CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
2.2.4.Hệ thống bài tập chương: “Phản ứng oxi hóa khử”
2.2. HỆ THỐNG BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HSG HÓA HỌC LỚP 10 THPT
2.2.4.Hệ thống bài tập chương: “Phản ứng oxi hóa khử”
Dựa vào nội dung bài tập chúng tôi chia hệ thống bài tập chương “Phản ứng oxi hóa – khử” thành 7 dạng (gồm 58 bài):
Bảng 2.4. Hệ thống bài tập chương “Phản ứng oxi hóa khử”
STT Dạng bài lượng Số BT cơ bản BT nâng cao
1 Xác định số oxi hóa, chất khử -chất
oxi hóa, phản ứng oxi hóa – khử 5 Bài 1-4 Bài 5 2 Cân bằng phản ứng theo PP thăng
bằng electron 4 Bài 6 Bài 7-9 3 Cân bằng phản ứng theo PP thăng
bằng ion –electron 2 Bài 10-11 4 Xác định chất tạo thành sau phản
ứng 5 Bài 12 Bài 13-16
5 Giải thích – Viết phương trình phản
ứng 11 Bài 17-19 Bài 20-27
6 Bài tập vận dụng định luật bảo toàn
electron 18 Bài 28-34 Bài 35-45 7 Bài tập tổng hợp 13 Bài 46-58
2.2.4.1.Xác định số oxi hóa, chất oxi hóa – chất khử Phản ứng oxi hóa – khử A – Một số điểm cần lưu ý
1. Các chất có thể đóng vai trò chất khử, chất oxi hoá
- Chất đóng vai trò chất khử: là những chất có số oxi hoá thấp: kim loại, phi kim, ... - Các chất đóng vai trò chất oxi hoá: là những chất có số oxi hoá cao.
- Các chất vừa đóng vai trò chất oxi hoá vừa đóng vai trò chất khử: là chất có số oxi hoá trung gian(phi kim,...).
2. Phản ứng oxi hóa khử
- Phản ứng oxi hoá - khử bình thường:Phản ứng oxi hoá - khử trong đó chất khử và chất oxi hoá thuộc hai phân tử khác nhau.
- Phản ứng oxi hoá - khử nội phân tử: Phản ứngoxi hoá - khử trong đó chất khử và chất oxi hoá thuộc cùng một phân tử.
VD: KClO3 0
2
t MnO
→ KCl + O2.
- Phản ứng tự oxi hoá - khử:Phản ứng oxi hoá - khử trong đó chất khử và chất oxi hoá thuộc cùng một nguyên tử của một nguyên tố.
VD: Cl2 + NaOH → NaClO + NaCl + H2O.
B - Bài tập
Bài 1.Xác định số oxi hóa của S trong các chất sau: H2S, H2SO3, Na2SO4, S, Al2(SO4)3, FeS2, Na2S2O3.
Bài 2.Xác định số oxi hóa của C trong các chất sau:
CH4, CO2, CH2=CH2, HCHO, CH3CH2OH, CaC2, Al4C3, CH3COOH.
Bài 3.Xác định số oxi hóa của các nguyên tố (trừ oxi và hidro) trong các chất sau đây: + 4 NH , 2− 4 SO , NO−3, MnO−4, 2− 7 2O Cr , H2PO−4, CaOCl2; H2S2O3.
Bài 4. Các chất sau có thể đóng vai trò là chất oxi hoá hay chất khử: Zn, S, S2-, Cl2, Cl-, FeO, SO2, Fe2+, Fe3+, Cu2+. Cho ví dụ minh hoạ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bài 5. a. Cho phản ứng: 2RCHO + KOH → RCOOK + RCH2OH
Phản ứng này có chứng minh được anđehit (RCHO) vừa có tính oxi hoá vừa có tính khử không?
b. Cho phản ứng: 2CH≡CH → CH2 = CH - C≡CH hay C2H2→ C4H4 Phản ứng này có là phản ứng oxi hoá khử không?
2.3.4.2. Cân bằng phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron A – Một số điểm cần lưu ý
Cân bằng phản ứng oxi hóa khử gồm 5 bước:
Bước 1: Xác định số oxi hóa từ đó xác định chất khử (SOH tăng), chất oxi hóa (SOH giảm).
Bước 2: Viết và cân bằng các bán phản ứng (quá trình oxi hóa và quá trình khử).
Bước 3: Chọn hệ số cho từng quá trình (theo nguyên tắc Σe chất khử cho = Σe chất oxi hóa nhận).
Bước 4: Đặt hệ số vào phương trình, cân bằng các nguyên tố còn lại (theo thứ tự: kim loại → phi kim → H → O).
