Các chuyên đề hóa học 10 Chương 4 Phản ứng hóa học

Các chuyên đề hóa học 10. Chương 4 Phản ứng hóa học. Chuyên đề 1. Phản ứng oxi hóa khử. Chuyên đề 2. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron. Chuyên đề 3. Phân loại phản ứng oxi hóa khử. Chuyên đề 4. Các phương pháp cân bằng phản ứng hóa học. Chuyên đề 5. Các loại phản ứng hóa học trong hóa vô cơ. Chuyên đề 6. Phản ứng toản nhiệt, phản ứng thu nhiệt

Trang 1

CHƯƠNG 4 PHẢN ỨNG HÓA HỌC

Nội dung:

- Chuyên đề 1 Phản ứng oxi hóa khử

- Chuyên đề 2 Cân bằng phản ứng oxi hóa khử bằng phương pháp

thăng bằng electron

- Chuyên đề 3 Phân loại phản ứng oxi hóa khử

- Chuyên đề 4 Các phương pháp cân bằng phản ứng hóa học

- Chuyên đề 5 Các loại phản ứng hóa học trong hóa vô cơ

- Chuyên đề 6 Phản ứng toản nhiệt, phản ứng thu nhiệt CHUYÊN ĐỀ 1 PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ

- Số oxi hóa là điện tích của một nguyên tử trong phân tử nếu giả thiết rằng các liên kết hóa học

trong phân tử đó hoặc là liên kết cộng hóa trị không phân cực hoặc là liên kết ion

- Chất khử là chất có tác dụng nhường electron hay là các chất sẽ có số oxi hoá tăng sau khi trải

qua quá trình phản ứng

- Chất oxi hoá là chất có tác dụng nhận electron hay là các chất sẽ có số oxi hoá giảm sau khi trải

qua quá trình phản ứng

- Sự khử là quá trình làm cho chất đó nhận electron hay có thể làm giảm chỉ số oxi hoá của chất đó

- Sự oxi hoá là quá trình làm cho chất đó nhường electron hay có thể làm tăng chỉ số oxi hoá của

chất đó

- Bản chất của phản ứng oxi hóa khử: chính là có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố tham gia phản ứng

b) Quy tắc tính số oxi hóa

- Tổng đại số số oxi của các nguyên tử trong một phân tử bằng 0

- Đối với ion đơn nguyên tử số oxi hóa bằng điện tích của ion đó K+; Mg2+ số oxi hóa là +1; +2

- Trong hợp chất thường số oxi hóa của hidro là +1; oxi là -2; của kim loại là điện tích của ion đơn nguyên tử của kim loại đó Ngoại lệ: Số oxi hóa của oxi trong peoxit -1 (H2O2, Na2O2); supeoxit là -1/2 (KO2), trong hợp chất với Flo là +2 (F2O) Trong các hidrua của kim loại hoạt động mạnh số oxi hóa của hidro là -1 (NaH, CaH2)

- Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong một ion đa nguyên tố bằng điện tích mà ion đó mang,

SO42- có số oxi hóa là -2

- Đối với các phi kim ở phân nhóm chính IV, V, VI, VII có nhiều mức oxi hóa âm và dương khác nhau Mức oxi hóa dương cao nhất bằng số thứ tự nhóm Tổng trị tuyệt đối số oxi hóa âm thấp nhất

và số oxi hóa dương cao nhất luôn bằng 8

- Chất oxi hóa và chất khử tạo thành những cặp oxi hóa – khử: Cu2+/Cu; Zn2+/Zn; Cl2/ 2Cl-… Trong

1 cặp oxi hóa khử thì độ mạnh của chất oxi hóa và của chất khử ngược nhau Ví dụ cặp K+/K thì k

có tính khử rất mạnh nên K+ tính oxi hóa rất yếu

- Đối với hợp chất hữu cơ:

+ Một nguyên tử liên kết cộng hóa trị với nhiều nguyên tử khác thì số oxi hóa của nguyên tử

đó là tổng đại số các số oxi hóa ứng với từng nguyên tử mà nó liên kết

Trang 2

+ Liên kết cộng hóa trị giữa 2 nguyên tử của 2 nguyên tố, số oxi hóa được tính như sau: +1 (trong liên kết đơn), +2 (trong liên kết đôi) cho nguyên tử có độ âm điện nhỏ và -1; -2 cho nguyên tử có độ âm điện lớn

- Đối với nguyên tử C:

+ Cộng hóa trị của C trong hợp chất hữu cơ đều bằng 4 nhưng số oxi hóa của C phụ thuộc nguyên tố liên kết với nó

+Nếu C liên kết với các nguyên tử có độ âm điện lớn hơn như phi kim (O; N; Cl) thì số oxi hóa của C là dương

+ Nếu C liên kết với nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn như kim loại thì số oxi hóa của C là

