skkn rèn luyện một số kỹ năng về phản ứng oxi hóa – khử

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Kiến thức về phản ứng oxi hóa – khử là kiến thức cơ bản liên quan trực tiếp đến việc tiếp thu các kiến thức về các nhóm nguyên tố vô cơ, các dãy đồng đẳng hữu cơ trong

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI

TRƯỜNG PT DÂN TỘC NỘI TRÚ TỈNH

Mã số:

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

RÈN LUYỆN MỘT SỐ KỸ NĂNG VỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ CHO HỌC SINH LỚP 10 BAN CƠ BẢN

Người thực hiện: NGUYỄN THỊ PHƯỢNG LIÊN Lĩnh vực nghiên cứu:

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN

1 Họ và tên: NGUYỄN THỊ PHƯỢNG LIÊN

2 Ngày, tháng, năm sinh: 19/12/1980

3 Giới tính: Nữ

4 Địa chỉ: Khu phố 2 thị trấn Trảng Bom huyện Trảng Bom tỉnh Đồng Nai

5 Điện thoại: 0613868367 (CQ)/ 0613921319 (NR); ĐTDĐ: 0918356537

6 Fax: E-mail: ntpl1912@yahoo.com

7 Chức vụ: Giáo viên – Tổ trưởng chuyên môn

8 Nhiệm vụ được giao: Giáo viên bộ môn Hóa học, tổ trưởng chuyên môn

II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO

- Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Cử nhân

- Năm nhận bằng: 2002

- Chuyên ngành đào tạo: Hóa học

III KINH NGHIỆM KHOA HỌC

- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm:

Số năm có kinh nghiệm: 12 năm

- Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây: 02

RÈN LUYỆN MỘT SỐ KỸ NĂNG VỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ

CHO HỌC SINH LỚP 10 BAN CƠ BẢN

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Kiến thức về phản ứng oxi hóa – khử là kiến thức cơ bản liên quan trực tiếp đến việc tiếp thu các kiến thức về các nhóm nguyên tố vô cơ, các dãy đồng đẳng hữu cơ trong chương trình Hóa học trung học phổ thông.

Trong phân phối chương trình của Bộ giáo dục và đào tạo, số tiết dành cho chương Phản ứng oxi hóa – khử ở lớp 10 ban cơ bản lại rất ít đòi hỏi giáo viên phải hết sức nỗ lực trong việc truyền đạt kiến thức cơ bản này cho học sinh để làm sao học sinh có thể nắm vững và vận dụng thật tốt trong các bài tiếp theo.

Trong các môn học thì khả năng, trình độ nhận thức, ý thức học tập của học sinh đối với bộ môn Hóa học nhìn chung còn nhiều hạn chế Việc chưa nắm vững lý thuyết làm ảnh hưởng đến việc hình thành và phát triển các kỹ năng thực hành do đó hiệu quả của quá trình dạy học còn nhiều hạn chế.

Ngày nay, việc kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh bằng hình thức trắc nghiệm khách quan cũng ít nhiều ảnh hưởng đến việc rèn luyện các kỹ năng về phản ứng oxi hóa – khử cho học sinh.

Xuất phát từ những lý do trên, tôi đã lựa chọn đề tài: “Rèn luyện một số kỹ năng về phản ứng oxi hóa – khử cho học sinh lớp 10 ban cơ bản”.

II CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1 Phương pháp dạy học Hóa học ở trường THPT

1.1 Thuận lợi

- Đa số giáo viên đều đã chú trọng việc đổi mới phương pháp trong dạy học, tăngcường sử dụng các phương tiện đồ dùng dạy học, biết ứng dụng công nghệ thông tintrong dạy học

- Thực tế cho thấy, bộ môn Hóa học những năm gần đây không những được chútrọng về đổi mới phương pháp mà còn đổi mới về cách kiểm tra đánh giá Hầu hếthọc sinh đã quen thuộc với phương pháp kiểm tra trắc nghiệm, đây là phương phápđòi hỏi nhiều kỹ năng tính toán nhanh kết hợp với việc nắm vững kiến thức

1.2 Khó khăn

- Theo phân phối chương trình của Bộ giáo dục, thời lượng dành cho việc truyền đạtkiến thức của chương Phản ứng oxi hóa – khử ở lớp 10 ban cơ bản còn quá ít, đòihỏi học sinh phải nỗ lực nhiều trong việc tự học

- Đa số học sinh tiếp thu bài còn chậm, ý thức học tập của các em chưa cao

- Việc áp dụng hình thức trắc nghiệm khách quan trong kiểm tra đánh giá đã hạn chếmột số kỹ năng của học sinh về phản ứng oxi hóa – khử.

2 Việc rèn luyện kỹ năng trong quá trình dạy học

2.1 Khái niệm kỹ năng

Theo M.A Đanhilop: “Kỹ năng là khả năng của con người biết sử dụng cómục đích và sáng tạo những kiến thức của mình trong hoạt động lý thuyết cũng nhưthực tiễn Kỹ năng bao giờ cũng xuất phát từ kiến thức và dựa trên kiến thức, kỹnăng chính là kiến thức trong hành động”

2.2 Rèn luyện kỹ năng trong quá trình dạy học

Các kỹ năng cần rèn luyện cho học sinh lớp 10 ở chương Phản ứng oxi hóa –khử bao gồm:

- Xác định số oxi hóa của các nguyên tố và dấu hiệu nhận biết phản ứng oxi hóa –khử

- Xác định chất khử, chất oxi hóa

- Xác định các quá trình oxi hóa và quá trình khử

- Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử chủ yếu bằng phương pháp thăng bằng electron

- Dự đoán được sản phẩm phản ứng oxi hóa khử và bổ túc phản ứng

III TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP

1 Xác định số oxi hóa của các nguyên tố và dấu hiệu nhận biết phản ứng oxi hóa – khử

1.1 Kiến thức cơ bản

a Khái niệm về số oxi hóa

Số oxi hóa của một nguyên tố là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó trong phân tửnếu giả định rằng liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử là liên kết ion

Chú ý: cách viết số oxi hóa: dấu đặt trước số (cách viết điện tích: dấu đặt sau số)

b Các quy tắc xác định số oxi hóa

- Trong phân tử đơn chất, số oxi hóa của các nguyên tố bằng 0

Ví dụ: Na Ca Cu Fe H O N S0 , 0 , 0 , 0 , 0 2,02, 0 2, , 0

- Trong ion đơn nguyên tử, số oxi hóa bằng điện tích của ion Trong ion đa nguyên

tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tố bằng điện tích của ion

Ví dụ 1: Na Ca1 , 2 2,Fe33,O22,Cl N1,33,

c Dấu hiệu nhận biết phản ứng oxi hóa – khử

Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học trong đó có sự chuyển electron

từ chất này sang chất khác hay phản ứng oxi hóa khử là phản ứng có sự thay đổi sốoxi hóa của một nguyên tố

Như vậy, dấu hiệu để nhận biết phản ứng oxi hóa – khử là có sự thay đổi sốoxi hóa của một nguyên tố

1.2 Rèn luyện kỹ năng xác định số oxi hóa và nhận biết phản ứng oxi hóa – khử

- Cần nắm vững các quy tắc xác định số oxi hóa

- Khi xác định số oxi hóa của các ion cần dựa vào điện tích của các ion

+Điện tích của các cation:

Các cation kim loại có điện tích bằng hóa trị của nó trong hợp chất hoặc bằng số thứ

tự của nhóm (đối với các kim loại nhóm A)

Ví dụ: Số oxi hóa của Al trong hợp chất AlCl3 là +3 vì Al thuộc nhóm IIIA nêntrong hợp chất này Al có điện tích là 3+

Nhóm amoni (NH4) có điện tích là 1+

+Điện tích của các anion:

Các anion phi kim có điện tích bằng 8 - số thứ thự của nhóm A

Ví dụ: số oxi hóa của Br trong hợp chất CrBr3 là -1 vì Br thuộc nhóm VIIA nêntrong hợp chất này Br có điện tích là 1-

Các anion là các gốc axit có điện tích bằng số nguyên tử hiđro trong công thức axitcủa nó Chú ý, các gốc axit có chứa hiđro thì điện tích giảm đi bằng số nguyên tửhiđro có trong gốc so với gốc axit không có hiđro

Ví dụ 1: gốc CO3 có điện tích là 2- (vì axit có công thức H2CO3), gốc HCO3 có điệntích là 1-

Ví dụ 2: gốc PO4 có điện tích là 3- (vì axit có công thức là H3PO4), gốc HPO4 có điệntích là 2-, gốc H2PO4 có điện tích là 1-

Nhóm OH có điện tích là 1-.

