Đang tải... (xem toàn văn)
II.. Trong ph¶n øng oxi hãa khö, sè oxi hãa cña c¸c nguyªn tè biÕn ®æi nh thÕ nµo?. b.. C¸c chÊt ®ãng vai trß chÊt khö.. 3) Ý nghĩa[r]
(1)Chuyên đề: phản ứng oxi hoá - khử
Lý thuyÕt cÇn cung cÊp. A Sè oxi hoá
+ Khái niệm
+ Các quy tắc tính số oxi hoá
B Phản ứng oxi hoá - khử.
I Khái niệm
II Cân phản ứng oxi hoá - khử III Phân loại phản øng ho¸ häc
IV Các chất đóng vai trị chất khử, chất oxi hố V Chiều phn ng oxi hoỏ - kh
C Điện phân. A Số oxi hóa;
1 Định nghĩa: VD:
HCl giả sử cặp electron dùng chung chuyển hẳn phía Cl => H có điện tích 1+ ; clo có điện tích (1 - ) H có số oxi hóa +1; Clo có số oxi hóa (– 1)
NaCl : Na cã ®iƯn tÝch 1+ Clo cã ®iƯn tÝch – Na cã sè oxi hãa (+ 1)
Clo cã sè oxi hãa (- ) §/N
Số oxi hóa điện tích nguyên tố giả sử cặp electron dùng chung chuyển hẳn phía ngun tử có độ âm điện lớn
2 Các quy tắc xác định số oxi hóa.
+ Số oxi hóa đơn chất không:
VD: Na; Cl2; S; O2 sè oxi hãa lu«n b»ng kh«ng
+ Số oxi hóa ion đơn nguyên tử : Bằng điện tích ion VD: M n+ => M có số oxi hóa + n.
X m - => X cã sè oxi hãa - m. I - ; Br - ; Cl - : -1
Mg 2+; Ba 2+ : +2.
+ Trong hợp chất : oxi có sè oxi hãa ( -2) trõ: K2O2; H2O2; F2O
H cã sè oxi hãa (+1) trõ số oxi hóa hợp chất MHn với M kim lo¹i
+ Tỉng sè oxi hãa cđa mét chÊt b»ng kh«ng:
Tổng số oxi hóa ion điện tích ion
VD: NH4+ : H cã sè oxi hãa +1 => N cã sè oxi hãa - NO3 – : O cã sè oxi hãa - => N cã sè oxi hãa +5 3 VËn dông;
Xác định số oxi hóa N hợp chất:
NH4+, NH3; N2O ; NO ; NO2 ; HNO2 ; HNO3; Al(NO3)3 NH4NO2 ; NH4NO3
+ S c¸c hỵp chÊt:
H2S; Na2S ; NaHS ; SO2; SO3; H2SO3; H2SO4; BaSO4 FeS; FeS2
+ Clo c¸c hỵp chÊt:
MnCl2; HClO ; HClO2 ; HClO3; HClO4 ; KClO3 ; KClO4 CaOCl2
+ Mn c¸c hỵp chÊt:
MnSO4; MnO2; MnO4 – ; MnO42 - ; KMnO4; K2MnO4 + C hợp chất:
CH4; CH3CHO; CH3CH2OH
B Ph¶n øng oxi hãa khử: I Định nghĩa:
1 Ví dụ:
Na + Cl2 NaCl
Na có số oxi hóa thay đổi ( +1) Clo có số oxi hóa thay đổi ( - 1) Na chất khử
(2)Sù khö: Cl2 + 2e = 2Cl – Sù oxi hãa: Na + e = Na+
H2 + Cl2 2HCl
H có số oxi hóa thay đổi ( +1) Cl có số oxi hóa thay đổi ( - ) H2 chất khử
Cl2 lµ chÊt oxi hãa
Sù khư: Cl2 + 2e = 2Cl – Sù oxi hãa: H2 + 2e = 2H+ 2 Định nghĩa:
+ phn ứng oxi hóa khử: phản ứng hóa học có thay đổi số oxi hóa nguyên tố tham gia phản ứng
+ ChÊt khử: Là chất cho electron ( hay chất tăng số oxi hãa)
ChÊt oxi hãa: Lµ chÊt nhËn electron ( hay chÊt gi¶m sè oxi hãa) Sù khư : lµ sù nhËn electron
Sù oxi hãa: lµ sù nhêng electron VD:
a Trong phản ứng oxi hóa khử, số oxi hóa nguyên tố biến đổi nh nào?
b H·y chØ chÊt khö, chÊt oxi hãa, sù khö, sù oxi hãa ph¶n øng oxi hãa khư sau:
H2S + SO2 = S + H2O
II C©n b»ng ph¶n øng oxi hãa khư.
1 Các bớc để cân phản ứng oxi hóa khử
B1: Xác định số oxi hoá nguyên tố + Xác định loại phản ứng
+ Xác định chất khử, chất oxi hoá VD:
Fe2O3 + H2 Fe + H2O Fe+3
Fe H2 2H+
B2: Viết sơ đồ cho – nhận e cân hệ số phụ B3: Cân số electron cho nhận
2Fe+3 +6e 2Fe H2 -2e 2H+
3
B4: Đa hệ số vào phơng trình
VD: Cân phơng trình phan ứng sau theo phơng pháp thăng e, chÊt khư, chÊt oxi ho¸, sù khư, sù oxi ho¸
Al + HNO3 Al(NO3)3 + N2 + H2O Mg + H2SO4 ®
0
t
MgSO4 + SO2 + H2O
2 Các dạng cân pu oxi hoá khử + Cân phản ứng thông thờng
Al + NaOH + NaNO3 + H2O NaAlO2 + NH3 Zn + NaOH + NaNO3 Na2ZnO2 + NH3 + H2O Cu + HCl + NaNO3 CuCl2 + NaCl + NO + H2O Cu + O2 + HCl CuCl2 + H2O
5 K2SO3 + KMnO4 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O
6 FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O H2S + Cl2 + H2O HCl + H2SO4
8 HCl + KMnO4 KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O HCl + MnO2 MnCl2 + Cl2 + H2O
10 Mg + HNO3 Mg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O 11 FeCO3 + HNO3 Fe(NO3)3 + CO2 + NO + H2O
(3)1 FeS + O2
0
t
Fe2O3 + SO2 FeS2 + O2
0
t
Fe2O3 + SO2 FeCuS2 + O2
0
t
Fe2O3 + CuO + SO2 FeS + HNO3 ®
0
t
Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2 + H2O FeS2 + HNO3 Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO + H2O FeS + H2SO4®
0
t
Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O FeS2 + H2SO4 ®
0
t
Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O As2S3 + HNO3 ®
0
t
H3AsO4 + H2SO4 + NO2 + H2O As2S3 + HNO3 + H2O H3AsO4 + H2SO4 + NO 10 Cu2S + HNO3 Cu(NO3)2 + CuSO4 + NO + H2O
+ Cân phản ứng oxi hoá - khử với hƯ sè b»ng ch÷.
1 M + HNO3 M(NO3)n + H2O +
2
2
4
NO NO N O N NH NO
2 M + H2SO4 ®
0
t
M2(SO4)n + H2O +
2
2
SO S H S
3 FexOy + HNO3 Fe(NO3)3 + H2O +
NO NO
4 FexOy + H2SO4 ®
0
t
Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O Fe3O4 + HNO3 Fe(NO3)3 + NxOy + H2O Fe2O3 + CO
0
t
FexOy + CO2 FexOy + Al
0
t
Al2O3 + Fe
8 M2On + HNO3 M(NO3)m + NO + H2O FeaOb + HNO3 NxOy + Fe(NO3)3 + H2O
+ Cân phản ứng phøc t¹p.
1 Al + HNO3 Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O biÕt tØ lÖ sè mol NO : N2O = :
2 Mg + HNO3 Mg(NO3)2 + NO + N2O + H2O Biết hỗn hợp khí thu đợc có tỉ khối so với H2 17,8 Zn + HNO3 Zn(NO3)2 + N2O + N2 + H2O
biết (l) hỗn hợp khí thu đợc đktc có khối lợng 1,60715 (g) Mg + HNO3 Mg(NO3)2 + NO + N2O + N2 + H2O
biết hỗn hợp khí thu đợc có M 36,5 Nếu cho hỗn hợp khí phản ứng vừa đủ với
O2 điều kiện thờng thu đợc hỗn hợp khí có M 40,5 Fe + HNO3 Fe(NO3)3 + NO + N2O + H2O
biÕt tØ lÖ sè mol NO : N2O = a : b
III Phân loại phản øng ho¸ häc.