Bước 5: Kiểm tra lại.
Chú ý:
- Một phản ứng có thể có nhiều chất khử, chất oxi hóa, nếu các chất này thuộc cùng một phân tử thì phải cộng chúng lại theo đúng tỉ lện trong phân tử.
- Không được viết chỉ số dưới của các ion trừ một số trường hợp như 2+
2
Cu , 2+ 2 Hg , …
- Quá trình cân bằng một nguyên tố tuân theo nguyên tắc bên nhiều trước bên ít sau, không thay đổi hệ số đã cân bằng.
B – Bài tập mẫu
VD 1. Cân bằng phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron: Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O. Giải 0 Cu + H 5 N + O3 → 2 Cu + (NO3)2 + 2 N + O + H2O C.khử c.oxi hóa 0 Cu → 2 Cu + + 2e x3 5 N + + 3e → 2 N + x2
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O.
VD 2. Cân bằng phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron: Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + N2O + H2O. Giải 0 Cu + H 5 N + O3 → 2 Cu + (NO3)2 + 1 N + 2O + H2O 0 Cu → 2 Cu + + 2e x8 2 5 N + + 8e → 1 N 2 + x2
C – Bài tập tương tự
Bài 6. Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron: a. Al + NaOH + NaNO3 + H2O → NaAlO2 + NH3.
b. Cu + HCl + NaNO3→ CuCl2 + NaCl + NO + H2O.
c. FeSO4 + KMnO4 + H2SO4→ Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O. d. Mg + HNO3→ Mg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O.
Bài 7. Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron: a. FeS2 + O2→t0 Fe2O3 + SO2.
b. FeCuS2 + O2→t0 Fe2O3 + CuO + SO2.
c. FeS + HNO3 →t0 Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2 + H2O. d. As2S3 + HNO3 →t0 H3AsO4 + H2SO4 + NO2 + H2O. e. Cu2S + HNO3→ Cu(NO3)2 + CuSO4 + NO + H2O.
Bài 8. Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron: a. M + HNO3→ M(NO3)n + H2O + NO2 b. M + H2SO4 đ →t0 M2(SO4)n + H2O + H2S c. FexOy + HNO3→ Fe(NO3)3 + H2O + NO d. Fe3O4 + HNO3→ Fe(NO3)3 + NxOy + H2O. e. M2On + HNO3→ M(NO3)m + NO + H2O. f. FeaOb + HNO3→ NxOy + Fe(NO3)3 + H2O.
Bài 9. Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron: a. Al + HNO3→ Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O
biết tỉ lệ số mol NO : N2O = 5 : 2. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b. Mg + HNO3→ Mg(NO3)2 + NO + N2O + H2O. Biết hỗn hợp khí thu được có tỉ khối so với H2 là 17,8. c. Zn + HNO3→ Zn(NO3)2 + N2O + N2 + H2O.
Biết 1 (l) hỗn hợp khí thu được ở đktc có khối lượng là 1,60715 (g) . d. Mg + HNO3→ Mg(NO3)2 + NO + N2O + N2 + H2O.
Biết hỗn hợp khí thu được có M =36, 5. Nếu cho hỗn hợp khí phản ứng vừa đủ với O2 ở điều kiện thường thu được hỗn hợp khí có M =40, 5.
e. Fe + HNO3→ Fe(NO3)3 + NO + N2O + H2O. Biết tỉ lệ số mol NO : N2O = a : b.
2.3.4.3. Cân bằng phản ứng theo phương pháp thăng bằng ion - electron A – Một số điểm cần lưu ý
Phương pháp này không đòi hỏi phải biết chính xác số oxi hóa của nguyên tố, nhưng chỉ áp dụng được cho trường hợp các phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong dd , ở đó phần lớn các chất oxi hóa và chất khử tồn tại ở dạng ion.
Cân bằng theo 5 bước:
Bước 1: Tách ion, xác định các nguyên tố có số oxi hóa thay đổi.
Bước 2: Viết các bán phản ứng oxi hóa – khử.
Bước 3: Cân bằng các nửa phản ứng theo thứ tự: - Số nguyên tử của mỗi nguyên tố.
- Thêm H+, OH-, H2O để cân bằng số nguyên tử H, O.
• Phản ứng có axit tham gia: vế nào thừa oxi thêm H+ → H2O Vế nào thiếu oxi thêm H2O → H+.
• Phản ứng có kiềm tham gia: vế nào thừa oxi thêm H2O → OH- Vế nào thiếu oxi thêm OH-→ H2O.
• Phản ứng tạo thành axit hoặc kiềm làm tương tự. - Cân bằng điện tích hai vế.
Bước 4: Chọn hệ số thích hợp cho các bán phản ứng rồi cộng lại.
