Bài giảng hóa vô cơ CHUONG3

Hoá vô • PHẢN ỨNG • OXY HÓA – KHỬ MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ • Đònh nghóa: Phản ứng oxy hóa - khử phản ứng có chuyển vận electron từ chất khử sang chất oxy hóa dẫn đến làm thay đổi số oxy hóa nguyên tố đóng vai trò chất oxy hóa chất khử Trong phản ứng oxy hóa- khử có hai trình: Quá trình nhận electron – trình khử Ox1 + e  Kh1 ( S +2e  S2-) Chất nhận electron chất oxy hóa Quá trình nhường electron – trình oxy hóa Kh2 – e  Ox2 ( Fe –2e  Fe2+) Chất nhường electron chất khử Kết hợp hai trình phản ứng oxy hóa - khử: Ox1 + Kh2 = Ox2 + Kh1 ( S + Fe  FeS ) • • • • • • • • • • • Cặp oxy hóa – khử liên hợp S/S2-và Fe2+/Fe thí dụ cặp oxy hóa khử liên hợp Nhắc lại: Cân phản ứng O – K • Nguyên tắc 1: − • Tổng số electron cho chất khử phải tổng số electron chất oxy hóa nhận vào Các bước tiến hành cân Bước 1: Xác đònh thay đổi số oxy hóa chất − Bước 2: Lập phương trình electron – ion, với hệ số cho qui tắc − Bước 3: Thiết lập phương trình ion phản ứng − Bước 4: Cân theo hệ số tỉ lượng − Cân phản ứng OXH – K (bỏ qua) Mơi trường Lấy [O] từ MT Đẩy [O] MT Axit (H+, H2O) H2O  [O] + 2H+ [O] + 2H+  H2O Trung tính(H2O) H2O  [O] + 2H+ [O] + H2O  2OH- Baz (OH-, H2O) 2OH-  [O] + H2O [O] + H2O  2OH- Ví dụ: Al + CuSO4  Al2(SO4)3 + Cu Al -3e  Al+3 X2 X3 Cu+2 + 2e  Cu • _ • 2Al + 3Cu+2 = 2Al+3 + 3Cu • • 2Al + 3CuSO4  2Al2(SO4)3 + 3Cu • Nguyên tắc 2: Đối với phản ứng O – K xảy môi trường acid dạng Ox chất Ox có chứa nhiều nguyên tử Oxy dạng khử phải thêm H+ vào vế trái (dạng Ox) thêm nước vào vế phải (dạng khử) − Nếu dạng khử chất Kh chứa nguyên tử Oxy dạng Ox thêm nước vào vế trái (dạng Kh) H+ vào vế phải (dạng Ox) − Thiếu O bên nào, thêm H2O bên đó, bên thêm H+ • Ví dụ: KMnO4  KNO2  H SO4  MnSO4  KNO3  K SO4  H 2O MnO4  5e  Mn 2 NO 2  2e  NO 3 MnO4  5e  H   Mn 2  H 2O NO2  2e  H 2O  NO3  H  X5 X 2MnO4  5NO  6H   2Mn   5NO 3  3H O  2KMnO4  5KNO  3H SO  2MnSO4  5KNO3  K SO  3H O • Nguyên tắc 3: − − Phản ứng O – K xảy môi trường base, dạng Ox chất Ox chứa nhiều Oxy dạng khử phải thêm nước vào vế trái, OH- vào vế phải Nếu dạng Kh chất Kh chứa Oxy dạng Ox phải thêm OH- vào vế trái, nước vào vế phải Thiếu O bên thêm OH- bên đó, bên H2O • Ví dụ: KClO  CrCl  KOH  K CrO  KCl   H O ClO 3  6e  3H O  Cl   6OH  X Cr 3  3e  8OH   CrO 42  4H O X  3   2 ClO  2Cr  10OH  Cl  2CrO  H 2O KClO  2CrCl  10KOH  7KCl  2K CrO  5H O Ví dụ: Khảo sát yếu tố pH Với ClO4-, môi trường acid base ta O-K sau: ClO4- + 2H+ + 2e = ClO3- + H2O, o=1.19V,pH=0 ClO4- + H2O + 2e = ClO3- + 2OH-, o=0.36V,pH=14 Trong môi trường acid, có H+ tham gia vào trình: 0.059 [ClO4 ][ H  ]2    1.19  lg n [ClO3 ] (V ) Vì tăng H+ (giảm pH) dẫn đến tăng , hay tăng tính Oxy hóa, ngược lại Tương tự môi trường base, tăng OH- (tăng pH) giảm  hay tăng tính khử, ngược lại 0.059 [ClO4 ]    0.36  lg n [ClO3 ][OH  ]2 (V ) ẢNH HƯỞNG CỦA pH VỚI CÁC HP CHẤT CỦA Mn GIẢN ĐỒ FROST • Giản đồ Frost biểu diễn tương quan G (thông qua đại lượng nE tính V) trạng thái oxy hóa nguyên tố • Để thiết lập giản đồ, trước hết ta tính giá trò nE cho tất cặp X(N)/X(0) (N số oxy hoá nguyên tố X) Vì giản đồ phải liên tục (linear) cần tính trường hợp X(N) không bền Ví dụ sau cho Mn, trường hợp phức tạp Sử dụng giản đồ Frost Nhận dạng tác nhân khử tác nhân oxy hóa: • • Hợp chất nằm phía chất oxy hóa chất nằm bên trái chúng Ngược lại, hợp chất bên chất khử chất bên phải chúng − Hoặc dựa vào hệ số góc a đoạn thẳng nối trạng thái oxy hóa: Nếu a>0 cấu tử cao chất oxy hóa, a 0,000V; * CrSO4 không bền có  = -0,41V < 0,000V 2Cr2+ + 2H+ = 2Cr3+ + H2 Chất oxy hóa: * FeCl3 bền có  = 0,771 V< 1,23V * CoCl3 không bền có  = 1,84V > 1,23V Co3+ + 2H2O = 4Co2+ + O2 + 4H+ * KMnO4 không bền có  = 1,51V > 1,23V Tuy nhiên vấn đề động học phản ứng oxy hóa–khử kali permanganat nước thực tế không diễn mà xảy phân hủy chậm ion permanganat nước: 4MnO4- + 4H+= 3O2 + 4MnO2 + H2O • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Thế khử tiêu chuẩn môi trường base: MnO4-/MnO2 (=0,6V), SO42-/SO32- (=-0,93V) Trong môi trường base: Chất khử: * Na2SO3 không bền có  = -0,93 < -0,83V Tuy nhiên phản ứng khử nước giải phóng hydro ion sulfurous (SO32-) không xảy vấn đề động học Chất oxy hóa: * KMnO4 không bền có  = 0,6 > 0,401V Tuy nhiên vấn đề động học phản ứng oxy hóa–khử kali permanganat nước thực tế không diễn • • Các chất lại tạo hydroxide tan nên không bàn đến (chúng không muối nữa) (back) ... PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ • Đònh nghóa: Phản ứng oxy hóa - khử phản ứng có chuyển vận electron từ chất khử sang chất oxy hóa dẫn đến làm thay đổi số oxy hóa nguyên tố đóng vai trò chất oxy hóa chất... số oxy hóa dương bền vững trùng với thứ tự phân nhóm − Ví dụ: Na(IA) có số oxy hóa bền +1; Ca(IIA) có số oxy hóa bền +2 Riêng H có số oxy hóa +1 -1, số oxy hóa +1 bền vững hẳn số oxy hóa -1 •... bền hẳn số oxy hóa lẻ Nguyên tố phân nhóm lẻ có số oxy hoá lẻ bền hẳn số oxy hóa chẵn − Ví dụ: Cl (VIIA) có số oxy hóa -1, +1, +3, +5, +7 bền số oxy hóa chẵn S (VIA) có số oxy hóa -2, +2, +4,