.oxh là MnO 4 và C.kh là SO 2 3 * B 2, 3 : 2 3 MnO 4 + 2H 2 O + 3e MnO 2 + 4OH SO 3 + 2OH SO 4 + H 2 O + 2e 2 2 * B 4 : 2MnO 4 + 3SO 2 3 + H 2 O 3SO 2 4 + 2MnO 2 + 2OH Pt đầy đủ: 2KMnO 4 + 3K 2 SO 3 + H 2 O 2MnO 2 + 3K 2 SO 4 + 2KOH * Lu ý: Ngoài phơng pháp cân bằng trên, ta còn có thể cân bằng phản ứng oxi hóa khử mà không cần lập sơ đồ electron. Phơng pháp này thờng đợc áp dụng để cân bằng nhanh các phản ứng ( tuỳ theo mức thành thạo của ngời sử dụng) nhng trong chừng mực nào đó cha thể hiện đợc bản chất của phản ứng. + Một số nguyên tắc cơ bản: - Đặt trực tiếp số electron mà chất khử cho và chất oxh nhận ngay trong ptp. - Đặt mủi tên hớng xuống dới( ) nếu mức oxh của chất đó tăng ( C.kh) - Đặt mủi tên hớng lên trên ( ) nếu mức oxh của chất đó giảm ( C.oxh). - Đặt hệ số hợp thức (số electron) ở vế của phơng trình có chứa số lớn hợp chất. Trừ những phản ứng trong đó C.oxh và C.kh là những đơn chất: Cl 2 , Br 2 , O 2 , trờng hợp này không phụ thuộc vào số hợp chất tạo thành,các hệ số đợc đặt ở vế trái cua phơng trình. Ngoài ra trong một số trờng hợp cụ thể chúng có những cách đặt khác nhau. Phơng pháp này cho phép chọn nhanh chóng hệ số, tính đúng số nguyên tử bị thay đổi số oxh. + Một số ví dụ: Ví dụ 1: Cân bằng phơng trình: Al + O 2 Al 2 O 3 . 4Al + 3O 2 2Al 2 O 3 3e 2.2e - Nguyên tử Al cho 3e, số oxh tăng từ 0 +3, ta hớng mủi tên xuống dới và viết dới đó số e mà một nguyên tử Al cho. 6 HOI PHONG INTRODUTION - Phân tử O 2 nhận e, số oxh giảm 0 -2, ta hớng mủi tên lên trên và viết số e mà một nguyên tử oxi nhận. Vì phân tử O 2 có 2 nguyên tử, nên muốn tìm số e mà C.oxh nhận ta nhân số e nguyên tử oxi nhận với 2. - Để tổng số e cho bằng tổng số e nhận, ta đặt 3 trớc O 2 và 4 trớc Al. Với hệ số này, số e mà 4 nguyên tử Al cho bằng số e mà 3 phân tử O 2 nhận. Ví dụ 2: Cân bằng phơng trình: KMnO 4 + HCl MnCl 2 + KCl + Cl 2 + H 2 O. KMnO 4 + HCl 2MnCl 2 + 5Cl 2 + KCl + H 2 O. 5e 2.1e Ta bắt đầu đặt hệ số ở VP của pt, nơI có số lớn hợp chất và đơn chất . - C.oxh là Mn +7 nhận 5e bị khử về Mn +2 ( mủi tên hớng lên trên). - C.kh là Cl nhờng 1e bị oxh hóa về Cl 0 (mủi tên hớng xuống dới. Vì tạo thành phân tử Cl 2 nên 2Cl nhờng 2e. - Ta đặt hệ số 5 đối với Cl 2 và hệ số 2 đối với MnCl 2 . Ta kiểm tra số e cho và nhận. Phơng trình cân bằng đầy đủ: 2KMnO 4 + 16HCl 2MnCl 2 + 2KCl + 5Cl 2 + 8H 2 O. Ví dụ 3: Cân bằng phơng trình: Al + HNO 3 Al(NO 3 ) 3 + N 2 O + H 2 O Al + HNO 3 8Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 O + H 2 O 3e 2.4e Phơng trình phản ứng đầy đủ: 8Al + 30HNO 3 8Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O Ví dụ 4: Cân bằng phơng trình: KMnO 4 + FeSO 4 + H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O. KMnO 4 + FeSO 4 + H 2 SO 4 5Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O. 5e 2.1e Phơng trình phản ứng đầy đủ: 2KMnO 4 + 10FeSO 4 + 8H 2 SO 4 5Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O. Ví dụ 5: Xét trờng hợp, khi trong phơng trình C.kh có hai số oxi hóa có sự thay đổi số oxh: FeS 2 + O 2 Fe 2 O 3 + SO 2 4FeS 2 + 11O 2 Fe 2 O 3 + SO 2 +2 -1 +3 +4 0 1e 2.5e 2.2e Phơng trình phản ứng đầy đủ: 4FeS 2 + 11O 2 2Fe 2 O 3 +8SO 2 . Ví dụ 6: Cân bằng phơng trình phản ứng sau: CrCl 3 + Br 2 + NaOH Na 2 CrO 4 + NaBr + NaCl + H 2 O. 2CrCl 3 + 3Br 2 + NaOH Na 2 CrO 4 + NaBr + NaCl + H 2 O +3 0 +6 -1 3e 2.1e Phơng trình phản ứng đầy đủ: 2CrCl 3 + 3Br 2 + 16NaOH 2Na 2 CrO 4 + 6NaBr + 6NaCl + 8H 2 O. 7 . INTRODUTION Phản ứng oxi hoá khử. a. những vấn đề cơ bản của phản ứng oxi hóa khử. 1. Quan niệm về phản ứng oxi hóa khử. * Theo quan niệm hóa học cổ điển: Phản ứng oxi hóa khử là phản ứng xảy. FeSO 4 không phản ứng vì Cu là chất khử yếu. 5. Phân loại phản ứng oxi hóa khử. a. Phản ứng oxi hóa - khử giữa các nguyên tử và phân tử. Là phản ứng trong đó chất oxi hóa và chất khử là những. khử. Chất nhận e thì bị khử nên nó là chất oxi hóa. Ngày nay, phản ứng oxi hóa không còn ràng buộc với nguyên tố oxi nữa. * Phản ứng oxi hóa theo số oxi hóa: Một nguyên tố có thể bị oxi hóa