Chất khử: Chất nhường electron hay là chất cú số oxi hoỏ tăng. Chất oxi hoỏ : Chất nhận electron hay là chất cú số oxi hoỏ giảm. Sự khử: Là sự làm cho một chất nhận electron hay giảm số oxi hoỏ. Sự oxi hoỏ: Là sự làm cho một chất nhường electron hay tăng số oxi hoỏ.
Phản ứng oxi hoỏ khử là phản ứng cú sự cho nhận electron hay cú sự thay đổi số oxi hoỏ.
Nội dung 1: Số oxi hoỏ, cỏch tớnh số oxi húa của nguyờn tố trong một hợp chất húa học
oSố oxi húa của nguyờn tố trong phõn tử là điện tớch của nguyờn tử nguyờn tố đú trong phõn tử, khi giả thiết rằng liờn kết giữa cỏc nguyờn tử trong phõn tử là liờn kết ion.
oQuy tắc tớnh số oxi húa:
• Trong đơn chất, số oxi húa nguyờn tố bằng 0:.
• Tổng đại số số oxi hoỏ của cỏc nguyờn tử trong phõn tử (trung hoà điện) bằng 0. • Tổng đại số số oxi hoỏ của cỏc nguyờn tử trong một ion phức tạp bằng điện tớch của ion đú.
•Khi tham gia hợp chất, số oxi hoỏ của một số nguyờn tố cú trị số khụng đổi: H là +1, O là -2 …
oChỳ ý: Dấu của số oxi hoỏ đặt trước con số, cũn dấu của điện tớch ion đặt sau con số (số oxi húa Fe+3 ; Ion sắt (III) ghi: Fe3+
II) Phương phỏp cõn bằng phản ứng oxi hoỏ khử
ĐPhương phỏp 1: phương phỏp cõn bằng electron
oNguyờn tắc: dựa vào sự bảo toàn electron nghĩa là tổng số electron của chất khử cho phải bằng tổng số electron chất oxi húa nhận.
oCỏc bước cõn bằng:
Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng với cỏc nguyờn tố cú sự thay đổi số oxi húa. Bước 2: Viết cỏc quỏ trỡnh: khử (cho electron), oxi húa (nhận electron). Bước 3: Cõn bằng electron: nhõn hệ số để:
(tổng số oxi húa giảm = tổng số oxi húa tăng).
Bước 4: Cõn bằng nguyờn tố khụng thay đổi số oxi hoỏ (thường theo thứ tự: kim loại (ion dương):
gốc axit (ion õm).
mụi trường (axit, bazơ).
nước (cõn bằng H2O để cõn bằng hiđro).
Bước 5: Kiểm soỏt số nguyờn tử oxi ở 2 vế (phải bằng nhau). Lưu ý:
Khi viết cỏc quỏ trỡnh oxi hoỏ và quỏ trỡnh khử của từng nguyờn tố, cần theo đỳng chỉ số qui định của nguyờn tố đú.
oVớ dụ:
Fe + H2SO4 đặc núng → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O Fe0 → Fe+3 + 3e
1 x 2Fe0 → 2Fe+3 + 6e 3 x S+6 + 2e → S+4
2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H20
ĐPhương phỏp 2: phương phỏp cõn bằng ion – electron
Phương phỏp này ko đũi hổi phải biết chớnh xỏ số oxh của nguyờn tố, nhưng chỉ ỏp dụng cho cỏc trường hợp cú cỏc pư oxh- khử xảy ra trong dd, ở đú phần lớn cỏc chất oxh và chất khử tồn tại ở dạng ion
oCỏc nguyờn tắc:
•Nếu phản ứng cú axit tham gia: vế nào thừa O phải thờm H+ để tạo H2O và ngược lại.