Bước 5: Để chuyển từ dạng ion sang phân tử thêm vào 2 vế lượng như nhau các ion để trung hòa điện tích.
B – Bài tập mẫu
VD 1. Cân bằng phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng ion – electron:
Giải
Bước 1: Tách ion, xác định các nguyên tố có số oxi hóa thay đổi. Al + H+ + NO3− → Al3+ + NO−3 + N2O + H2O.
Bước 2: Viết các bán phản ứng oxi hóa – khử. Al → Al3+
−
3
NO → N2O.
Bước 3: Cân bằng các nửa phản ứng: Al → Al3+ + 3e.
2NO3− + 10H+ + 8e → N2O + 5H2O.
Bước 4: Chọn hệ số thích hợp cho các bán phản ứng rồi cộng lại: 8x Al → Al3+ + 3e
3x 2NO3− + 10H+ + 8e → N2O + 5H2O
8Al + 30H+ + 6NO−3 → 8Al3+ + 3N2O + 15H2O.
Bước 5: Để chuyển từ dạng ion sang phân tử thêm vào 2 vế lượng như nhau các ion để trung hòa điện tích. Phương trình trên phải cộng 2 vế với 24 − (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3
NO , ta có: 8Al + 30HNO3→ 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O.
VD 2. Cân bằng phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng ion – electron (phản ứng có axit tham gia):
KMnO4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O.
Giải
Bước 1: Tách ion, xác định các nguyên tố có số oxi hóa thay đổi. K+ + MnO−4 + NO−2 + H+ + 2−
4
SO → Mn2+ + 2− 4
SO + K+ + NO−3 + H2O.
Bước 2: Viết các bán phản ứng oxi hóa – khử:
− 4 MnO → Mn2+ − 2 NO → − 3 NO .
Bước 3: Cân bằng các nửa phản ứng:
−
4
−
2
NO + H2O - 2e → −
3
NO + 2H+.
Bước 4: Chọn hệ số thích hợp rồi cộng lại: 2x MnO−4 +8 H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O. 5x NO−2 + H2O - 2e → − 3 NO + 2H+. 2MnO−4 + 16H+ + 5NO−2 + 5H2O → 2Mn2+ + 5NO−3 + 8H2O + 10H+. Giản ước H+ và OH-ở hai vế ta có: 2MnO−4 + 6H+ + 5NO−2 → 2Mn2+ + 5NO−3 + 3H2O .
Bước 5: Chuyển phương trình ion thành phương trình phân tử:
2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5KNO3 + K2SO4 + 3H2O.
C - Bài tập tương tự
Bài 10. Cân bằng các phản ứng oxi hoá - khử sau theo phương pháp cân bằng ion- electron:
a) KMnO4 + FeS2 + H2SO4→ Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O. b) M + HNO3→ M(NO3)n + NxOy + H2O.
Bài 11. Cân bằng các phản ứng oxi hoá khử sau : Theo phương pháp cân bằng electron :
Cu2S + HNO3→ Cu(NO3)2 + CuSO4 + NO2 + H2O.
CH3−CH=CH2 + KMnO4 + H2O → CH3−CH−CH2 + MnO2 + KOH.
Theo phương pháp cân bằng ion - electron:
K2Cr2O7 + H2SO4 + NO → Cr2(SO4)3 + HNO2 + K2SO4 + H2O. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
NaCrO2 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + H2O.
2.2.4.4. Xác định chất tạo thành sau phản ứng A – Một số điểm cần lưu ý
• Để xác định chất tạo thành sau phản ứng ta làm như sau: - Xác định chất oxi hóa, chất khử mạnh hay yếu.
- Chọn khả năng số oxi hóa của nguyên tố thay đổi cho phù hợp với đề bài OH OH
• Trong một số chất, chất oxi hóa và chất khử phụ thuộc vào môi trường tiến hành phản ứng:
B - Bài tập mẫu
VD .Hoàn thành phương trình phản ứng hóa học sau: SO2 + Br2 + H2O → H2SO4 + …
Giải
Số oxi hóa của S trong SO2tăng từ +4 lên +6 → SO2 là chất khử .
→ Br2 là chất oxi hóa → số oxi hóa của Br trong Br2 phải giảm từ 0 xuống -1. SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr.
C - Bài tập tương tự
Bài 12. Hoàn thành các phương trình phản ứng sau: a. SO2 + Br2 + H2O → H2SO4 + ...
b. KI + MnO2 + H2SO4→ I2 + ...
c. NO + K2Cr2O7 + H2SO4→ HNO3 + K2SO4 + ... d. SO2 + KMnO4 + H2O→ K2SO4 + ...
Bài 13. Hoàn thành cácphản ứng oxi hoá - khử sau: a. FeCl2 + KMnO4 + HCl → FeCl3 + MnCl2 + … b. CuS + HNO3→ Cu(NO3)2 + H2SO4 + NO + … c. FeO + HNO3→ NxOy + …
d. KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4→ …+ …+ …+ … e. FeS2 + HNO3→ NO + SO2-4 + …
f. FeBr2 + KMnO4 + H2SO4→ …
Bài 14. Bổ túc và cân bằng các phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron hoặc phương pháp ion electron ( “ …” có thể thêm một hoặc nhiều chất ):
a. K2S2O8 + MnSO4 + H2O → K2SO4 + KMnO4 +… b. K2Cr2O7 + Na2SO3 + H2SO4 → …
c. Al + NaNO3 + NaOH + … → NH3 + … d. Zn + NaNO3 + NaOH → NH3 + …
Bài 15. Bổ túc và cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng ion – electron: a. Al + NO−3 + OH- + ….. → …. + NH3. b. CrO−2 + Cl2 + OH- → 2− 4 CrO + …. c. MnO−4 + 2− 3 SO + H+ → Mn2+ + ….. d. As2S3 + H+ + NO3− + ….. → NO2 + ……
Bài 16.
a. Điều khẳng định sau đây có đúng không? “ Một chất có tính oxi hóa gặp một chất có tính khử nhất thiết phải xảy ra phản ứng oxi hóa – khử”. Giải thích.
b. Hoàn thành các phương trình phản ứng sau đây dưới dạng phân tử và dạng ion: 2 4 6 12 6 2 MnO− +C H O +H+ →Mn + +CO ↑ +... 2 x y 4 2 Fe O +H+ +SO − →SO ↑ +...
2.3.4.5. Giải thích – Viết phương trình phản ứng
A – Một số điểm cần lưu ý
Dạng toán này đòi hỏi HS phải có kiến thức vững chắc, bao quát.
• Viết sơ đồ tóm tắt diễn biến đề (nếu có).
• Dựa vào diễn biến đề bài để chọn vùng kiến thức.
• Nhận định tính chất chất phản ứng → phản ứng đề cho là phản ứng trao đổi, axit - bazơ hay phản ứng ôxi hóa – khử. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Nhận xét màu sắc, trạng thái… của sản phẩm để suy đóan, sau đó kiểm nghiệm lại bằng cách xét xem các sản phẩm có thể tồn tại đồng thời với nhau hay không.
• Vận dụng những kiến thức đã học để suy luận, nhận xét và rút ra kết quả phù hợp với diễn biến đề bài.
• Cuối cùng viết phương trình phản ứng để kiểm tra lại kết quả với diễn biến của đề bài.
B – Bài tập mẫu
VD 1. Cho hỗn hợp FeS2, Fe3O4, FeCO3 hòa tan hết trong HNO3 đặc, nóng thì thu được dd A và hỗn hợp hai khí NO2 và CO2. Cho dd A tác dụng với dd BaCl2 dư, thu được kết tủa trắng và dd B. Cho dd B tác dụng với dd NaOH dư được kết tủa. Hãy viết các phương trình phản ứng xảy ra.
Giải
- Dd A tác dụng với dd BaCl2dư thu được kết tủa trắng nên trong A chứa ion 2−
4 SO : FeS2 + 18HNO3 → Fe(NO3)3 + 15NO2 + 2H2SO4 + 7H2O.
FeCO3 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + CO2 + 2H2O. - Dd A (Fe(NO3)3, H2SO4) tác dụng với dd BaCl2dư:
H2SO4 + BaCl2→ BaSO4 + 2HCl.
- Dd B (HCl, Fe(NO3)3, BaCl2dư) tác dụng với dd NaOH dư: Fe(NO3)3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaNO3.
HCl + NaOH → NaCl + H2O.
VD 2. Nếu đốt Mg trong không khí rồi đưa vào bình đựng khí lưu huỳnh đioxit, nhận thấy có 2 chất bột được sinh ra: bột A màu trắng và bột B màu vàng. Bột B không tác dụng với dd axit sunfuric loãng, nhưng cháy được trong không khí, sinh ra khí C làm mất màu dd kali penmanganat.
a. Hãy cho biết tên các chất A, B, C và giải thích. b. Viết PTHH của các phản ứng đã xảy ra.
Giải
Đốt Mg trong không khí rồi đưa vào bình đựng khí lưu huỳnh đioxit: 2Mg + SO2 2MgO + S.
Do B không tác dụng với dd axit sunfuric loãng nên bột B màu vàng là S, bột A màu trắng là MgO:
S + O2 → SO2.
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4.