Đang tải... (xem toàn văn)
Phương pháp này không đòi hỏi phải xác định số oxi hóa của nguyên tố và chỉ áp dụng được cho trường hợp các phản ứng oxi hóa – khử xảy ra trong dung dịch đa số các phản ứng xảy ra trong [r]
CHUYÊN ĐỀ 3: PHẢN ỨNG OXI HÓA- KHỬ A MỤC TIÊU: - Cung cấp cho học sinh số khái niêm phân loại PHẢN ỨNG OXI HÓA- KHỬ - Rèn luyện cho học sinh kỹ cân PHẢN ỨNG OXI HĨA- KHỬ B NỘI DUNG I LÍ THUYÊT CƠ CẢN: Khái niệm: (SGK) - Chất khử gì? Chất oxi hóa gì? - Sự khử? Sự oxi hóa gì? - Phản ứng oxi hóa – khử? Dấu hiệu nhận biết phản ứng OXH – KHỬ Các phương pháp cân phản ứng oxi hóa – khử: a) Phương pháp đại số a) Nguyên tắc - Dựa vào số nguyên tử nguyên tố hai vế phải - Đặt ẩn số hệ số hợp thức Dùng ĐLBT nguyên tố lập phương trình đại số - Chọn nghiệm tùy ý cho ẩn, giải hệ phương trình đại số để suy ẩn lại → Ví dụ: Cân ptpư: FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2 → Giải: Đặt hệ số: aFeS2 + bO2 cFe2O3 + dSO2 Ta có Fe: a =2c S: 2a = d O: 2b = 3c + 2d Chọn c = a = 2, d = 4, b =11/2 Nhân hai vế với ta có phương trình → 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 b) Nhận xét: Phương pháp không cho thấy chất phản ứng oxi hóa – khử, khơng cần xác định chất oxi hóa, chất khử đa số trường hợp có hệ số chữ việc cân phức tạp b) Phương pháp thăng electron a) Nguyên tắc: Phương pháp dựa vào bảo toàn electron nghĩa tổng số e mà chất khử cho phải tổng số e mà chất oxi hóa nhận Cân theo bước: Bước 1: Xác định số OXH nguyên tố có số oxi hóa thay đổi Bước 2: Viết các trình OXH, trình KHỬ Bước 3: Nhân hệ số thích hợp để cân số e cho – nhận Bước 4: Đặt hệ số chất oxi hóa , chất khử vào sơ đồ phản ứng Cân nguyên tố theo thứ tự: Kim loại (cation) – Gốc axit (anion) – Môi trường (axit – bazơ) – Cân số nguyên tử H – Cân số nguyên tử O Chú ý: Với phân tử có nhiều nguyên tử thay đổi số oxi hoá (chẳng hạn: FeS2, O2, N2 ) nên để nguyên dạng tồn ý cân nguyên tố Ví dụ: FeS2 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O Nhận xét: FeS2 phân tử có – nguyên tử thay đổi số oxi hoá ( Fe+2 Fe+3 S-1 S+4) nên nên để nguyên dạng FeS2, cách cân sau: x | FeS2 Fe+3 + 2S+4 + 11e (Chú ý: Cân nguyên tố S) +6 +4 11 x | S +2e S (H2SO4 SO2 có ngun tử S thay đổi số oxi hố) Nhân hệ số tương ứng cộng lại ta có: 2FeS2 + 11 S+6 2Fe+3 + 15S+4 Điền hệ số ta có phương trình: 2FeS2 + 14H2SO4 Fe2(SO4)3 + 15SO2 + 14H2O b) Nhận xét: Phương pháp có ưu điểm tốn thời gian có độ xác cao Vì dùng phù hợp cho học sinh THPT Tuy nhiên phải xác định số oxi hoá (việc đơn giản đơi gây nhầm lẫn) chưa phản ánh chất phản ứng oxi hoá – khử số oxi hố đại lượng mang tính chất quy ước c) Phương pháp cân ion – electron Phương pháp khơng địi hỏi phải xác định số oxi hóa nguyên tố áp dụng cho trường hợp phản ứng oxi hóa – khử xảy dung dịch (đa số phản ứng xảy dung dịch, trừ phản ứng cháy) Phương pháp cần ý đến môi trường phản ứng các phân tử, ion phải để đúng dạng tờn tại Vì để cân nguyên tử hiđro, oxi (có