•Nếu phản ứng cú bazơ tham gia: vế nào thừa O phải thờm H2O để tạo ra OH- Mụi trường axit: vế nào thiếu bao nhiờu O thỡ thờm bấy nhiờu H2O
Mụi trường kiềm: Vế nào thiếu bao nhiờu O thỡ thờm gấp đụi OH-
•Cỏc chất điện li yếu thỡ viết cụng thưc phõn tử
ĐCỏc bước tiến hành: Bước 1: Tỏch ion
Bước 2: Cõn bằng cỏc bỏn phản ứng:
Cõn bằng số nguyờn tử mỗi nguyờn tố ở hai vế: Thờm H+ hay OH-
Thờm H2O để cõn bằng số nguyờn tử hiđro
Kiểm soỏt số nguyờn tử oxi ở 2 vế (phải bằng nhau).
Cõn bằng điện tớch: thờm electron vào mỗi nửa phản ứng để cõn bằng điện tớch Bước 3: Cõn bằng electron: nhõn hệ số để:
Tổng số electron cho = tổng số electron nhận. (tổng số oxi húa giảm = tổng số oxi húa tăng).
Bước 4: Cộng cỏc nửa phản ứng ta cú phương trỡnh ion thu gọn.
Bước 5: Để chuyển phương trỡnh dạng ion thu gọn thành phương trỡnh ion đầy đủ và phương trỡnh phõn tử cần cộng vào 2 vế những lượng bằng nhau cỏc cation hoặc anion để bự trừ điện tớch.
Vớ dụ: Cõn bằng phương trỡnh phản ứng:
a) cõn bằng PƯ: Al + HNO3→Al(NO3)3 +N2O+ H2O
Bước 1: tỏch ion, xđ cỏc nguyờn tố cú số oxh thay đổi và viết cỏc bỏn pư Al + H+ + NO3- → Al3+ + 3NO3- + N2O + H2O Bước 2: cõn bằng bỏn pư Al →Al3+ + 3e 2NO3- + 10H+ + 8e→N2O+ 5H2O Bước 3 cõn bằng e 8x Al →Al3+ + 3e 3x 2NO3- + 10H+ + 8e→N2O+ 5H2O Ta cú: 8Al →8Al3+ + 24e
6NO3- + 30H+ + 24e→3N2O+ 15H2O Bước 4: cộng cỏc bỏn pư
8Al →8Al3+ + 24e
6NO3- + 30H+ + 24e→3N2O+ 15H2O
8Al +6NO3-+ 30H+ → 3N2O+ 15H2O+8Al3+
Bước 5 để chuyển pt về dạng ion thu thành pt ion đầy đủ và pt phõn tử cần cộng vào hai vế những lượng bằng nhau cỏc cation hoặc anion để bự trừ điện tớch Pt trờn phải cộng cả hai vế với 24NO3-
Ta cú
8Al +6NO3-+ 30H+ + 24NO3- → 3N2O+ 15H2O+8Al3+ +24NO3-
8Al + 30HNO3→8Al(NO3)3 +3N2O+ 15H2O a) pư cú axit tham gia
Vế nào thừa oxi thỡ them H+ tạo ra H2o và ngược lại
VD: KMnO4+KNO2+H2SO4→ MnSO4+KNO3+K2SO4 +H2O 2x MnO4- + 5e +8H+→Mn2++4H2O
5x NO2- + H2O→ NO3-+2H++2e
2MnO4- + 5NO2- + 5H2O +16H+→ 2Mn2++8H2O+ 5NO3-+10H+
Giản ước H+ và H2O ở hai vế ta cú: 2MnO4- + 5NO2-+6H+→ 2Mn2++3H2O+ 5NO3-
2KMnO4+5KNO2+3H2SO4→ 2MnSO4+5KNO3+K2SO4 +3H2O b)pư cú kiềm tham gia
vế nào thừa oxi thỡ thờm H2O tạo ra OH- và ngược lại Vd: NaCrO2+Br2+ NaOH → Na2CrO4+ NaBr + H2O 2x CrO2-+4OH- → CrO42- + 2H2O+3e
3x 2Br2 +2e → 2Br-
2CrO2-+8OH-+3Br2→2CrO42- + 4H2O +6Br-
2NaCrO2+3Br2+ 8NaOH → Na2CrO4+ 6NaBr + 4H2O c)pư cú nước tham gia
nếu sản phẩm sau pư cú axit tạo thành, ta cõn bằng theo pư cú ax tham gia, nếu sp sau pư cú kiềm tạo thành ta cõn theo pư cú kiềm tham gia.
Vd:KMnO4+K2SO3+H2O→MnO2+K2SO4+KOH 2x MnO4- + 3e +2H2O →MnO2+4OH-
3x SO32-+2OH- → SO42-+H2O+2e
2MnO4- +4H2O+ 3SO32-+6OH-→2MnO2+8OH-+ 3SO42-+3H2O Giản ước H2O và OH-ta cú:
ĐNội dung 3: Cỏc dạng phản ứng oxi húa khử phức tạp
1. Phản ứng oxi hoỏ khử cú hệ số bằng chữ oNguyờn tắc:
Cần xỏc định đỳng sự tăng giảm số oxi hoỏ của cỏc nguyờn tố Vớ dụ:
Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NxOy + H20 (5x – 2y) x 3Fe+8/3 → 3Fe+9/3 + e
1 x xN+5 + (5x – 2y)e → xN+2y/x
(5x-2y)Fe3O4+ (46x-18y)HNO3 → (15x-6y)Fe(NO3)3+NxOy+(23x-9y)H2O
2. Phản ứng cú chất húa học là tổ hợp của nhiều chất khử hoặc chất oxi húa - ở pư này ta ko nờn tỏch chất ra mà để nguyờn rồi cõn bằng
VD: CuFeS2+O2 → Cu2S+SO2+Fe2O3
2x CuFeS2→ Cu2S+S++2Fe3++18e 9x O2 +4e → 2O2-
4CuFeS2+9O2 → 2Cu2S+6SO2+2Fe2O3
3. Phản ứng cú nguyờn tố tăng hay giảm số oxi hoỏ ở nhiều nấc o Nguyờn tắc :
• Cỏch 1 : Viết mọi phương trỡnh thay đổi số oxi hoỏ, đặt ẩn số cho từng nấc tăng, giảm số oxi hoỏ.
• Cỏch 2 : Tỏch ra thành hai hay nhiều phương trỡnh ứng với từng nấc số oxi húa tăng hay giảm.
Vớ dụ: Cõn bằng phản ứng sau:
Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O Cỏch 1: (3x + 8y) x Al0 → Al+3 + 3e
3 x xN+5 + 3xe → xN+
3 x 2yN+5 + 8ye → 2yN+1
(3x+8y)Al +(12x+30y)HNO3→(3x+8y)Al(NO3)3+3xNO+3yNO2+(6x+15y)H2O Cỏch 2: Tỏch thành 2 phương trỡnh :
a x Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O b x 8Al + 30 HNO3 → 8Al(NO3)3 +3N2O + 15H2
(a+8b)Al + (4a+30b)HNO3 → (a+8b)Al(NO3)3 + a NO + 3bN2O+(2a+15b)H2O 4. Phản ứng khụng xỏc định rừ mụi trường
oNguyờn tắc:
•Cú thể cõn bằng nguyờn tố bằng phương phỏp đại số hoặc qua trung gian phương trỡnh ion thu gọn.
•Nếu do gồm nhiều phản ứng vào, cần phõn tớch để xỏc định giai đoạn nào là oxi húa khử. Vớ dụ: Al + H2O + NaOH → NaAlO2 + H2 Al + H20 → Al(OH)3 + H2 2 x Al0 → Al+3 + 3e 3 x 2H+ + 2e → H2 2Al + 6H20 → 2Al(OH)3 + H2 (1)
2Al(OH)3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + 4H20 (2) Tổng hợp 2 phương trỡnh trờn:
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2