1.Khái niệm :
- Các phản ứng hĩa học cĩ thể chia làm hai loại:
+ Phản ứng khơng cĩ sự thay đổi số oxy hĩa của các nguyên tố tham gia phản ứng (phản ứng trao đổi).
Ví dụ: AgNO3 + NaCl = NaNO3 + AgCl
CaCO3 = CaO +
CO2
+Phản ứng cĩ sự thay đổi số oxy hĩa của các nguyên tố tham gia phản ứng.
Ví dụ : Zn + CuSO4= Cu + ZnSO4
2KMnO4 + 10KNO2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 10KNO3 + K SO + 3H O
a.Định nghĩa
Phản ứng oxy hĩa khử là phản ứng xảy ra với sự thay đổi số oxy hĩa của một hay nhiều nguyên tố đứng trong thành phần của chất phản ứng.
Nguyên nhân gây nên sự thay đổi số oxy hĩa của các nguyên tố trong phản ứng này là cĩ sự trao đổi điện tử giữa các nguyên tử của nguyên tố tham gia phản ứng : nguyên tử của nguyên tố này cho điện tử và nguyên tử của nguyên tố kia nhận điện tử đĩ.
Ví dụ : 2e
Zn + CuSO4→ Cu + ZnSO4
- Mỗi quá trình oxy hĩa khử gồm hai quá trình xảy ra đồng thời: + Quá trình oxy hĩa : quá trình cho điện tử.
Ví dụ : Quá trình oxy hĩa Zn: Zn - 2e- → Zn2+
+ Quá trình khử : quá trình nhận điện tử
Ví dụ : Quá trình khử đồng : Cu2+ + 2e- → Cu - Và hai chất cĩ mặt đồng thời.
+ Chất cho điện tử được gọi là chất khử hay chất bị oxy hĩa. + Chất nhận điện tử được gọi là chất oxy hĩa hay chất bị khử. Ví dụ : Zn là chất khử, CuSO4(Cu2+) là chất oxy hĩa.
- Tổng quát : Kh1 + Ox2 = Ox1 + Kh2
Gồm : Kh1 ⇔ Ox1
+ ne-
Ox2 + ne- ⇔ Kh2
Ta cĩ hai cặp oxy hĩa khử : Ox1/Kh1 ; Ox2/Kh2.
Dạng khử của cặp oxy hĩa khử này phản ứng với dạng oxy hĩa của cặp oxy hĩa khử kia và phản ứng oxy hĩa khử xảy ra theo chiều thuận hay chiều nghịch tùy thuộc bản chất các cặp oxy hĩa khử và điều kiện tiến hành.
b. Phân loại
- Phản ứng oxy hĩa khử: 2 loại.
+ Các phản ứng khơng cĩ mơi trường tham gia : loại phản ứng chỉ gồm hai chất tham gia phản ứng là chất oxy hĩa và chất khử.
+ Các phản ứng cĩ mơi trường tham gia : loại phản ứng mà ngồi hai chất oxy hĩa và khử cịn cĩ chất thứ 3 tham gia để tạo mơi trường cho phản ứng (axít, baz hay trung tính). Chất thứ ba này được gọi là chất mơi trường và thường là axít, baz, nước.
Ví dụ : 2KMnO4 + 5KNO2 +3H2SO4 = 2MnSO4 + 5KNO3 + 3H2O +K2SO4
Chất oxy hĩa chất khử mơi trường (axít) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dạng oxy hĩa và dạng khử ở đây cĩ thể gồm nhiều chất : MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4H2O
Dạng oxy hĩa Dạng khử
NO2- + H2O -2e- = NO3- +2H+
Dạng khử Dạng oxy
hĩa
2. Cân bằng phương trình phản ứng oxy hĩa khử :
+ Để cân bằng phản ứng oxy hĩa khử, ta dựa vào hai nguyên lý:
- Nguyên lý bảo tồn điện tử : số điện tử mà chất khử nhường ra bằng số điện tử mà chất oxy hĩa thu vào.
- Nguyên lý bảo tồn số nguyên tử : số nguyên tử của mỗi nguyên tố trước và sau phản ứng phải được bảo tồn.
a.Phương pháp lập sơ đồ cân bằng điện tử :Gồm các bước sau - Viết phương trình phản ứng (chất tham gia, sản phẩm).
- Xác định số oxy hĩa của các nguyên tố qua đĩ xác định các nguyên tố thay đổi số oxy hĩa, chất oxy hĩa, chất khử.
- Viết sơ đồ của quá trình nhường điện tử của chất khử và quá trình nhận điện tử của chất oxy hĩa.