+Ngoài ra có thể xác định điện tích của cation dựa vào điện tích của anion và ngượclại

Ví dụ 1: trong hợp chất MnCl2 thì Mn có điện tích là 2+ (vì gốc Cl có điện tích là 1-,

2 gốc có điện tích 2-), do đó số oxi hóa của Mn trong hợp chất này là +2

Ví dụ 2: trong hợp chất Cr2(SO4)3 thì Cr có điện tích là 3+ (vì gốc SO4 có điện tích là2-, 3 gốc SO4 có điện tích 6-, nên 2 ion Cr có điện tích 6+, mỗi ion Cr có điện tích3+), do đó số oxi hóa của Cr trong hợp chất này là +3

Ví dụ 3: trong hợp chất KMnO4 thì gốc MnO4 có điện tích là 1- vì ion K có điện tích

là 1+

Ví dụ 4: trong hợp chất Na2S2O3 thì gốc S2O3 có điện tích là 2- vì ion Na có điện tích

là 1+, 2 ion Na có điện tích là 2+

- Xác định số oxi hóa trong hợp chất hữu cơ:

+ Dựa vào CTPT của chất hữu cơ: áp dụng quy tắc tổng số oxi hóa của các nguyên

H

H

trong công thức trên thì các nguyên tử H có số oxi hóa là+1 (vì các liên kết đều lệch về phía các nguyên tử C và O), nguyên tử C có số oxihóa là -2 (vì có 3 liên kết C-H lệch về nguyên tử C nhưng liên kết C-O lại lệch vềnguyên tử O), nguyên tử O có số oxi hóa là -2 (vì các liên kết C-O và O-H đều lệch

về phía nguyên tử O)

- Dựa vào sự thay đổi số oxi hóa của 1 nguyên tố có thể kết luận đó là phản ứng oxihóa – khử.

Ví dụ 1: phản ứng H Cl1 1 Na O H1 2 1 Na Cl1 1 H O122

   không phải phản ứng oxi hóa – khử

vì không có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố

Ví dụ 2: phản ứng Cl0 2 2Na0 2Na Cl1 1

  là phản ứng oxi hóa – khử vì có sự thay đổi sốoxi hóa của các nguyên tố

1.3 Một số bài tập tương tự

1 Xác định số oxi hóa của S trong:

H2S, NaHSO3, H2SO4, FeS2, Al2(SO4)3, S, SO4

2-2 Xác định số oxi hóa của N trong:

NH3, N2H4, N2, NO2, HNO2, N2O, NH4+, NO3-, Ca(NO3)2

3 Xác định số oxi hóa của Mn trong:

MnO42-, KMnO4, MnO2, Mn2O7, MnSO4, MnCl2, K2MnO4

4 Xác định số oxi hóa của C trong:

CH4, CO2, CH3OH, Na2CO3, Al4C3, HCOOH, C2H6O

5 Xác định số oxi hóa của Cr trong:

K2Cr2O7, K2CrO4, Cr2(SO4)3, CrO4

2-6 Xác định số oxi hóa của Cl trong:

HCl, Cl2O5, ClO4-, HClO2, HClO3, Cl2O7, Cl2

7 Xác định phản ứng nào sau đây là phản ứng oxi hóa – khử?

j 2H2S + SO2  3S + 2H2O

2 Xác định chất oxi hóa, chất khử

2.1 Kiến thức cơ bản

Chất khử là chất cho (nhường) electron

Chất oxi hóa là chất lấy (nhận) electron

2.2 Rèn luyện kỹ năng xác định chất khử, chất oxi hóa

- Chất khử có số oxi hóa tăng sau phản ứng

- Chất oxi hóa có số oxi hóa giảm sau phản ứng

2 NO2 + NaOH  NaNO3 + NaNO2 + H2O

3 Br2 + NaOH  NaBr + NaBrO3 + H2O

9 Fe2O3 + H2  Fe + H2O

10 Na2S + Na2SO3 + H2SO4  S + Na2SO4 + H2O

11 KMnO4 + H2S + H2SO4  K2SO4 + MnSO4 + S + H2O

12 MnO2 + K2MnO4 + H2SO4  KMnO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

13 Na2SO3 + KMnO4 + NaOH  K2SO4 + Na2MnO4 + H2O

14 Cr2(SO4)3 + Br2 + NaOH  Na2CrO4 + NaBr + Na2SO4 + H2O

15 KMnO4 + KI + H2O  MnO2 + I2 + KOH

16 KMnO4 + Na2SO3 + H2O  MnO2 + Na2SO4 + KOH

Quá trình oxi hóa (sự oxi hóa) là quá trình nhường electron

Quá trình khử (sự khử) là quá trình nhận electron

3.2 Rèn luyện kỹ năng xác định quá trình oxi hóa, quá trình khử

- Quá trình oxi hóa gắn với chất khử, quá trình khử gắn với chất oxi hóa

- Để xác định số electron do chất khử nhường ra và số electron do chất oxi hóa nhậnvào thì lấy số oxi hóa của nguyên tố trước phản ứng trừ đi số oxi hóa của nguyên tố