âm

+ Nếu liên kết với chính nó thì không tính số oxi hóa

Như ở ví dụ trên: số C có hóa trị 4 nhưng số oxi hóa là -1

- Cách tính số oxi hóa của C:

+ Viết công thức phân tử của hợp chất và xác định số oxi hóa của c giống như trong hợp chất

vô cơ

+ Viết công thức cấu tạo rồi tính số oxi hóa

Trang 3

c) Dãy điện hóa

- Dãy điện hóa của kim loại hay còn được biết đến với tên gọi khác là dãy hoạt động hóa học của kim loại Đây là một dãy các kim loại được sắp xếp theo thứ tự mức độ hoạt động của kim loại

- Trong dãy điện hóa, người ta sắp xếp các kim loại (trừ H) theo thứ tự từ trước ra sau, có độ mạnh tính khử giảm dần Còn các ion kim loại tương ứng theo thứ tự từ trước ra sau có độ mạnh tính oxi hóa tăng dần

- Quy tắc α: Chất ở phía trên bên trái của dãy điện hóa sẽ tác dụng với chất phía dưới bên phải

Phản ứng này có thể hiểu là phản ứng của kim loại mạnh hơn đẩy kim loại yêu hơn ra khỏi muối

- Ngoại lệ quy tắc α:

+ Các kim loại kiềm sẽ không khử kim loại mà tác dụng với nước

+ Các kim loại trước H khi tác dụng với axit sẽ tạo muối và khí hidro

+ Al, Fe, Cr không phản ứng với HNO3 và H2SO4 đặc nguội

- Thế điện hóa chuẩn (Eo) của cặp oxi hóa khử nào càng lớn về đại số thì chất oxi hóa đó càng mạnh, chất khử tương ứng càng yếu và ngược lại

- Thế điện hóa chuẩn của một số cặp oxi hóa khử:

Trang 4

- Biểu diễn sự oxi hóa, sự khử bằng phương trình phản ứng:

- Biểu diễn sự thay đổi số oxi hóa:

+ Số oxi hóa của Na tăng từ 0 lên +1

+ Số oxi hóa của oxi giảm từ 0 xuống -2

b) Phản ứng của sắt với dung dịch muối đồng sunfat

- Nguyên tử sắt nhường electron, là chất khử Sự nhường electron của Fe gọi là sự oxi hóa nguyên

c) Phản ứng của hidro với clo

- Số oxi hóa của hidro tăng từ 0 lên +1 Hidro là chất khử, Sự làm tăng số oxi hóa củ hidro là sự oxi hóa nguyên tử hidro

- Số oxi hóa của clo giảm từ 0 xuống -1 Clo là chất oxi hóa Sự giảm số oxi hóa của clo là sự khử nguyên tử clo

- Trong phản ứng đồng thời xảy ra sự oxi hóa và sự khử

-

Trang 5

CHUYÊN ĐỀ 2 CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ BẰNG PHƯƠNG PHÁP THĂNG BẰNG

ELECTRON

I LÝ THUYẾT

1 Phương pháp thăng bằng electron

a) Định nghĩa

- Để lập được phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa khử, ta cần biết công thức hóa học của

chất tham gia và chất tạo thành

- Để chọn được hệ số thích hợp hay để cân bằng được phương trình hóa học có nhiều phương pháp

(11 phương pháp): phương pháp nguyên tử nguyên tố; phương pháp hóa trị tác dụng; phương pháp dùng hệ số phân số; phương pháp chẵn lẻ; phương pháp xuất phát từ nguyên tố chung nhất; phương pháp cân bằng theo nguyên tố tiêu biểu; phương pháp cân bằng theo trình tự kim loại – phi kim; phương pháp xuất phát từ bản chất hóa học của phản ứng; phương pháp cân bằng phản ứng cháy của chất hữu cơ; phương pháp thăng bằng electron; phương pháp cân bằng đại số

- Phương pháp thăng bằng electron áp dụng cho các phản ứng oxi hóa khử

- Phương pháp thăng bằng electron: Tổng số electron do chất khử nhường phải bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận

2 Các bước cân bằng phản ứng oxi hóa khử

Để lập được phương trình phản ứng hóa học oxi hóa khử theo phương pháp thăng bằng electron, ta thực hiện các bước sau:

- Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa của những nguyên tố có số oxi hóa thay đổi

- Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình

- Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron

mà chất oxi hóa nhận

- Bước 4: Đặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng Hoàn thành phương trình hóa

học

Ví dụ 1: Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa khử sau:

FeO + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO + H 2 O

Bước 1: Xác định số oxi hóa của những nguyên tố có số oxi hóa thay đổi

Fe O HN O    Fe  NO  N O H O 

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử và cân bằng mỗi quá trình

+ Quá trình oxi hóa:

Fe   Fe   e (1) + Quá trình khử:

N   e N (2)

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho số electron cho bằng số electron nhận (tìm bội số chung nhỏ

nhất của quá trình oxi hóa và khử)

Hệ số của quá trình oxi hóa (1) là 3, hệ số của quá trình khử (2) là 1

Trang 6

Bước 4: Đặt hệ số vừa chọn vào công thức hóa học tương ứng và hoàn thành phương trình phản

ứng

3FeO + 10HNO 3 → 3Fe(NO 3 ) 3 + NO + 5H 2 O

+ Hệ số của N+5 trong HNO3 bằng tổng N+5 và N+2 được hiểu là trong 10N+5 chỉ có 1N+5

đóng vai trò chất oxi hóa, còn lại 9N+5 đóng vai trò tạo môi trường

+ Phương pháp thằng bằng electron chỉ rõ được chất oxi hóa, sự khử, chất khử, sự oxi hóa

+ Phương pháp thăng bằng electron ứng dụng giải các bài tập có đồng thời nhiều phản ứng oxi hóa khử trên cơ sở sự bảo toàn electron

+ Phương pháp thăng bằng electron không phân tích rõ bản chất của phản ứng oxi hóa khử trong dung dịch chất điện li

Fe + H 2 SO 4 đặc nóng → Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 + H 2 O Bước 1: Xác định số oxi hóa của những nguyên tố có số oxi hóa thay đổi

Fe  H S O  Fe SO  S O  H O

2Fe + 6H 2 SO 4 đặc nóng → Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 3H 2 O

KMnO 4 + HCl → KCl + MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O Bước 1: Xác định số oxi hóa của những nguyên tố có số oxi hóa thay đổi

KMn O  HCl  KCl Mn Cl    Cl  H O

1

2

2 Cl  Cl  2 e (1) + Quá trình khử:

Mn  e  Mn (2)

Trang 7

1 5

Trang 8

-CHUYÊN ĐỀ 3 PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ

I LÝ THUYẾT

1 Phản ứng oxi hóa khử đơn giản

- Phản ứng oxi hóa khử đơn giản là phản ứng oxi hóa khử trong đó chỉ có một chất oxi hóa và một chất, và thường có axit, kiềm hay nước tham gia phản ứng là chất môi trường

– 2*3 2

S 2 S

e Fe

3

– 2*3 2Fe

2 S

Trang 9

3 1

2 5

5

3

2 1

– 3F

N 3 N

e e

3 3

0 1

2 1

2 6

Trang 10

2KMnO 4 + 3K 2 SO 3 + H 2 O → 3K 2 SO 4 + 2MnO 2 + 2KOH

1

– 1 Fe 2N 8 2

4 4

0

2

2 – 4 O 2Mn 4 Mn +Mn

1

2 – 4 O 2N 2 2

2 1

2O – 4 +6 Cl

Trang 11

2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + O 2 + MnO 2

2 1

3 Phản ứng tự oxi hóa khử (sự tăng giảm số oxi hóa xảy ra chỉ trên một nguyên tố)

Cl 2 + 2NaOH → NaCl + NaClO+ H 2 O

0

1 2 2

5

5 1

N N

5 0

2 1

Trang 12

4 Phản ứng oxi hóa khử có số oxi hóa là phân số

Fe 3 O 4 + Al → Fe + Al 2 O 3

Fe 3 O 4 + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO + H 2 O

CH 3 – C = CH + KMnO 4 + KOH → CH 3 – COOK + K 2 CO 3 + MnO 2 + H 2 O

CH 3 – CH = CH 2 + KMnO 4 + H 2 O → CH 3 – CH(OH) –CH 2 (OH) + MnO 2 + KOH

Fe 3 O 4 + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO 2 + H 2 O

Fe 3 O 4 + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + N 2 O + H 2 O

Fe 3 O 4 + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + N 2 + H 2 O

Fe 3 O 4 + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NH 4 NO 3 + H 2 O

5 Phản ứng oxi hóa khử có nhiều chất khử

FeS 2 + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + H 2 SO 4 + N 2 O + H 2 O

Trang 13

Cu 2 S + HNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + CuSO 4 + NO + H 2 O

CuFeS 2 + O 2 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O → CuSO 4 + FeSO 4 + H 2 SO 4

FeS 2 + O 2 → Fe 2 O 3 + SO 2

FeS + KNO 3 → KNO 2 + Fe 2 O 3 + SO 3

FeS 2 + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + H 2 SO 4 + NO 2 + H 2 O

FeS 2 + HNO 3 + HCl → FeCl 3 + H 2 SO 4 + NO + H 2 O

FeS + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + NO + H 2 O

As 2 S 3 + HNO 3 + H 2 O → H 3 AsO 4 + H 2 SO 4 + NO

CrI 3 + Cl 2 + KOH → K 2 CrO 4 + KIO 4 + KCl + H 2 O

As 2 S 3 + KClO 3 + H 2 O → H 3 AsO 4 + H 2 SO 4 + KCl

Trang 14

Cu 2 S + HNO 3 → NO + Cu(NO 3 ) 2 + CuSO 4 + H 2 O

CuFeS 2 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + O 2 + H 2 O → CuSO 4 + FeSO 4 + H 2 SO 4

CuFeS 2 + O 2 → Cu 2 S + SO 2 + Fe 2 O 3

FeS + H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + S + SO 2 + H 2 O

FeS + H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 + H 2 O

FeS 2 + H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 + H 2 O

Cr 2 S 3 + Mn(NO 3 ) 2 + K 2 CO 3 → K 2 CrO 4 + K 2 SO 4 + K 2 MnO 4 + NO + CO 2

Cu 2 S.FeS 2 + HNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + Fe(NO 3 ) 3 + H 2 SO 4 + NO + H 2 O

6 Phản ứng oxi hóa khử có số oxi hóa tăng giảm ở nhiều mức khác nhau

Al + HNO 3 → Al(NO 3 ) 3 + NO + N 2 O + H 2 O (V NO : V N2O = 3:1)

Al + HNO 3 → Al(NO 3 ) 3 + NO + N 2 + H 2 O ( n NO : n N2 = 3:2)

Trang 15

FeO + HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO 2 + NO + H 2 O (Biết tỉ lệ số mol NO 2 : NO = a:b)

FeO + HNO 3 → N 2 O + NO + Fe(NO 3 ) 3 + H 2 O

Al + HNO 3 → Al(NO 3 ) 3 + NO + N 2 O + H 2 O

7 Phản ứng oxi hóa khử có hệ số bằng chữ

3R + 4nHNO 3 → 3R(NO 3 ) n + nNO + 2nH 2 O

5 0 3

1 0

0 1

2 +

0 4

8 + -

2 2m 2 m

m S M

Trang 16

3Fe x O y + (12x- 2y) HNO 3 → 3xFe(NO 3 ) 3 + (3x– 2y)NO + (6x- y)H 2 O

n

y x

(5x–2y)FeO + (16x–6y)HNO 3 → (5x–2y)Fe(NO 3 ) 3 + N x O y + (8x–3y)H 2 O

(5x–2y)R + (6nx–2ny)HNO 3 → (5x–2y)R(NO 3 ) n + nN x O y + (3nx–2ny)H 2 O

(5x–2y)Fe 3 O 4 + (46x–18y)HNO 3 → (15x– 6y)Fe(NO 3 ) 3 + N x O y + (23x–9y)H 2 O

2Fe x O y + (6x– 2y)H 2 SO 4 → xFe 2 (SO 4 ) 3 + (3x– 2y)SO 2 + (6x– 2y)H 2 O

Trang 17

3M 2 (CO 3 ) n + 8nHNO 3 → 6M(NO 3 ) n + 2nNO + 3nCO 2 + 4nH 2 O

8 Phản ứng oxi hóa khử có có hợp chất hữu cơ

CH 3 CH + KMnO 4 + KOH → CH 3 COOK + K 2 CO 3 + MnO 2 + H 2 O

CHCH + KMnO 4 + H 2 SO 4 → H 2 C 2 O 4 + MnO 2 + KOH

CH 3 OH + KMnO 4 + H 2 SO 4 → HCOOH + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Trang 18

C 6 H 12 O 6 + H 2 SO 4 đặc → SO 2 + CO 2 + H 2 O

C 12 H 22 O 11 + H 2 SO 4 đặc → SO 2 + CO 2 + H 2 O

CH 3 - C CH + KMnO 4 + H 2 SO 4 → CO 2 + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O

K 2 Cr 2 O 7 + CH 3 CH 2 OH + HCl → CH 3 -CHO + KCl + CrCl 3 + H 2 O

HOOC – COOH + KMnO 4 + H 2 SO 4 → CO 2 + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O

9 Phản ứng oxi hóa khử có chứa các ion

- Viết phản ứng oxi hóa khử dưới dạng phương trình ion

- Phản ứng bao gồm: các ion có sự thay đổi số oxi hóa; chất kết tủa và chất khí tạo thành thoát ra khỏi dung dịch; chất mới được tạo thành nhưng ít phân tách thành ion (thường là nước)

-

Trang 19

CHUYÊN ĐỀ 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHẢN ỨNG HÓA HỌC

I LÝ THUYẾT

1 Phương pháp nguyên tử nguyên tố

- Phương pháp này khá đơn giản Khi cân bằng ta cố ý viết các đơn chất khí (H2, O2, C12, N2…) dưới dạng nguyên tử riêng biệt rồi lập luận qua một số bước