- Cân bằng số điện tử trao đổi và xác định các hệ số chính của phương trình (các hệ số trước phân tử hay ion cĩ chứa nguyên tử thay đổi số oxy hĩa).
- Cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố cĩ trong phương trình (khơng kể H và O nếu phản ứng trong dung dịch nước).
- Cân bằng số nguyên tử H.
Ví dụ :
Na2SO3 + KMnO4 + H2SO4 → Na2SO4 +K2SO4
+ MnSO4
+4 +7 +6 +2
Chất khử Chất oxy hĩa
Sơ đồ cân bằng điện tử : S4+ - 2e- = S+6 x5
Mn+7+ 5e- =
Mn+2 x2
Viết các hệ số vào phương trình và cân bằng số nguyên tử K,Na,S: 5Na2SO3 + 2KMnO4 + H2SO4 ⇔ 5Na2SO4 +K2SO4
+2MnSO4
Ở vế trái cĩ 6 nguyên tử H nên vế phải cần thêm 3 nguyên tử H2O:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5Na2SO4 +K2SO4 +2MnSO4+3H2O Kiểm tra lại số nguyên tử oxy thấy cân bằng nên phản ứng đã viết xong.
b. Phương pháp nửa phản ứng
Cũng giống phương pháp trên nhưng viết phương trình electron–ion đối với quá trình oxy hĩa và quá trình khử.
- Cân bằng phản ứng oxy hĩa –khử trong mơi trường axít: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ví dụ : KMnO4 + KNO2 +H2SO4 → MnSO4 + KNO3 +K2SO4 + H2O
+ Chất oxy hĩa : ion MnO4- + Chất khử : ion NO2-
Phương trình ion-electron của các quá trình khử và oxy hĩa là: MnO4- + 5e-→ Mn2+
NO2- - 2e- → NO3-
Ta nhận thấy các phương trình này chưa cân bằng. Ở đây cĩ sự tham gia của mơi trường vào quá trình khử và oxy hĩa. Để cân bằng phương trình này, ta sử dụng qui tắc : thêm H+ vào dạng oxy hĩa, thêm H2O vào dạng khử với lượng tương ứng.
Từ đĩ, hai quá trình trên được viết : x2
x5
MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O NO2- + H2O - 2e- → NO3- + 2H+
2MnO4- + 5NO2- + 6H+ → 2Mn2+ + 5NO3- + 3H2O Vậy phương trình oxy hĩa–khử được cân bằng :
2KMnO4 + 5KNO2+ 3H2SO4 = 2MnSO4 +5KNO3 + 3H2O + K2SO4
- Cân bằng phản ứng oxy hĩa – khử trong mơi trường trung tính.
Ví dụ : KMnO4 + KNO2 + H2O → MnO2 + KNO3 + KOH + Chất oxy hĩa : MnO4-
+ Chất khử : NO2-
Để thiết lập phương trình ion-electron trong trường hợp này ta sử dụng qui tắc, đối với quá trình khử : thêm H2O vào dạng oxy hĩa, thêm OH- vào dạng khử, đối với quá trình oxy hĩa : thêm H+ vào dạng oxy hĩa, thêm H2O vào dạng khử với lượng tương ứng.
Từ đĩ, hai quá trình khử và oxy hĩa của phản ứng trên là : 2x
3x
MnO4- + 2H2O + 3e- = MnO2 + 4OH-
NO2- + H2O - 2e- = NO3- + 2H+
2MnO4- + 3NO2- + H2O = 2MnO2 + 3NO3- + 2OH-
Vậy phương trình oxy hĩa khử được cân bằng :
2KMnO4 + 3KNO2 + H2O = 2MnO2 + 3KNO3 + 2KOH
- Cân bằng phản ứng oxy hĩa khử trong mơi trường baz.
Ví dụ: KClO3 + CrCl3 + KOH = K2CrO4 + KCl + H2O
Chất oxy hĩa : ClO3-
Chất khử : Cr3+
Để thiết lập chương trình ion-electron trong trường hợp này, ta sử dụng quy tắc: thêm H2O vào dạng oxy hĩa, thêm OH- vào dạng khử với lượng tương ứng.
Từ đĩ, quá trình khử và oxy hĩa của phản ứng trên là :
2x
ClO3- + 3H2O + 6e- = Cl- + 6OH-
Cr3+ + 8OH- - 3e- = CrO42- + 4H2O (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ClO3- + 2Cr3+ + 10OH- = Cl- + 2CrO42- + 5H2O Vậy phương trình oxy hĩa – khử được cân bằng: