Phương trình oxi hóa khử
Phản ứng oxi hoá khử
I. Số oxi hoá
1. Khái niệm
Số oxi hóa là điện tích quy ước của nguyên tử trong phân tử khi coi tất cả các electron liên kết đều chuyển hoàn toàn về nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.
Số oxi hóa được viết ở dạng đại số, dấu viết trước, số viết sau.
Ví dụ"
Xét phân tử NaCl: Nguyên tử Na nhường 1 electron cho nguyên tử Cl, khi đó nguyên tử Na trở thành ion dương mang điện tích 1+ (số oxi hóa của K là +1) và nguyên tử Cl nhận 1 electron của nguyên tử K trở thành ion âm mang điện tích –1 (số oxi hóa của Cl là – 1).
2. Quy tắc xác định số oxi hóa
Quy tắc 1: Trong đơn chất, số oxi hóa của nguyên tử bằng 0.
Ví dụ: H2; N2; O2; Fe; Zn ....
Quy tắc 2: Trong phân tử các hợp chất, thông thường số oxi hóa của hydrogen là +1, của oxygen là -2, các kim loại điển hình có số oxi hóa dương và có giá trị bằng số electron hóa trị.
Ví dụ:
| Nguyên tử | Hydrogen | Oxygen | Kim loại kiềm (IA) | Kim loại kiểm thổ (IIA) | Aluminium |
| Số oxi hoá | +1 | -2 | +1 | +2 | +3 |
Quy tắc 3: Trong hợp chất, tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử bằng 0.
Ví dụ: 
\(C^{+4} O^{-2} _{2}\)
Tổng số oxi hóa = (+4) + (-2).2 = 0.
Quy tắc 4: Trong ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của nguyên tử bằng điện tích ion; trong ion đa nguyên tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng điện tích ion.
Ví dụ: \((N^{−3} H_{4}^{+1} )^{+}\)
Tổng số oxi hóa = (-3) + (+1).4 = + 1.
Trường hợp ngoại lệ: NaH , AlH (số oxi hóa của H là -1)
Số oxi hóa của O là: -2
Ví dụ: H2O, Na2O, SO2
Trường hợp ngoại lệ:
Số oxi hóa -1: H2O2, Na2O2
Số oxi hóa +2: OF2
II. Phản ứng oxi hóa – khử.
Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học xảy ra đồng thời quá trình nhường và quá trình nhận electron.
Dấu hiệu nhận ra phản ứng oxi hóa – khử là có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử.
- Chất khử là chất nhường electron,
- Chất oxi hóa là chất nhận electron.
- Quá trình oxi hóa là quá trình chất khử nhường electron.
- Quá trình khử là quá trình chất oxi hóa nhận electron.
Ví dụ: Đưa mẩu than gỗ nóng đỏ vào bình đựng khí oxygen, mẩu than cháy sáng.
\(C^{0} + O^{0} _{2} \overset{t^{o} }{\rightarrow} C^{+4} O^{-2} _{2}\)
Trong phản ứng trên, nguyên tử C nhường 4 electron, là chất khử; phân tử oxi nhận 4 electron, là chất oxi hóa.
\(C^{0} →C^{+4} +4e\) (Quá trình oxi hóa)
\(O_{2}^{0} +4e→2O^{-2}\) (Quá trình khử)
III. Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử
Phương pháp thăng bằng electron được dùng để lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử theo nguyên tắc: Tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.
Các bước lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử theo phương pháp thăng bằng electron:
+ Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa, từ đó xác định chất oxi hóa, chất khử.
+ Bước 2: Biểu diễn các quá trình oxi hóa, quá trình khử.
+ Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hóa dựa trên nguyên tắc: Tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.
+ Bước 4: Đặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng, từ đó tính hệ số của chất khác có mặt trong phương trình hóa học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.
Ví dụ: Lập phương trình hóa học sau theo phương pháp thăng bằng electron:
HCl + PbO2 → PbCl2 + Cl2 + H2O
Hướng dẫn cân bằng
Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa, từ đó xác định chất oxi hóa, chất khử.
\(H^{+1} Cl^{-1} + Pb^{+4} O^{-2} _{2} → Pb^{+2} Cl^{-1} _{2} + Cl^{0} _{2} + H^{+1} _{2}O^{-2}\)
Biểu diễn các quá trình oxi hóa, quá trình khử và tìm hệ số:
Pb+4 + 2e → Pb+2
Cl−1 → Cl0 + 1e
1x 2x | Pb+4 + 2e → Pb+2 Cl−1 → Cl0 + 1e |
⇒ Pb+4 + 2Cl−1 → Pb+2 + 2Cl0
Phương trình hoá học:
4HCl + PbO2 → PbCl2 + Cl2 + 2H2O
Ví dụ 1. Lập phương trình hóa học sau theo phương pháp thăng bằng electron:
FeS + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O + H2SO4 + H2O
Hướng dẫn cân bằng phương trinh phản ứng
a. Xác định sự thay đổi số oxi hóa:
Fe+2 → Fe+3
S-2 → S+6
N+5 → N+1
(Viết số oxi hóa này phía trên các nguyên tố tương ứng)
b. Lập thăng bằng electron:
Fe+2 → Fe+3 + 1e
S-2 → S+6 + 8e
FeS → Fe+3 + S+6 + 9e
2N+5 + 8e → 2N+1
–> Có 8FeS và 9N2O.
c. Đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại:
8FeS + 42HNO3 → 8Fe(NO3)3 + 9N2O + 8H2SO4 + 13H2O
Ví dụ 2. Phản ứng trong dung dịch bazơ:
NaCrO2 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr
Hướng dẫn cân bằng phương trinh phản ứng
CrO2- + 4OH- → CrO42- + 2H2O + 3e
Br2 + 2e –> 2Br-
Phương trình ion:
2CrO2- + 8OH- + 3Br2 → 2CrO42- + 6Br- + 4H2O
Phương trình phản ứng phân tử:
2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O
Ví dụ 3. Cho phản ứng: Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + N2O + N2 + H2O (biết tỉ lệ mol của N2O : N2 = 2 : 3)
Hướng dẫn cân bằng phản ứng
+) Vì tỉ lệ mol của N2O : N2 là 2 : 3 => thêm 2 trước N2O và thêm 3 trước N2 sau đó tính tổng e nhận = 10.5 - 2.2.1 - 0 = 46
+) Chọn hệ số sao cho tổng e cho = tổng e nhận => nhân 23 ở quá trình cho e và nhân 1 ở quá trình nhận e
=> 23Zn + 56HNO3 → 23Zn(NO3)2 + 2N2O + 3N2 + 28H2O
Ví dụ 4: Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau:
Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
Hướng dẫn cân bằng phương trình oxi hóa khử
Fe3(+8/3) → 3Fe(+3) + 1e
N(+5) + 3e →N(+2)
Fe3O4 là chất bị oxi hóa, HNO3 vừa là môi trường vừa là chất bị khử.
Cứ 28 phân tử HNO3 tham gia phản ứng chỉ có 1 phân tử đóng vai trò là chất bị khử, 27 phân tử còn lại đóng vai trò là môi trường.
3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
Ví dụ 5: Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau
FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)2 + H2O.
Hướng dẫn cân bằng phương trình oxi hóa khử
Fe+2SO4 + K2Cr+62O7 + H2SO4 → Fe2+3(SO4)3 + K2SO4 + Cr2+3(SO4)2 + H2O.
Quá trình oxi hóa: 6x Quá trình khử: 1x | Fe2+ → Fe3+ + 1e 2Cr6+ + 2.3e → 2Cr+3 |
Hay 6FeSO4 + K2Cr2O7 → 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3
Kiểm tra hai vế: thêm K2SO4 vào về phải; thêm 7H2SO4 vào vế trái → thêm 7H2O vào vế phải.
⇒ 6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)2 + 7H2O
Ví dụ 6. Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau
K2SO3 + KMnO4 + KHSO4 → K2SO4 + MnSO4 + H2O
Hướng dẫn cân bằng phương trình oxi hóa khử
K2S+4O3 + KMn+7O4 + KHSO4 → K2S+6O4 + Mn+2SO4 + H2O
Quá trình oxi hóa: 5x Quá trình khử: 2x | S-4 → S+6 +2e Mn+7 + 5e → Mn+2 |
5K2SO3 + 2KMnO4 + aKHSO4 → bK2SO4 + 2MnSO4 + cH2O
(S) : 5 + a = b + 2
(K): 10 + 2 + a= 2b.
(H) : a = 2c
Giải hệ: a = 6; b = 9, c = 3
5K2SO3 + 2KMnO4 + 6KHSO4 → 9K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O
VI. Các phương trình oxi hóa khử thường gặp
- Al + HNO3 → Al(NO3)3 + H2O + NO2
- Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
- Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO+ H2O
- Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
- Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O + H2O
- Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO+ H2O
- Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
- Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + N2O + H2O
- Fe3O4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
- Al + H2O + NaOH → NaAlO2 + H2
- Ag + HNO3 → AgNO3 + NO + H2O
- Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NO2 + H2O
- Cu + H2SO4 → CuSO4 + SO2 + H2O
- Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NO + H2O
- Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
- Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + H2O
- Fe3O4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
- FeO + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
- Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
- KMnO4 + HCl = KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
- Ag + HNO3 → AgNO3 + NO + H2O
- Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NO + H2O
- Zn + H2SO4 → ZnSO4 + SO2 + H2O
- FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
- Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
- Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + N2 + H2O
- Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NO2 + H2O
- Ag + HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
- Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2O + H2O
- Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2 + H2O
- Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + H2O
- Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + N2O + H2O
- Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NO + H2O
- Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + N2 + H2
- SO2 + KMnO4 + H2O → MnSO4 + K2SO4 + H2SO4
- H2S + FeCl3 → S + FeCl2 + HCl
- H2S + KMnO4 → KOH + MnO2 + S + H2O
- H2S + CuSO4 → CuS + H2SO4
- H2S + H2SO4 → SO2 + H2O + S
- H2S + O2 → SO2 + H2O
- H2S + Cl2 + H2O → H2SO4 + HCl
- K2Cr2O7 + HCl → CrCl3 + KCl + Cl2 + H2O
- C6H12O6 + KMnO4 + H2SO4 → MnSO4 + H2O + K2SO4 + CO2
- C2H2 + KMnO4 + H2O → (COOH)2 + MnO2 + KOH
- C2H4 + KMnO4 + H2O → C2H4(OH)2 + MnO2 + KOH
- NO + K2CrO7 + H2SO4 → HNO3 + K2SO4 + H2O + Cr2(SO4)3
- Fe3O4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
- Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
- Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
- FeSO4 + NaOH → Fe(OH)2 + Na2SO4
- FeSO4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2 + H2O
- FeSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
- Fe(OH)2 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
- Fe(OH)2 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2S + H2O
- FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
- FeCO3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + CO2 + H2O
- Fe(NO3)2 + HCl → Fe(NO3)3 + FeCl3 + NO + H2O
(Tài liệu đang được hoàn thiện, mời các bạn học sinh theo dõi bài viết để có thể cập nhật những phương trình oxi hóa khử mới nhất)
-------------------
>> Mời các bạn tham khảo thêm một số tài liệu liên quan:
