Lớp 10 Hóa 10 - Chân trời sáng tạo

Phản ứng oxi hóa - khử và ứng dụng trong cuộc sống

Bài học: Phản ứng oxi hóa - khử và ứng dụng trong cuộc sống đã giới thiệu cho các em lý thuyết phản ứng oxi hóa - khử và ý nghĩa của phản ứng oxi hóa - khử. Bên cạnh là các ví dụ và bài tập có lời giải chi tiết, xây dựng dựa trên kiến thức trọng tâm chương trình hóa 10 Chân trời sáng tạo.

I. Số oxi hóa

1. Tìm hiểu về số oxi hóa

Số oxi hoá của một nguyên tử trong phân tử là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó nếu giả định cặp electron chung thuộc hẳn về nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện lớn hơn.

Cách biểu diễn số oxi hóa:

Số oxi hóa được đặt ở phía trên kí hiệu nguyên tố.

Ví dụ:  \overset{+1}{\mathrm{Na}}\overset{-1}{\mathrm{Cl}};\;\overset0{\mathrm S};\;\overset{+3}{{\mathrm{Fe}}_2}\overset{-2}{{\mathrm O}_3}

2. Xác định số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố

Quy tắc xác định số oxi hóa:

  • Quy tắc 1: Số oxi hoá của nguyên tử trong các đơn chất bằng 0.

Ví dụ: \overset0{\mathrm C};\;{\overset0{\mathrm{Cl}}}_2;\;{\overset0{\mathrm O}}_2;\;{\overset0{\mathrm O}}_3

  • Quy tắc 2: Trong một phân tử, tổng số oxi hoá của các nguyên tử bằng 0.

Ví dụ: Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử SO3 là:

(+6) + (-2).3 = 0

  • Quy tắc 3: Trong các ion, số oxi hoá của nguyên tử (đối với ion đơn nguyên tử) hay tổng số oxi hoá các nguyên tử (đối với ion đa nguyên tử) bằng điện tích ion đó.

Ví dụ: 

Ion Na+ có điện tích là 1+, nên số oxi hoá của ion Na+ là +1.

Ion Cl- có điện tích là 1-, nên số oxi hoá của ion Cl- là -1.

Ion [NH4]+ có điện tích là 1+, nên tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong ion là +1.

  • Quy tắc 4: Trong đa số các hợp chất, số oxi hóa của hydrogen bằng +1, trừ các hydride kim loại (như NaH, CaH2)…. Số oxi hóa của oxygen bằng -2, trừ OF 2 và các peroxide; superoxide (như H2O2; Na2O2; KO2 …). Kim loại kiềm (nhóm IA) luôn có số oxi hóa +1; kim loại kiềm thổ (nhóm IIA) có số oxi hóa +2. Nhôm có số oxi hóa +3. Số oxi hóa của các nguyên tử nguyên tố fluorine trong các hợp chất bằng -1. 

II. Phản ứng oxi hóa – khử

Nghiên cứu về phản ứng oxi hoá - khử

 Thí nghiệm: Zn tác dụng với H2SO4.

 Phản ứng hoá học: 

\overset0{\mathrm{Zn}}\;+\;{\overset{+1}{\mathrm H}}_2{\mathrm{SO}}_4\;\rightarrow\;\overset{+2}{\mathrm{Zn}}{\mathrm{SO}}_4\;+\;{\overset0{\mathrm H}}_2

  • Zn nhường electron nên Zn là chất khử.
  • Quá trình Zn nhường electron gọi là quá trình oxi hóa:

\overset0{\mathrm{Zn}}\;\rightarrow\;\overset{+2}{\mathrm{Zn}}\;+\;2\mathrm e

  • Ion H+ đã nhận electron nên H+ là chất oxi hóa.
  • Quá trình H+ nhận electron gội là quá trình khử:

2\overset{+1}{\mathrm H}+\;2\mathrm e\;\rightarrow{\overset0{\mathrm H}}_2

Ví dụ: Cho kim loại Fe phản ứng với dung dịch CuSO4.