mặt phân tử, ion) thêm H2O, H+ OH- vào bán phản ứng: Tiến hành theo bước sau - Bước 1: Viết q trình oxi hố – khử (cho – nhận e) - Bước 2: Cân nguyên tố khác hiđro (H), oxi (O) +)Cân nguyên tố oxi (O): Vế thiếu oxi (O) thêm H2O, thiếu O thêm nhiêu H2O +)Cân nguyên tố hiđro (H): Vế thiếu hiđro (H) thêm H+, thiếu hiđro (H) thêm nhiêu H+ - Bước 3: Tính số e trao đổi nhân hệ số thích hợp - Bước 4: Cộng bán phản ứng sẽ phương trình phản ứng (Tất nhiên phải giản ước phân tử ion xuất vế) Ví dụ: Cân ptpứ sau: Fe3O4 + H+ + NO3- Fe3+ + N2O + H2O Ta có: x| Fe3O4 + 8H+ 3Fe3+ + 4H2O + 1e x| 2NO3- + 10H+ + 8e N2O + 5H2O Nhân hệ số cộng lại ta có: 8Fe3O4 + 74H+ + 2NO3- 24Fe3+ + N2O + 37H2O Nếu dạng phân tử ta thêm NO3- làm môi trường: 8Fe3O4 + 74HNO3 24(NO3)3 + N2O + 37H2O Nhận xét: Phương pháp có vẻ phức tạp, làm rõ chất phản ứng oxi hoá – khử Phương pháp cho phép tính tốn nhanh chóng, đặc biệt tính số mol H+ (axit) tham gia phản ứng cách nhanh chóng xác mà cần dựa vào bán phản ứng 3- Phân loại phản ứng oxi hóa – khử: Dạng : phản ứng oxi hóa – khử thơng thường ( có axit, kiềm hay nước tham gia phản ứng chất môi trường) Cân phản ứng oxi hóa – khử sau theo phương pháp thăng electron Hãy cho biết vai trị chất phản ứng chất khử, chất oxi hóa hay chất mơi trường ? giải thích NH3 + O2 -> NO + H2O Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2S + H2O Mg + HNO3 > Mg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O MnO2 + HCl MnCl2 + Cl2 + H2O KMnO4 + HCl KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O FeO + HNO3 Fe(NO3)3+N2O+H2O KMnO4 + K2SO3+ H2O K2SO4 + MnO2 + KOH KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O Dạng : phản ứng oxi hóa – khử nội phân tử Cân phản ứng oxi hóa – khử sau theo phương pháp thăng electron Hãy nguyên tố chất khử, chất oxi hóa KClO3 > KCl + O2 AgNO3 > Ag + NO2 + O2 Cu(NO3)2 -> CuO + NO2 + O2 HNO3 -> NO2 + O2 + H2O KMnO4 > K2MnO4 + O2 + MnO2 Dạng : phản ứng tự oxi hóa – khử Cl2 + KOH -> KCl + KClO3 + H2O S + NaOH > Na2S + Na2SO3 + H2O I2 + H2O > HI + HIO3 Dạng : phản ứng oxi hóa – khử có số oxi hóa phân số Fe3O4 + Al -> Fe + Al2O3 Fe3O4 + HNO3 -> Fe(NO3)3 + NO + H2O CH3 – C CH + KMnO4 + KOH > CH3 – COOK + K2CO3 + MnO2 + H2O CH3 – CH = CH2 + KMnO4 + H2O ->CH3 – CH(OH) –CH2(OH) + MnO2 + KOH Fe3O4 + HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O Thay sản phẩm khí NO NO2, N2O, N2, NH4NO3 rồi cân Dạng : phản ứng oxi hóa – khử có nhiều chất khử FeS2 + O2 -> Fe2O3 + SO2 FeS + KNO3 -> KNO2 + Fe2O3 + SO3 FeS2 + HNO3 Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2 + H2O FeS2 + HNO3 + HCl FeCl3 + H2SO4 + NO + H2O FeS + HNO3 Fe(NO3)3 + Fe2(SO4)3 + NO + H2O As2S3 + HNO3 + H2O H3AsO4 + H2SO4 + NO CrI3 + Cl2 + KOHK2CrO4 + KIO4 + KCl + H2O As2S3 + KClO3 + H2O H3AsO4 + H2SO4 + KCl Cu2S + HNO3NO + Cu(NO3)2 + CuSO4 + H2O 10 CuFeS2 + Fe2(SO4)3 + O2 + H2O CuSO4 + FeSO4 + H2SO4 11 CuFeS2 + O2 Cu2S + SO2 + Fe2O3 12 FeS + H2SO4 Fe2(SO4)3 + S + SO2 + H2O 13 FeS + H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 14 FeS2 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 15 Cr2S3 + Mn(NO3)2 + K2CO3 -> K2CrO4 + K2SO4 + K2MnO4 + NO + CO2 16 Cu2S.FeS2 + HNO3 -> Cu(NO3)2 + Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO + H2O Dạng : phản ứng oxi hóa – khử có só oxi hóa tăng giảm nhiều mức Al + HNO3 -> Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O ( VNO : VN2O = : 1) Al + HNO3 -> Al(NO3)3 + NO + N2 + H2O ( nNO : nN2 = : 2) FeO + HNO3 > Fe(NO3)3 + NO2 + NO + H2O (Biết tỉ lệ số mol NO2 : NO = a : b ) FeO + HNO3 > N2O + NO + Fe(NO3)3 + H2O Al + HNO3 -> Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O Dạng : phản ứng oxi hóa – khử có hệ số chữ M + HNO3 M(NO3)n + NO2 + H2O (Với M kim loại hoá trị n) Thay NO2 bằng: NO, N2O, N2, NH4NO3 hoàn thành phản ứng M + H2SO4 M2(SO4)n + SO2 + H2O FexOy + HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O Thay NO NO2, N2O, N2, NH4NO3 hoàn thành phản ứng FexOy + H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O FeO + HNO3 Fe(NO3)3 + NxOy + H2O M2(CO3)n + HNO3 > M(NO3)m + NO + CO2 + H2O NaIOx + SO2 + H2O > I2 + Na2SO4 + H2SO4 Cu2FeSx + O2 > Cu2O + Fe3O4 + SO2 FexOy + H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2 + S + H2O 10 FexOy + HNO3 Fe(NO3)3 + NxOy + H2O 11 M + HNO3 M(NO3)n + NxOy + H2O Dạng : phản ứng oxi hóa – khử có chất hữu C6H12O6 + H2SO4 đ -> SO2 + CO2 + H2O C12H22O11 + H2SO4 đ -> SO2 + CO2 + H2O CH3- C CH + KMnO4 + H2SO4 > CO2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O K2Cr2O7 + CH3CH2OH + HCl -> CH3-CHO + KCl + CrCl3 + H2O HOOC – COOH + KMnO4 + H2SO4 > CO2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O Dạng : vận dụng việc cân phản ứng oxi hóa – khử làm tập: Xác định tên kim loại, nồng độ, thể tích Ta sử dụng ĐL bảo tồn electron(BTE)trong phản ứng OXH-Kh để giải toán cách nhanh gon, theo đúng tinh thần thi trắc nghiệm PP gọi phương pháp bảo toàn e (BTE) Hướng dẫn phương pháp BTE: Bài Hoà tan hoàn toàn 1,2 gam kim loại M vào dung dịch HNO3 dư thu 0,224 lít khí N2 đktc (sản phẩm khử nhất) Xác định kim loại M Bài Hoà tan hoàn toàn 14,04 gam kim loại R dung dịch HNO3 lỗng thấy 4,48 lít hỗn hợp khí NO, N2O, N2 có tỷ lệ số mol 1: 2: Kim loại R A Zn B Fe C Mg D Al ... H2O H3AsO4 + H2SO4 + KCl Cu2S + HNO3NO + Cu(NO3)2 + CuSO4 + H2O 10 CuFeS2 + Fe2(SO4)3 + O2 + H2O CuSO4 + FeSO4 + H2SO4 11 CuFeS2 + O2 Cu2S + SO2 + Fe2O3 12 FeS + H2SO4 Fe2(SO4)3 + S + SO2... MnCl2 + Cl2 + H2O KMnO4 + HCl KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O FeO + HNO3 Fe(NO3)3+N2O+H2O KMnO4 + K2SO3+ H2O K2SO4 + MnO2 + KOH KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O Dạng : phản... H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 14 FeS2 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 15 Cr2S3 + Mn(NO3)2 + K2CO3 -> K2CrO4 + K2SO4 + K2MnO4 + NO + CO2 16 Cu2S.FeS2 + HNO3 -> Cu(NO3)2 + Fe(NO3)3 + H2SO4 +