-Ví dụ: Cân bằng phản ứng P + O 2 → P 2 O 5

+ Ta viết: P + O → P2O5

+ Để tạo thành 1 phân tử P2O5 cần 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O: 2P + 5O –> P2O5 + Nhưng phân tử oxi bao giờ cũng gồm hai nguyên tử Do đó nếu lấy 5 phân tử oxi tức là số nguyên tử oxi tăng lên gấp 2 thì số nguyên tử P và số phân tử P2O5 cũng tăng lên gấp 2, tức

II – I III – II II-II III – I

BaCl 2 + Fe 2 (SO 4 ) 3 → BaSO 4 + FeCl 3

+ Hóa trị tác dụng lần lượt từ trái qua phải là:

II – I – III – II – II – II – III – I + Tìm bội số chung nhỏ nhất của các hóa trị tác dụng: BSCNN(1, 2, 3) = 6

+ Lấy BSCNN chia cho các hóa trị ta được các hệ số:

+ 6/II = 3, 6/III = 2, 6/I = 6

+ Thay vào phản ứng:

3BaCl 2 + Fe 2 (SO 4 ) 3 → 3BaSO 4 + 2FeCl 3

- Dùng phương pháp này sẽ củng cố được khái niệm hóa trị, cách tính hóa trị, nhớ hóa trị của các nguyên tố thường gặp

3 Phương pháp dùng hệ số phân số

- Đặt các hệ số vào các công thức của các chất tham gia phản ứng, không phân biệt số nguyên hay phân số sao cho số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau Sau đó khử mẫu số chung của tất cả các hệ số

- Ví dụ: Cân bằng phản ứng P + O 2 → P 2 O 5

+ Đặt hệ số để cân bằng: 5 2 2 5

2 2

P  O  P O + Nhân các hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất để khử các phân số Ỏ đây ta nhân 2:

5 2* 2 2 * 2

2

P  O  P O

hay 4P + 5O 2 → 2P 2 O 5

Trang 20

4 Phương pháp chẵn – lẻ

- Một phản ứng sau khi đã cân bằng thì số nguyên tử của một nguyên tố ở vế trái bằng số nguyên tử nguyên tố đó ở vế phải Vì vậy nếu số nguyên tử của một nguyên tố ở một vế là số chẵn thì số nguyên tử của nguyên tố đó ở vế kia phải chẵn Nếu ở một công thức nào đó số nguyên tử của nguyên tố đó còn lẻ thì phải nhân đôi

- Ví dụ: Cân bằng phản ứng FeS 2 + O 2 → Fe 2 O 3 + SO 2

+ Ở vế trái số nguyên tử O2 là chẵn với bất kỳ hệ số nào Ở vế phải, trong SO2 oxi là chẵn nhưng trong Fe2O3 oxi là lẻ nên phải nhân đôi Từ đó cân bằng tiếp các hệ số còn lại

2Fe2O3 → 4FeS2 → 8SO2 → 11O2

+ Đó là thứ tự suy ra các hệ số của các chất Thay vào PTPU ta được:

4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

5 Phương pháp nguyên tố chung nhất

- Chọn nguyên tố có mặt ở nhiều hợp chất nhất trong phản ứng để bắt đầu cân bằng hệ số các phân

tử

- Ví dụ: Cân bằng phản ứng Cu + HNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O

+ Nguyên tố có mặt nhiều nhất là nguyên tố oxi, ở vế phải có 8 nguyên tử, vế trái có 3 Bội

số chung nhỏ nhất của 8 và 3 là 24, vậy hệ số của HNO3 là 24 /3 = 8

+ Ta có 8HNO3 → 4H2O → 2NO (Vì số nguyên tử N ở vế trái chẵn)

3Cu(NO3)2 → 3Cu

+Vậy phản ứng cân bằng là:

3Cu + 8HNO 3 → 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O

6 Phương pháp nguyên tố tiêu biểu

- Nguyên tố tiêu biểu là nguyên tố có đặc điểm sau:

+ Có mặt ít nhất trong các chất ở phản ứng đó

+ Liên quan gián tiếp nhất đến nhiều chất trong phản ứng

+ Chưa cân bằng về nguyên tử ở hai vế

- Phương pháp cân bằng này tiến hành qua ba bước:

a Chọn nguyên tố tiêu biểu

b Cân bằng nguyên tố tiêu biểu

c Cân bằng các nguyên tố khác theo nguyên tố này

- Ví dụ: Cân bằng phản ứng KMnO 4 + HCl → KCl + MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O

+ a Chọn nguyên tố tiêu biểu: O

+ b Cân bằng nguyên tố tiêu biểu: KMnO4 → 4H2O

2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O

Trang 21

7 Phương pháp cân bằng theo trình tự kim loại – phi kim

- Theo phương pháp này đầu tiên cân bằng số nguyên tử kim loại, đến phi kim và cuối cùng là H Sau đó đưa các hệ số đã biết để cân bằng nguyên tử O

- Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng NH 3 + O 2 → NO + H 2 O

+Ta thấy, phản ứng này không có kim loại, nguyên tử phi kim N đã cân bằng, nên ta cân bằng luôn H: 2NH3 → 3H2O (Tính BSCNN, sau đó lấy BSCNN chia cho các chỉ số để được các hệ số)

+ Cân bằng N: 2NH3 → 2NO

+ Cân bằng O và thay vào ta có:

2NH3 + (5/2)O2 → 2NO + 3H2O +Cuối cùng nhân các hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất ta được:

4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O

-Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng CuFeS 2 + O 2 → CuO + Fe 2 O 3 + SO 2

+ Tương tự như trên, do nguyên tử Cu đã cân bằng, đầu tiên ta cân bằng Fe, tiếp theo cân

bằng theo thứ tự Cu → S → O rồi nhân đôi các hệ số ta có kết quả:

4CuFeS 2 + 13O 2 → 4CuO + 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

8 Phương pháp cân bằng phản ứng cháy của chất hữu cơ

a Phản ứng cháy của hidrocacbon

Nên cân bằng theo trình tự sau:

- Cân bằng số nguyên tử H Lấy số nguyên tử H của hidrocacbon chia cho 2, nếu kết quả lẻ thì nhân đôi phân tử hidrocacbon, nếu chẵn thì để nguyên

- Cân bằng số nguyên tử C

- Cân bằng số nguyên tử O

b Phản ứng cháy của hợp chất chứa O

Cân bằng theo trình tự sau:

- Cân bằng số nguyên tử C

- Cân bằng số nguyên tử H

- Cân bằng số nguyên tử O bằng cách tính số nguyên tử O ở vế phải rồi trừ đi số nguyên tử O có trong hợp chất Kết quả thu được đem chia đôi sẽ ra hệ số của phân tử O2 Nếu hệ số đó lẻ thì nhân đôi cả 2 vế của PT để khử mẫu số

9 Phương pháp cân bằng electron (chuyên đề 2)

10 Phương pháp cân bằng đại số

- Dùng để xác định hệ số phân tử của chất tham gia và thu được sau phản ứng hoá học

- Ta xem hệ số là các ẩn số và kí hiệu bằng các chữ cái a, b, c, d… rồi dựa vào mối tương quan giữa các nguyên tử của các nguyên tố theo định luật bảo toàn khối lượng để lập ra một hệ phương trình bậc nhất nhiều ẩn số

- Giải hệ phương trình này và chọn các nghiệm là các số nguyên dương nhỏ nhất ta sẽ xác định được hệ số phân tử của các chất trong phương trình phản ứng hoá học

- Ví dụ: Cân bằng phản ứng

Cu + HNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O

Trang 22

+ Gọi các hệ số phải tìm là các chữ a, b, c, d, e và ghi vào phương trình ta có:

aCu + bHNO3 → cCu(NO3)2 + dNO + eH2O + Xét số nguyên tử Cu: a = c (1)

Vậy phương trình phản ứng trên có dạng:

3Cu + 8HNO 3 → 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O

- Ở ví dụ trên trong phương trình hoá học có 5 chất (Cu, HNO3, Cu(NO3)2, NO, H2O) và 4 nguyên

tố (Cu, H, N, O) khi lập hệ phương trình đại số để cân bằng ta được một hệ 4 phương trình với 5 ẩn

số Hay nói một cách tổng quát, ta có n ẩn số và (n – 1) phương trình

- Ghi nhớ: khi lập một hệ phương trình đại số để cân bằng một phương trình hoá học, nếu có bao nhiêu chất trong phương trình hoá học thì có bấy nhiêu ẩn số và nếu có bao nhiêu nguyên

tố tạo nên các hợp chất đó thì có bấy nhiêu phương trình

-

Trang 23

CHUYÊN ĐỀ 5 CÁC LOẠI PHẢN ỨNG HÓA HỌC TRONG HÓA VÔ CƠ

LÝ THUYẾT

1 Phản ứng hoá hợp

- Khái niệm: là phản ứng tạo thành một chất mới từ hai hay nhiều chất khác nhau.