2 NO2 + NaOH  NaNO3 + NaNO2 + H2O

3 Br2 + NaOH  NaBr + NaBrO3 + H2O

12 MnO2 + K2MnO4 + H2SO4  KMnO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

13 Na2SO3 + KMnO4 + NaOH  K2SO4 + Na2MnO4 + H2O

14 Cr2(SO4)3 + Br2 + NaOH  Na2CrO4 + NaBr + Na2SO4 + H2O

15 KMnO4 + KI + H2O  MnO2 + I2 + KOH

16 KMnO4 + Na2SO3 + H2O  MnO2 + Na2SO4 + KOH

4 Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử

4.1 Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa – khử phổ biến

a Phương pháp đại số

*Nguyên tắc:

- Dựa vào số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế phải bằng nhau

- Đặt ẩn số là các hệ số hợp thức Dùng định luật bảo toàn khối lượng để cân bằngnguyên tố và lập phương trình đại số

- Chọn nghiệm tùy ý cho một ẩn, rồi dùng hệ phương trình đại số để suy ra các ẩn sốcòn lại

Ví dụ: Cân bằng phản ứng sau: Fe2O3 + Al  Fe + Al2O3

Ta đặt các ẩn số như sau: a Fe3O4 + bAl  cFe + dAl2O3

Từ đó ta có các phương trình liên hệ như sau: 3a = c; b = 2d; 4a = 3d

Chọn a = 1, suy ra c = 3; d = 4/3 ; b = 8/3, bộ số này chứa số thập phân, ta cần nhântất cả các số với 3 được phương trình: 3Fe3O4 + 8Al  9Fe + 4Al2O3

*Hạn chế: Phương pháp này không cho thấy bản chất của phản ứng oxi hóa – khử,không thể xác định chất oxi hóa, chất khử và trong một số trường hợp không xácđịnh được các hệ số

b Phương pháp thăng bằng ion – electron

Phương pháp này không đòi hỏi phải biết chính xác số oxi hóa của nguyên tố, nhưngchỉ áp dụng được cho trường hợp các phản ứng oxi hóa – khử xảy ra trong dungdịch, ở đó phần lớn các chất oxi hóa và chất khử tồn tại ở dạng ion

Gồm 5 bước:

Bước 1: Tách ion, xác định các nguyên tố có số oxi hóa thay đổi và viết các nửaphản ứng oxi hóa và khử.

Bước 2: Cân bằng phương trình các nửa phản ứng

- Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế của nửa phản ứng:

+ Thêm H+ hoặc OH

-+ Thêm H2O để cân bằng số nguyên tử hiđro

+ Kiểm soát số nguyên tử oxi ở hai vế (phải bằng nhau)

- Cân bằng điện tích: thêm electron vào mỗi nửa phản ứng để cân bằng điện tíchBước 3: Cân bằng electron: nhân hệ số để tổng số electron cho bằng tổng số electronnhận

Bước 4: Cộng các nửa phản ứng ta có phương trình ion thu gọn

Bước 5: Để chuyển phương trình dạng ion thu gọn thành phương trình ion đầy đủ vàphương trình phân tử cần cộng vào hai vế những lượng như nhau các cation và anion

Bước 5: Al + 4H+ + NO3- +3NO3-  Al3+ +3NO3- + NO + 2H2O

Hay Al + 4HNO3  Al(NO3)3 + NO + H2O

*Chú ý: Các chất viết dạng ion trong các trường hợp sau

- Axit mạnh (phân li thành H+ và anion gốc axit)

- Bazơ mạnh (phân li thành cation kim loại và OH-)

- Muối tan (phân li thành cation kim loại hoặc cation amoni và anion gốc axit)

c Phương pháp thăng bằng electron:

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố, xác định chất khử và chất oxi hóaBước 2: Viết và cân bằng các quá trình oxi hóa và quá trình khử