Fe phản ứng với dung dịch CuSO4 theo phản ứng:

\overset0{\mathrm{Fe}}\;+\;\overset{+2}{\mathrm{Cu}}{\mathrm{SO}}_4\;\rightarrow\overset{+2}{\mathrm{Fe}}{\mathrm{SO}}_4\;+\overset0{\;\mathrm{Cu}}

Quá trình oxi hóa: \overset0{\mathrm{Fe}}\;\rightarrow\overset{+2}{\mathrm{Fe}}+\;2\mathrm e

Quá trình khử: \overset{+2}{\mathrm{Cu}}\;+\;2\mathrm e\;\rightarrow\overset0{\mathrm{Cu}}

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

 Trong phản ứng oxi hóa – khử luôn xảy ra đồng thời sự oxi hóa và sự khử.

Chất khử  Chất oxi hóa
Nhường electron Nhận electron
Số oxi hóa tăng Số oxi hóa giảm
Bị oxi hóa Bị khử
Quá trình oxi hóa (sự oxi hóa) là quá trình nhường electron. Quá trình khử (sự khử) là quá trình nhận electron.

III. Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử

Có nhiều phương pháp lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử. Phương pháp thông dụng hiện nay là thăng bằng electron.

Phương pháp thăng bằng electron

Nguyên tắc của phương pháp:

Tổng số electron chất khử nhường = Tổng số electron chất oxi hoá nhận.

Các bước lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa - khử theo phương pháp thăng bằng electron:

  • 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 do chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.
  • Bước 4: Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng số lượng nguyên tử các nguyên tố còn lại.

Ví dụ: Lập phương trình hóa học cho phản ứng sau:

MnO2 + HCl \rightarrow MnCl2 + Cl2 + H2O

Bước 1: \overset{+4}{\mathrm{Mn}}{\mathrm O}_2\;+\;\mathrm H\overset{-1}{\mathrm{Cl}}\;\rightarrow\;\overset{+2}{\mathrm{Mn}}{\overset{-1}{\mathrm{Cl}}}_2\;+\;{\overset0{\mathrm{Cl}}}_2\;+\;{\mathrm H}_2\mathrm O

                            (chất oxi hóa)  (chất khử)

Bước 2: 

Quá trình oxi hóa: 2\overset{-1}{\mathrm{Cl}}\;\rightarrow{\overset0{\mathrm{Cl}}}_2\;+\;2\mathrm e

Quá trình khử: \overset{+4}{\mathrm{Mn}}\;+2\mathrm e\rightarrow\overset{+2}{\mathrm{Mn}}\;

Bước 3: 

2\times|  \overset{+4}{\mathrm{Mn}}\;+2\mathrm e\rightarrow\overset{+2}{\mathrm{Mn}}\;

2\times| 2\overset{-1}{\mathrm{Cl}}\;\rightarrow{\overset0{\mathrm{Cl}}}_2\;+\;2\mathrm e

 Rút gọn lại ta được: 2:2 = 1:1. 

Bước 4:

MnO2 + 4HCl \rightarrow MnCl2 + Cl2 + 2H2O

IV. Ý nghĩa của phản ứng oxi hóa – khử

  • Một số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng gắn liền với cuộc sống như sự cháy của than, củi; sự cháy của xăng, dầu trong các động cơ đốt trong; các quá trình điện phân; các phản ứng xảy ra trong pin, ắc quy …

               

Gas cháy trong không khí tỏa nhiệt lớn

Tàu con thoi

Quá trình quang hợp của cây xanh

  •  Một số phản ứng oxi hóa – khử là cơ sở của quá trình sản xuất trong các ngành công nghiệp nặng; sản xuất các hóa chất cơ bản; sản xuất phân bón; thuốc bảo vệ thực vật; dược phẩm … 

Sản xuất gang

Câu trắc nghiệm mã số: 29096,29097,29098
Sắp xếp theo
🖼️
Xóa Gửi bình luận

Hóa 10 CTST