- Ví dụ: CaO + CO2 → CaCO3 ( Số oxi hóa của các nguyên tố không đổi)

H2 + Cl2 → 2H+1Cl-1 (Số oxi hóa của H từ 0 → +1, số oxi hóa của Cl từ 0 → -1)

- Đặc điểm: Tгопg phản ứng hoá hợp số oxi hoá của các nguyên tố có thể thay đổi hoặc không

- Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng hóa hợp:

+ Môi trường, chất xúc tác: một số phản ứng hóa hợp muốn xảy ra hoặc xảy ra nhanh thì

cần phải có chất xúc tác

+ Hàm lượng, nồng độ các chất càng lớn thì pư xảy ra càng nhanh

- Phản ứng hóa hợp kết thúc khi một trong các chất tham gia phản ứng hết hoặc cân bằng hóa học được thếp lập

- Phản ứng hóa hợp có sự thay đổi số oxi hóa:

- Phản ứng hóa hợp không có sự thay đổi số oxi hóa:

+ Oxit bazơ + Oxit axit → Muối

Trang 24

+ Oxit axit + Nước → Axit

- Các phản ứng hóa hợp trong tự nhiên:

+ Phản ứng quang hợp của cây xanh

266126

,2

62

6CO  H OClorofinasC H O  O

+ Phản ứng ăn mòn đá vôi dưới tác dụng của không khí ẩm có tính axit

2 3 2

2

Trang 25

+ Phản ứng tạo gỉ sắt trong không khí ẩm

O nH O Fe O

nH O

a) Khái niệm và đặc điểm

- Khái niệm: là trong đó 1 chất bị phân tích thành 2 hay nhiều chất khác nhau

- Ví dụ: 2KCl+5O3-2 → 2KCl-1 + 3O2 (Số oxi hóa của Cl từ +5 → -1, số oxi hóa của O từ -2 → 0)

Cu(OH)2 → CuO + H2O (Số oxi hóa của các nguyên tố không đổi)

- Đặc điểm: Trong phản ứng phân huý số oxi hoá của các nguyên tố có thể thay đổi hoặc không thay đổi Phản ứng phân hủy thường là phản ứng nhiệt phân và điện phân

b) Phản ứng nhiệt phân

- Là phản ứng phân hủy các hợp chất hóa học dưới tác dụng của nhiệt độ

- Bản chất: phá các liên kết kém bề trong phân tự hợp chất vô cơ hay hữu cơ bởi nhiệt độ

- Nhiệt phân hidroxit: Các bazơ không tan đều bị phân hủy ở nhiệt độ cao ngoại trừ Li, Na, K, Ca,

Ba

+ Phương trình phản ứng: 2M(OH)n →M2On + nH2O

+ Đối với Fe(OH)2: 4Fe(OH)2 →Fe2O3 + 4H2O

+ Đối với AgOH và Hg(OH)2 không tồn tại ở nhiệt độ thường:

2AgOH → Ag2O + H2O Hg(OH)2 → HgO + H2O + Ở nhiệt độ cao Ag2O, HgO bị phân hủy tiếp

Trang 26

- Nhiệt phân muối nitrat (NO3):

+ Tất cả các muối nitrat đều dễ bị nhiệt phân, do cấu trúc ion NO3 kém bền với nhiệt độ

+ Sản phẩm của quá trình nhiệt phân muối nitrat phụ thuộc vào khả năng (tính kim loại) của kim loại có trong muối

Đối với kim loại K, Ca, Na Đối với kim loại Ba, Mg, Al,

Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H2, Cu Đối với các kim loại Hg, Ag, Pt, Au Sản phẩm là muối nitrit (NO2

) và Oxi

Sản phẩm là oxit kim loại +

NO2 + Oxi

Sản phẩm là kim loại + NO2 + Oxi

+ Ví dụ: 2NaNO3 → 2NaNO2 + O2

2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2

2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2

+ Tất cả các phản ứng nhiệt phân muối nitrat đều thuộc phản ứng oxi hóa khử

+ Nhiệt phân NH4NO3 tạo ra N2O + H2O

+ Khi nhiệt phân Fe(NO3)2 trong môi trường không khí xảy ra 2 phản ứng:

2Fe(NO3)2 → 2FeO + 4NO2 + O2 (1) 4FeO + O2 → 2Fe2O3 (2)

Chú ý khi giải bài tập về nhiệt phân muối này, khối lượng sắt oxit có 2 loại là sắt II và sắt III Nếu phản ứng hoàn toàn, hay phản ứng trong môi trường không khí thì chỉ có sắt III

- Nhiệt phân muối hidrocacbonat (HCO3):

+ Tất cả các muối hidrocacbonat đều kém bền và bị phân hủy khi đun nóng Sản phẩm của phản ứng là muối cacbonat + khí CO2 + H2O

+ Phản ứng tổng quát: 2M(HCO 3 )n → M 2 (CO 3 ) n + nCO 2 + nH 2 O.

+ Ví dụ: 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

- Nhiệt phân muối cacbonat (CO32):

+ Các muối cacbonat không tan (trừ muối amoni) đều bị phân hủy khi đun nóng Sản phẩm của phản ứng là oxit kim loại + khí CO2

+ Phản ứng tổng quát: M 2 (CO 3 )n → M 2 O n + CO 2

+ Ví dụ: CaCO3 → CaO + CO2

Trang 27

+ Khi nhiệt phân FeCO3 trong không khí có phản ứng:

FeCO3 → FeO + CO2 4FeO + O2 → 2Fe2O3

- Nhiệt phân muối chứ oxi của clo (HCO3):

+ Tất cả các muối chứ oxi của clo đều kém bền với nhiệt và bị phân hủy khi đun nóng, phản ứng phân hủy đều là phản ứng oxi hóa khử

+ Sản phẩm của phản ứng gồm 2 trường hợp:

• Phản ứng oxi hóa nội phân tử: sản phẩm là muối clorua + khí oxi

2NaClO → 2NaCl + O2 2KClO3 → 2KCl + 3O2 2CaOCl2 → 2CaCl2 + O2

• Phản ứng tự oxi hóa khử: sản phẩm là muối clorua + muối chứa oxi của clo

4KClO3 → KCl + 3KClO4

- Nhiệt phân muối sunfat (SO42):

+ Các muối sunfat nhìn chung khó bị phân hủy bở nhiệt độ, do liên kết trong ion SO42 bền + Các muối sunfat của các kim loại từ: Li đến Ba (Li; K; Ba; Ca; Na) rất khó bị nhiệt phân

Ở nhiệt độ cao nó chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng)

+ Các muối sunfat của các kim loại khác bị nhiệt phân ở nhiệt độ cao (>1000oC)

+ Phản ứng tổng quát: 2M 2 (SO 4 ) n → 2M 2 O n + 2nSO 2 + nO 2 (oxi hóa khử nội phân tử).

+ Ví dụ: 2MgSO4 → 2MgO + 2SO2 + O2

- Nhiệt phân muối sunfit (SO32):

+ Các muối sunfit đều kém bền nhiệt, dễ bị phân huỷ khi nung nóng

+ Phản ứng tổng quát: 4M 2 (SO 3 ) n → 3M 2 (SO 4 ) n + M 2 S n (tự oxi hoá - khử).

+ Ví dụ: 4MgSO3 → 3MgSO4 + MgS

- Nhiệt phân muối photphat (PO43):

+ Hầu như các muối photphat đều rất bền với nhiệt và không bị nhiệt phân ở nhiệt độ cao

c) Phản ứng điện phân

- Khái niệm: là phản ứngmột chất được phân hủy thành nhiều chất mới nhờ nguồn điện

- Bản chất của sự điện phân: là quá trình oxi hóa - khử xảy ra trên bề mặt điện cực, dưới tác dụng

của dòng điện một chiều chạy qua chất điện li ở trạng thái nóng chảy hay dung dịch

- Điện phân các chất nóng chảy:

+ Áp dụng đối với MCln, M(OH)n và Al2O3 (M là kim loại nhóm IA và IIA)

Trang 28

+ Ở catot: ion dương kim loại nhận electron

+ Ở anot: ion âm nhường electron

+ Khi điện phân muối ăn NaCl ta thu được Na ở catot và khí clo ở anot

+ Một trong những phương pháp điều chết kim loại hoặc khí

- Điện phân dung dịch:

+ Khi điện phân dung dịch chất điện li thì tùy trường hợp, dung môi nước của dung dịch có thể tham gia điện phân ở catot hay ở anot Nếu nước tham gia điện phân thì:

• Ở catot: Do ở catot có quá trình khử xảy ra nên H2O sẽ đóng vai trò chất oxi hóa, nó

bị khử tạo khí hiđro (H2) thoát ra, đồng thời phóng thích ion OH- ra dung dịch

2H2O → 2H+ + 2OH−

+ 2H+ + 2e- → H2

_

2H2O + 2e- → H2 + 2OH−

• Ở anot: Do ở anot có quá trình oxi hóa xảy ra nên nước sẽ đóng vai trò chất khử, nó bị

oxi hóa tạo khí oxi (O2) thoát ra, đồng thời phóng thích ion H+ ra dung dịch

2H2O → 2H+ + 2OH- 2OH- − 2e- → ½ O2 + H2O _

H2O − 2e- → ½ O2 + 2H+

d) Ý nghĩa phản ứng phân hủy

- Từ hợp chất phức tạp có thể tao ra các chất đơn giản trong sản xuất

- Giải thích một số hiện tượng trong tự nhiên

- Tạo ra các chất đơn giản phục vụ trong thí nghiệm

- Khái niệm: trong dung dịch các chất điện ly là phản ứng giữa các ion dương (cation) với các ion

âm (anion) tạo thành các chất kết tủa, chất dễ bay hơi và các chất điện ly yếu

- Ví dụ: AgNO3 + NaCl → NaNO3+ AgCl ↓ (tạo thành chất kết tủa)

CaCO3+2HCl → CaCl2+H2O+CO2↑ (tạo thành khí bay hơi khỏi dung dịch)

NaOH + HCl → NaCl + H O (tạo thành chất điện li yêu là nước)

Định dạng
Số trang	56
Dung lượng	1,49 MB