Bước 3: Chọn hệ số cho các quá trình oxi hóa và quá trình khử theo quy tắc: “ tổng

số electron do chất khử nhường ra bằng tổng số electron do chất oxi hóa nhận vào”.Bước 4: Đặt các hệ số vào phương trình và kiểm tra lại

*Lưu ý: để chọn hệ số ở bước 3 cần tìm bội số chung nhỏ nhất của 2 số trong 2 quátrình oxi hóa và quá trình khử

Ví dụ: cân bằng phương trình phản ứng S + HNO3  H2SO4 + NO

a Phản ứng oxi hóa – khử đơn giản không có môi trường

Ví dụ1: Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau: I2 + HNO3  HIO3 + NO + H2OBước 1: I02 H N O1 5 2 3 H I O  1 5 23 N O H O2 2 122

Ví dụ 2: cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau: S + KOH  K2S + K2SO3 + H2OBước 1: S K O H0  1 2 1 K S K S O122 12 4 23 H O122

2 K MnO    K MnO   MnO  O

Phản ứng trên có sự thay đổi số oxi hóa của 2 nguyên tố cùng nằm trong một chấtnên phản ứng đó còn gọi là phản ứng oxi hóa – khử nội phân tử

b Phản ứng oxi hóa – khử có môi trường

Ví dụ 1: cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau:

Ví dụ 2: cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau:

NaCrO2 + Cl2 + NaOH  Na2CrO4 + NaCl + H2O

(đề thi học sinh giỏi tỉnh Đồng Nai năm học 2012-2013)

Ví dụ 2: cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau:

Al +HNO3  Al(NO3)3 + NO+ N2O + H2O (biết tỉ khối của hỗn hợp khí NO và N2O

Cách 2: tách phản ứng đã cho thành 2 phản ứng như sau

Al+ HNO3  Al(NO3)3 + NO + H2O

Và Al+ HNO3  Al(NO3)3 + N2O + H2O

Sau đó cân bằng từng phương trình phản ứng và cộng lại (để ý tỉ lệ mol các khí nhưcách 1)

(5 2 )

y x

2 5

.(5 3 )

.1 (5 2 )

y x

2 NO2 + NaOH  NaNO3 + NaNO2 + H2O

3 Br2 + NaOH  NaBr + NaBrO3 + H2O

12 MnO2 + K2MnO4 + H2SO4  KMnO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

13 Na2SO3 + KMnO4 + NaOH  K2SO4 + Na2MnO4 + H2O

14 Cr2(SO4)3 + Br2 + NaOH  Na2CrO4 + NaBr + Na2SO4 + H2O

15 KMnO4 + KI + H2O  MnO2 + I2 + KOH

16 KMnO4 + Na2SO3 + H2O  MnO2 + Na2SO4 + KOH

5.1 Kiến thức cần nắm

Sản phẩm của phản ứng phụ thuộc vào môi trường phản ứng:

Hợp chất Môi trường phản ứng Sản phẩm sau phản ứng

KMnO4 Môi trường axit (H2SO4) 2

5.2 Rèn luyện kỹ năng dự đoán sản phẩm phản ứng và bổ túc phản ứng

Ví dụ 1: Xác định các chất tạo thành sau phản ứng và cân bằng các phản ứng hóahọc sau:

và H2O

Phương trình đầy đủ:

6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4  3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O

b) Trong phản ứng Fe trong FeO có số oxi hóa +2 đóng vai trò là chất khử sẽ bị oxihóa lên mức +3 trong muối Fe(NO3)3 Còn N trong HNO3 có số oxi hóa +5 vừa làchất oxi hóa vừa là môi trường của phản ứng Ngoài ra sản phẩm của phản ứng còn

có H2O

1 Số oxi hóa của S lần lượt là: -2; +4; +6; -1; +6; 0; +6

2 Số oxi hóa của N lần lượt là: -3; -2; 0; +4; +3; +1; -3; +5; +5

3 Số oxi hóa của Mn lần lượt là: +6; +7; +4; +7; +2; +2; +6

4 Số oxi hóa của C lần lượt là: -4; +4; -2; +4; -4; +2; -2

5 Số oxi hóa của Cr lần lượt là: +6; +6; +3; +6

6 Số oxi hóa của Cl lần lượt là: -1; +5; +7; +3; +5; +7; 0

N trong HNO2 vừa là chất oxi hóa, vừa là chất khử

2 NO2 + NaOH  NaNO3 + NaNO2 + H2O

4

N trong NO2 vừa là chất khử, vừa là chất oxi hóa

3 Br2 + NaOH  NaBr + NaBrO3 + H2O