Phản ứng hố học đợc chia làm hai loại
+ phản ứng khơng có thay đổi số oxi hoá nguyên tố
+ Phản ứng có thay đổi số oxi hoá nguyên tố hay phản ứng oxi hoá -khử
(4)a Phản ứng trao đổi
Phản ứng hố học chất trao đổi thành phần cấu tạo cho VD:
CuCl2 + 2NaOH Cu(OH)2 + 2NaCl BaCl2 + FeSO4 FeCl2 + BaSO4
2HCl + Na2CO3 2NaCl + H2O + CO2 b Mét sè ph¶n øng ph©n tÝch
A B + C + VD:
MCO3
0
t
MO + CO2 M(OH)n
0
t
M2On + H2O M(HCO3)n
0
t
M2(CO3)n + CO2 + H2O c Một số phản ứng tổng hợp
A + B + C t0
D VD:
SO3 + H2O H2SO4 CaO + CO2
0
t
CaCO3
BaCO3 + CO2 + H2O Ba(HCO3)2
2 Phản ứng có thay đổi số oxi hố hay phản ứng oxi hoá - khử a Phản ứng oxi hoá - khử bình thờng
pu oxi hố - khử chất khử chất oxi hố thuộc hai phân tử khác VD:
SO2 + H2S S + H2O ChÊt khư lµ S – 2 H
2S Chất oxi hoá S +4 SO
2
VD: FeS + HNO3 Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2 + H2O
b Phản ứng oxi hoá - khử nội phân tử
pu oxi hố - khử chất khử chất oxi hoá thuộc phân tử VD: KClO3 t MnO
KCl + O2 ChÊt khư lµ O – 2 KClO Chât oxi hoá Cl + 5 KClO
3 VD:
1 MCln dpnc M + Cl2 với M kim loại tõ Mg vỊ tríc KMnO4
0
t
K2MnO4 + MnO2 + O2 NH4NO3
0
t
N2O + H2O NH4NO2
0
t
N2 + H2O M(NO3)n
0
t
M(NO2)n + O2
Với M đứng trớc Mg dãy điện hoá M(NO3)n
0
t
M2On + NO2 + O2 M từ Mg đến Cu
M(NO3)n
0
t
M + NO2 + O2
M đứng sau Cu dãy điện hoá HNO3
0
t
NO2 + O2 + H2O NH3
0
t
N2 + H2
c Ph¶n øng tù oxi ho¸ - khư
pu oxi hố - khử chất khử chất oxi hố thuộc nguyên tử nguyên tố
VD:
(5)Chất khử chất oxi hoá Cl2 VD:
1 Cl2 + Ca(OH)2 CaOCl2 + H2O NO2 + H2O HNO3 + NO HNO2 HNO3 + NO + H2O
4 NO2 + NaOH NaNO3 + NaNO2 + H2O Cl2 + KOH KCl + KClO + H2O Cl2 + H2O HCl + HClO
7 Cl2 + NaOH
0
t
NaCl + NaClO3 + H2O Cl2 + KOH
0
t
KCl + KClO3 + H2O
IV Các chất đóng vai trị chất khử, chất oxi hố.
1. Các chất đóng vai trị chất khử. + Cỏc kim loi
+ Các hợp chất có số oxi ho¸ thÊp nhÊt H2S, NH3, HCl, FeO, Fe3O4, Fe2+, PT: H2S + SO2
0
t
S + H2O H2S + O2
0
t
SO2 + H2O H2S + Cl2 HCl + S
H2S + Cl2 + H2O HCl + H2SO4
H2S + KMnO4 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O NH3 + Cl2 N2 + HCl
NH3 + CuO
0
t
Cu + N2 + H2O NH3 + O2
0
t
N2 + H2O NH3 + O2 8500
Pt C
NO + H2O + Các phi kim như: C, S, P
Kết luận: Các chất có số oxi hố thấp có khả đóng vai trị chất khử
2 Các chất đóng vai trị chất oxi hố
+ O2, halogen (phi kim)
+Axit: H2SO4, HNO3, HCl(H+)
FeS + HNO3 Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2 + H2O Mg + 2H2SO4 ®
0
t
MgSO4 + SO2 + 2H2O + Các hợp chất chứa oxi: KClO3, KNO3, KMnO4,
16HCl + 2KMnO4 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
Kết luận: số có số oxi hố cao có khả đóng vai trị chất oxi hố
3 Các chất vừa đóng vai trị chất oxi hố vừa đóng vai trị chất khử chất có số oxi hố trung gian (phi kim, )
Cl2 + 2KOH KCl + KClO + H2O
4 Các chất khơng đóng vai trị chất khử, khơng đóng vai trị chất oxi hố: chất đó làm môi trường phản ứng
FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O Al + NaOH + NaNO3 NaAlO2 + NH3
As2S3 + HNO3 + H2O H3AsO4 + H2SO4 + NO Bài tập:
Bài 1: Cho phản ứng M2Ox + HNO3 M(NO3)3 +
1) Phản ứng thuộc loại phản ứng trao đổi x có giá trị bao nhiêu? 2) Phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hố - khử x có giá trị bao nhiêu?
Bài 2: Hãy dẫn phản ứngoxi hố - khử 1) a) Nguyên tử kim loại chất khử
(6)c) Ion kim loại chất oxi hoá 2) a) Nguyên tử phi kim chất oxi hoá b) Nguyên tử phi kim chất khử
c) Nguyên tử phi kim vừa chất oxi hoá vừa chất khử
Bài 3: Hãy nêu phản ứng oxi hoá - khử có chất phản ứng axit axit đóng vai trị:
a) chất tạo mơi trường b) chất oxi hố
c) chất khử
d) vừa chất oxi hoá, vừa chất khử
đ) vừa chất khử, vừa làm môi trường phản ứng e) vừa chất oxi hố, vừa làm mơi trường phản ứng
Bài 4: Trong số phần tử đây, phần tử đóng vai trị chất oxi hố? Vì sao?
(1) Mg; (2) Cu2+; (3) Cl- ; (4) S
2-Dẫn phản ứng để minh họa
Bài 5: Trong số phần tử đây, phần tử vừa đóng vai trị chất oxi hố,vừa đóng vai trị chất khử ? Vì sao?
(1) Cu; (2) Ca2+; (3)Fe2+; (4) O
2-Dẫn phản ứng để minh họa
V Chiều phản ứng oxi hoá - khử
1) Cặp oxi hoá - khử
Mọi kim loại có dạng oxi hố dạng khử tương đương Cặp oxi hoá/khử M Mn+ + ne
cặp oxi hoá/khử: Mn+/M
2) Dãy điện hoá kim loại
Xếp cặp oxi hố khử theo chiều: Tính khử dạng khử giảm dần
Tính oxi hố dạng oxi hoá tăng dần Cụ thể: K+/K Fe2+/Fe 2H+/H
2 Cu2+/Cu Fe3+/Fe2+
3) Ý nghĩa
- Dạng khử kim loại viết sau yếu kim loại viết trước
- Dạng oxi hoá ion kim loại viết sau mạnh ion kim loại viết trước Quy tắc
Xm+ Mn+ X M
m
n nX mM nX
mM Bài tập:
Bài 1: Cho cặp oxi hoá/khử
Zn2+/Zn, Fe2+/Fe, Fe3+/Fe2+, Ag+/Ag
1) Viết phương trình phản ứng oxi hố - khử xảy ra? 2) Kim loại cặp khử Fe3+ Fe
3) Viết phương trình có giải thích có phản ứng a) FeCl2 + Cu
b) Fe(NO3)2 + AgNO3
Bài 2: Hồn thành phương trình phản ứng sau (nếu có) xảy ra: 1) Fe + HCl
2) Fe + ZnSO4
(7)4) Fe + FeCl3
5) Cu + H2SO4(loãng)
Phương pháp giải tốn theo bảo tồn electron
1) Nguyên tắc:
- Viết tất trình nhường nhận electron
- Tổng số mol electron cho tổng số mol electron nhận
(Chú ý: sử dụng toán xảy phản ứng oxi hoá - khử)
2) Bài tập
Bài 1: Hoà tan 8,4 g sắt bột vào dung dịch axit sunfurric loãng, dư, sau phản ứng thu V lít khí bay đktc Tính V?
