Giải Hóa học 10 Chân trời sáng tạo bài 12

Mở đầu trang 72 Hóa học 10 : Đom đóm có thể phát ra ánh sáng đặc biệt, không tỏa nhiệt như ánh sáng nhân tạo. Cấu tạo bên trong lớp da bụng của đom đóm là dãy các tế bào phát quang có chứa luciferin. Luciferin tác dụng với oxygen, cùng xúc tác enzyme, để tạo ra ánh sáng. Đây là phản ứng oxi hóa – khử.

Trong cuộc sống cũng như trong tự nhiên có nhiều hiện tượng mà nguyên nhân chính là do phản ứng oxi hóa – khử gây ra. Phản ứng oxi hóa – khử là gì? Vai trò quan trọng của chúng trong cuộc sống như thế nào?

Lời giải:

- Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học, trong đó có sự chuyển dịch electron giữa các chất phản ứng hay có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tử trong phản ứng. Trong phản ứng oxi hóa – khử luôn xảy ra đồng thời quá trình oxi hóa và quá trình khử

- Vai trò của phản ứng oxi hóa – khử trong đời sống

+ Là cơ sở của quá trình sản xuất trong các ngành công nghiệp nặng, sản xuất hóa chất cơ bản

+ Sản xuất phân bón

+ Sản xuất thuốc bảo vệ thực vật

+ Sản xuất dược phẩm

1. Số oxi hóa

Câu hỏi 1 trang 72 Hóa học 10 : Quan sát Hình 12.1, hãy viết quá trình nhường và nhận electron trong phản ứng giữa magnesium và oxygen

Phương pháp giải:

- O tham gia quá trình nhận electron

- Mg tham gia quá trình nhường electron

Lời giải:

- O tham gia quá trình nhận electron

O + 2e → O ^2-

- Mg tham gia quá trình nhường electron

Mg → Mg ²⁺ + 2e

Giải hóa học 10 trang 73 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 2 trang 73 Hóa học 10 : Quan sát Hình 12.2a, hydrogen cháy trong chlorine với ngọn lửa sáng, tạo hợp chất hydrogen chlorine (HCl). Nếu cặp electron chung trong hợp chất cộng hóa trị HCl lệch hẳn về phía nguyên tử Cl (Hình 12.2b), hãy xác định điện tích của các nguyên tử trong phân tử HCl

Phương pháp giải:

Trong phân tử HCl, mỗi nguyên tố bỏ ra 1 electron để góp chung tạo thành 1 cặp electron dùng chung

Lời giải:

- Trong phân tử HCl, mỗi nguyên tử bỏ ra 1 electron để góp chung tạo thành 1 cặp electron dùng chung

- Khi 1 cặp electron lệch hẳn về Cl

=> Có thể coi Cl nhận 1 electron và H nhường 1 electron

=> Cl sẽ mang điện tích -1 và H mang điện tích +1

Câu hỏi 3 trang 73 Hóa học 10 : Nêu điểm khác nhau giữa kí hiệu số oxi hóa và kí hiệu điện tích của ion M trong hình sau:

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ và rút ra nhận xét

Lời giải:

- Kí hiệu số oxi hóa: Dấu rồi đến số (+n)

Ví dụ: +1, +2, -1, -2

- Kí hiệu điện tích ion: Số rồi đến dấu (n-). Với điện tích có giá trị là 1 thì không cần ghi số 1

Ví dụ: Cl ^- , O ^2- , Na ⁺ , Ca ²⁺.

Câu hỏi 4 trang 73 Hóa học 10 : Dự đoán số oxi hóa của các nguyên tử trong nhóm IA, IIA, IIIA trong các hợp chất. Giải thích

Phương pháp giải:

Quy tắc 4: Kim loại kiềm (nhóm IA) luôn có số oxi hóa +1, kim loại kiềm thổ (nhóm IIA) có số oxi hóa +2. Nhôm (aluminium) có số oxi hóa +3

Lời giải:

- Nguyên tử nhóm IA có 1 electron ở lớp ngoài cùng, có xu hướng nhường 1 electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm => Sẽ có số oxi hóa là +1

- Nguyên tử nhóm IIA có 2 electron ở lớp ngoài cùng, có xu hướng nhường 2 electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm => Sẽ có số oxi hóa là +2

- Nguyên tử nhóm IIIA có 3 electron ở lớp ngoài cùng, có xu hướng nhường 3 electron để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm => Sẽ có số oxi hóa là +3