Bài 2: Hoà tan 8,4 g sắt bột vào dung dịch axit sunfurric đặc, nóng, đủ, sau phản ứng thu dung dịch A 5,04 lít khí SO2(đktc) Tính khối lượng muối khan cô
cạn dung dịch A
Bài 3: Hoà tan 14,8 g hỗn hợp gồm bột sắt đồng vào dung dịch axit sunfurric đặc, nóng, đủ, sau phản ứng thu dung dịch A 5,6 lít khí SO2(đktc) Tính khối
lượng muối khan cô cạn dung dịch A thành phần phần trăm hai kim loại ban đầu
Bài 4: 1) Hoà tan hoàn toàn 6,5g kẽm lượng dung dịch HNO3 thu lít
khí A 250C 1,22atm Xác định cơng thức gọi tên A.
2) Hoà tan hoàn toàn 9,6g magie lượng dung dịch HNO3 thu
2,464 lít khí A 27,30C 1atm Xác định công thức gọi tên A.
Bài 5: Hoà tan hoàn toàn 3,6 g Mg V(lít) dung dịch axit HNO310% (d=1,2) thu
được V’ (lít) khí NO(đktc) Tính V, V’?
Bài 6: Hồ tan hồn tồn m(g) Zn dung dịch HNO3 lỗng, dư thu 1,568 lít
hỗn hợp hai khí NO N2O có dhh/H2= 19,2 Tính m=? Và lượng HNO3 phản ứng? Bài 7: Đốt cháy 8,4g bột sắt nung đỏ bình oxi thu 11,04g hỗn hợp A gồm Fe2O3, FeO, Fe3O4 Fe dư Hoà tan hoàn toàn A dung dịch HNO3 thu
muối Fe(III) V (lít) hỗn hợp khí B gồm NO N2O có khối lượng
1,092 g Tính V?(đktc)
Bài 8: Đốt cháy m g bột sắt nung đỏ bình oxi thu 104,8g hỗn hợp A gồm Fe2O3, FeO, Fe3O4 Fe dư Hoà tan hoàn toàn A dung dịch HNO3 thu
muối Fe(III) V (lít) hỗn hợp khí B gồm NO NO2 có khối lượng
21,96 g tổng số mol 0,54 mol Tính m? V?
Bµi 9: Để m gam phụi bào sắt (A) không khí, sau thời gian biến thành hỗn hợp (B) có khối lợng 12 gam gồm sắt oxit FeO, Fe3O4, Fe2O3 cho B tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 thấy giải phóng 2,24 lít khí NO (đktc)
a) Viết phơng trình phản øng b) TÝnh khèi lỵng m cđa A
Bài 10: cho 16,2 gam kim loại M (hố trị khơng đổi) tác dụng với 0,15 mol oxi Chất rắn thu đợc sau phản ứng cho hoà tan hoàn toàn vào dung dịch HCl d thu đợc 13,44 lít H2 (đktc) Xác định kim loại M (Biết phản ứng xảy hoàn toàn)
Bài 11: Cho 1,35 gam hỗn hợp Cu, Mg, Al tác dụng với HNO3 d đợc 1,12 lít hỗn hợp X (đktc) gồm NO NO2 có tỉ khối so H2 21,4 Hãy tính tổng khối lợng muối nitrat tạo thành
(8)Bài 13: Hỗn hợp A đợc điều chế cách hoà tan 27,9 gam hợp kim gồm Al, Mg với l-ợng vừa đủ dung dịch HNO3 1,25M thu đợc 8,96 lít khí A (đktc) gồm NO N2O, có tỉ khối so H2 20,25
a) ViÕt c¸c phơng trình phản ứng
b) Xỏc nh thnh phn % theo khối lợng kim loại hợp kim c) Tính thể tích dung dịch HNO3 dùng
Bài 14:Hoà tan hoàn toàn 19,2 gam Cu dung dịch HNO3, tồn lợng khí NO thu đ-ợc đem oxi hố thành NO2 chuyển hết thành HNO3 Tính thể tích khí oxi (đktc) tham gia vào trình
Bài 15: Đốt cháy 5,6 gam bột Fe bình đựng O2 thu đợc 7,36 gam hỗn hợp A gồm Fe2O3, Fe3O4 Fe Hoà tan hoàn toàn lợng hỗn hợp A dung dịch HNO3 thu đợc V lít hỗn hợp khí B gồm NO NO2 có tỉ khối so H2 19