Luyện tập trang 73 Hóa học 10 : Hãy xác định số oxi hóa của các nguyên tử trong các đơn chất, hợp chất và ion sau: Zn, H ₂ , Cl ^- , O ^2- , S ^2- , HSO ₄^- , Na ₂ S ₂ O ₃ , KNO ₃

Phương pháp giải:

- Quy tắc 1: Số oxi hóa của nguyên tử trong các đơn chất = 0

- Quy tắc 2: Trong 1 phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử = 0

- Quy tắc 3: Trong các ion, số oxi hóa của nguyên tử (đối với ion đơn nguyên tử) hay tổng số oxi hóa các nguyên tử (đối với ion đa nguyên tử) = điện tích của ion đó

- Quy tắc 4: Trong hợp chất, H chủ yếu +1, O là -2, nhóm IA là +1, nhóm IIA là +2, Al là +3

Lời giải:

- Zn là đơn chất => Số oxi hóa của nguyên tử Zn là 0

- H ₂ là đơn chất => Số oxi hóa của nguyên tử H trong H ₂ là 0

- Cl ^- là ion đơn nguyên tử có điện tích là 1- => Số oxi hóa của ion Cltrong Cl ^- là -1

- O ^2- là ion đơn nguyên tử có điện tích là 2- => Số oxi hóa của ion Otrong O ^2- là -2

- S ^2- là ion đơn nguyên tử có điện tích là 2- => Số oxi hóa của ion Strong S ^2- là -2

- HSO ₄^-: gọi số oxi hóa của S trong ion là x.

Ta có: (+1).1 + x.1 + (-2).4 = -1

=> x = +6

Vậy số oxi hóa của H = +1, O = -2 và S = +6

- Na ₂ S ₂ O ₃: gọi số oxi hóa của S trong phân tử là x

Ta có: (+1).2 + x.2 + (-2).3 = 0

=> x = +2

Vậy số oxi hóa của Na = +1, S = +2, O = -2

KNO ₃: gọi số oxi hóa của N trong phân tử là x

Ta có: (+1).1 + x.1 + (-2).3 = 0

=> x = +5

Vậy số oxi hóa của K = +1, N = +5, O = -2

Giải hóa học 10 trang 74 Chân trời sáng tạo

Luyện tập trang 74 Hóa học 10 : Magnetite là khoáng vật sắt từ có hàm lượng sắt cao nhất được dùng trong ngành luyện gang, thép, với công thức hóa học là Fe ₃ O ₄

Phương pháp giải:

- Trong phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử = 0

- O trong hợp chất có số oxi hóa là -2

Lời giải:

- Gọi số oxi hóa của Fe trong hợp chất trên là x

Ta có: x.3 + (-2).4 = 0

=> x = +8/3

Vậy số oxi hóa của Fe trong Fe ₃ O ₄ = +8/3

2. Phản ứng oxi hóa - khử

Câu hỏi 5 trang 75 Hóa học 10 : Hãy nhận xét và giải thích sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử trong chất oxi hóa và chất khử trước và sau phản ứng

Phương pháp giải:

- Chất khử là chất nhường electron để tạo thành ion mang điện tích dương

- Chất oxi hóa là chất nhận electron để tạo thành ion mang điện tích âm

Lời giải:

- Chất oxi hóa là chất nhận electron => Sau phản ứng, chất oxi hóa có số oxi hóa giảm so với trước phản ứng

- Chất khử là chất nhường electron => Sau phản ứng, chất khử có số oxi hóa tăng so với trước phản ứng

Luyện tập trang 75 Hóa học 10 : Cho phương trình hóa học của các phản ứng sau:

H₂S + Br₂ → 2HBr + S↓ (1)

2KClO₃ 2KCl + 3O₂↑ (2)

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O (3)

Phản ứng nào là phản ứng oxi hóa – khử? Vì sao? Hãy xác định quá trình oxi hóa và quá trình khử của các phản ứng đó

Phương pháp giải:

- Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học, trong đó có sự chuyển dịch electron giữa các chất phản ứng hay có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tử trong phân tử

- Quá trình oxi hóa là quá trình nhường electron

- Quá trình khử là quá trình nhận electron

Lời giải:

- Xét phản ứng (1):

H2S⁻² + Br₂⁰ → HBr⁻¹+ S0↓

+ Là phản ứng oxi hóa – khử vì nguyên tử S và Br có sự thay đổi số oxi hóa

+ Quá trình oxi hóa: S^-2 → S⁰ + 2e

+ Quá trình khử: Br₂⁰ + 2e → Br^-1

- Xét phản ứng (2):

+ Là phản ứng oxi hóa – khử vì nguyên tử Cl và O có sự thay đổi số oxi hóa

+ Quá trình oxi hóa: 2O^-2 → O₂⁰ + 4e

+ Quá trình khử: Cl⁺⁵ + 6e → Cl^-1

- Xét phản ứng (3): CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

+ Không phải phản ứng oxi hóa – khử vì các nguyên tử không có sự thay đổi số oxi hóa

Giải hóa học 10 trang 76 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 6 trang 76 Hóa học 10 : Làm thế nào để biết một phản ứng là phản ứng oxi hóa – khử?

Phương pháp giải:

Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trước và sau phản ứng

Lời giải:

- Để nhận biết một phản ứng oxi hóa – khử, cần xác định số oxi hóa của các nguyên tố trước và sau phản ứng

- Phản ứng nào có các nguyên tố thay đổi số oxi hóa => Phản ứng oxi hóa – khử

3. Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa - khử

Luyện tập trang 77 Hóa học 10 : Lập phương trình hóa học của các phản ứng oxi hóa – khử sau, xác định vai trò của các chất tham gia phản ứng.

KMnO₄ + HCl → KCl + MnCl₂ + Cl₂ ↑ + H₂O (1)

NH₃ + Br2 → N2 + HBr (2)

NH₃+CuO→ Cu + N2 + H2O (3)

FeS2+O2→ Fe2O3+SO2(4)

KClO3→,MnO2KCl+O2↑(5)

Phương pháp giải:

- Nguyên tắc: Tổng số electron chất khử nhường = Tổng số electron chất oxi hóa nhận

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng, từ đó xác định chất oxi hóa, chất khử

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron chất khử nhường = tổng số electron chất oxi hóa nhận

Bước 4: Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng số lượng nguyên tử của các nguyên tố còn lại

Lời giải:

KMnO4+HCl→KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O(1)

Bước 1: KMn+7⁡O4+HCl−1→KCl+Mn+2⁡Cl2+Cl20↑+H2O

Bước 2:

Quá trình oxi hóa: 2Cl^-1 → Cl₂⁰ + 2e

Quá trình khử: Mn⁺⁷ + 5e → Mn⁺²

- KMnO₄ là chất oxi hóa vì Mn trong KMnO₄ nhận electron

- HCl là chất khử vì Cl trong HCl nhường electron

Bước 3: Xác định hệ số

Bước 4: Đặt hệ số

2KMnO4+16HCl→2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

NH3+Br2→N2+HBr(2)

Bước 1: N−3⁡H3+Br20→N20+HBr−1

Bước 2:

Quá trình oxi hóa: 2N^-3 → N₂⁰ + 6e

Quá trình khử: Br₂⁰ + 2e → 2Br^-

- Br ₂ là chất oxi hóa vì Br nhận electron

- NH ₃ là chất khử vì N trong NH ₃ nhường electron

Bước 3: Xác định hệ số

Bước 4: Đặt hệ số

2NH3+3Br2→N2+6HBr

NH3+CuO→Cu+N2+H2O(3)

Bước 1: N−3⁡H3+Cu+2⁡O→Cu0+N20+H2O

Bước 2:

Quá trình oxi hóa: 2N^-3 → N₂⁰ + 6e

Quá trình khử: Cu⁺² + 2e → Cu⁰

- CuO là chất oxi hóa vì Cu trong CuO nhận electron

- NH ₃ là chất khử vì N trong NH ₃ nhường electron

Bước 3: Xác định hệ số

Bước 4: Đặt hệ số

2NH3+3CuO→3Cu+N2+3H2O

4. Ý nghĩa của phản ứng oxi hóa - khử

Câu hỏi 7 trang 77 Hóa học 10 : Lập phương trình hóa học của phản ứng đốt cháy gas trong không khí và phản ứng kích nổ hỗn hợp nhiên liệu của tàu con thoi. Xác định vai trò của các chất trong mỗi phản ứng

Phương pháp giải:

- Phản ứng đốt cháy gas: CH ₄ + O ₂ → CO ₂ + H ₂ O

- Phản ứng kích nổ hỗn hợp nhiên liệu: H ₂ + O ₂ → H ₂ O

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng, từ đó xác định chất oxi hóa, chất khử

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron chất khử nhường = tổng số electron chất oxi hóa nhận

Bước 4: Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng số lượng nguyên tử của các nguyên tố còn lại

Giải hóa học 10 trang 78 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 8 trang 78 Hóa học 10 : Quan sát Hình 12.7 và độc thông tin, hãy lập phương trình hóa học của phản ứng quang hợp ở cây xanh. Quá trình quang hợp của thực vật có vai trò quan trọng như thế nào đối với cuộc sống?

Phương pháp giải:

Phản ứng quang hợp:

CO2+H2O→C6H12O6+O2

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng, từ đó xác định chất oxi hóa, chất khử

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron chất khử nhường = tổng số electron chất oxi hóa nhận

Bước 4: Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng số lượng nguyên tử của các nguyên tố còn lại

Lời giải:

Bước 1: C+4⁡O2+H2O−2→C60⁡H12O6+O20

Bước 2:

Quá trình oxi hóa: 2O^-2 → O₂⁰ + 4e

Quá trình khử: C⁺⁴ + 4e → C⁰

Bước 3: Xác định hệ số

Bước 4: Đặt hệ số

6CO2+6H2O→a/s,dlC6H12O6+6O2

- Vai trò của quá trình quang hợp của thực vật có vai trò:

+ Cung cấp oxygen, giảm lượng khí thải carbonic

+ Tổng hợp chất hữu cơ, đưa năng lượng mặt trời vào hệ sinh thái

Câu hỏi 9 trang 78 Hóa học 10 : Từ thông tin về “Luyện kim”, viết phản ứng của khí carbon monoxide khử iron (III) oxide ở nhiệt độ cao. Lập phương trình hóa học của phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron, xác định vai trò của các chất trong phản ứng

Phương pháp giải:

Phản ứng luyện kim:

CO+Fe2O3→toFe+CO2

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng, từ đó xác định chất oxi hóa, chất khử

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron chất khử nhường = tổng số electron chất oxi hóa nhận

Bước 4: Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng số lượng nguyên tử của các nguyên tố còn lại

Lời giải:

Bước 1: C+2⁡O+Fe2+3⁡O3→toFe0+C+4⁡O2

Bước 2:

Quá trình oxi hóa: C⁺² → C⁺⁴ + 2e

Quá trình khử: Fe⁺³ + 3e → Fe⁰

Fe₂O₃ là chất oxi hóa vì Fe trong Fe₂O₃ nhận electron

CO là chất khử vì C trong CO nhường electron

Bước 3: Xác định hệ số

Bước 4: Đặt hệ số

3CO+Fe2O3→ 2Fe+3CO2

Câu hỏi 10 trang 78 Hóa học 10 : Đọc thông tin về “Điện hóa” để biết được phản ứng oxi hóa – khử gắn liền với cuộc sống. Lập phương trình hóa học của phản ứng sinh ra dòng điện trong pin khi zinc phản ứng với manganese

Phương pháp giải:

Phản ứng sinh ra dòng điện trong pin:

Zn+MnO2→kiemZnO+Mn2O3

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng, từ đó xác định chất oxi hóa, chất khử

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron chất khử nhường = tổng số electron chất oxi hóa nhận

Bước 4: Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng số lượng nguyên tử của các nguyên tố còn lại

Lời giải:

Bước 1: Zn0+Mn+4⁡O2→Zn+2⁡O+Mn2+3⁡O3

Bước 2:

Quá trình oxi hóa: Zn⁰ → Zn⁺² + 2e

Quá trình khử: Mn⁺⁴ + e → Mn⁺³

Bước 3: Xác định hệ số

Bước 4: Đặt hệ số

Zn+2MnO2→ZnO+Mn2O3

Vận dụng trang 78 Hóa học 10 : Hãy nêu thêm một số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng gắn với đời sống hằng ngày

Phương pháp giải:

- Phản ứng đốt cháy methane tạo ra năng lượng

- Phản ứng hô hấp hiếu khí

- Phản ứng hô hấp kị khí

Lời giải:

- Phản ứng đốt cháy methane tạo ra năng lượng:

CH₄ + 2O₂ →CO₂ + 2H₂O + năng lượng

- Phản ứng hô hấp hiếu khí:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 36 ATPs (năng lượng)

- Phản ứng hô hấp kị khí:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + năng lượng