Đang tải... (xem toàn văn)
CHUYÊN ĐỀ 4 PHẢN ỨNG HÓA HỌC A TÓM TẮT LÍ THUYẾT I Số oxi hóa và cách xác định số oxi hóa a Khái niệm về số oxi hóa Số oxi hóa của một nguyên tố trong phân tử là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó, nếu giả định rằng liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử đều là liên kết ion b Quy tắc xác định số oxi hóa ● Quy tắc 1 Số oxi hóa của bằng Ví dụ Số oxi hóa của Na, Fe, H2, O2, Cl2 ● Quy tắc 2 Trong hầu hết các hợp chất Số oxi hóa của H là (trừ các hợp chất của H với kim loại như NaH, CaH2) Số oxi.
CHUYÊN ĐỀ 4: PHẢN ỨNG HÓA HỌC A TÓM TẮT LÍ THUYẾT I Số oxi hóa cách xác định số oxi hóa a Khái niệm số oxi hóa : Số oxi hóa nguyên tố phân tử điện tích ngun tử ngun tố đó, giả định liên kết nguyên tử phân tử liên kết ion b Quy tắc xác định số oxi hóa ● Quy tắc 1: Số oxi hóa ………………………………………… bằng………………………… Ví dụ : Số oxi hóa Na, Fe, H2, O2, Cl2 ● Quy tắc : Trong hầu hết hợp chất : Số oxi hóa H …… (trừ hợp chất H với kim loại NaH, CaH2) Số oxi hóa O …… (trừ số trường hợp H2O2, OF2 ; Na2O2 ) ● Quy tắc : Trong phân tử, tổng đại số số oxi hóa nguyên tố … Ví dụ : Tìm số oxi hóa S phân tử H2SO4 ; HNO3 ; AgNO3 ; Fe2(SO4)3 ; NH4NO3 ● Quy tắc : Trong ion đơn nguyên tử, số oxi hóa …………………………………………… Trong ion đa nguyên tử, tổng đại số số oxi hóa ……………………………………………………………………… Ví dụ: Số oxi hóa ion Na+, Zn2+, S2-, Cl- : Tổng đại số số oxi hóa nguyên tố ion SO42-, MnO4-, NH4+ : ● Chú ý : Để biểu diễn số oxi hóa viết dấu trước, số sau, cịn để biểu diễn điện tích ion viết số trước, dấu sau Nếu điện tích 1+ (hoặc 1–) viết đơn giản + (hoặc -) số oxi hóa phải viết đầy đủ dấu chữ (+1 –1) II Các khái niệm cần nắm vững: Chất khử: Là chất …………………………… , sau phản ứng ……………………… …………… Chất oxi hóa: Là chất …………………… , sau phản ứng ………………………………………… Sự oxi hóa (q trình oxi hóa): Là …………………… Như chất khử có q trình oxi hóa hay bị oxi hóa, oxi hóa Sự khử (q trình khử): Là ………………………… Như chất oxi hóa có trình khử hay bị khử, khử Sản phẩm khử: Là sản phẩm sinh từ trình khử Sản phẩm oxi hóa: Là sản phẩm sinh từ q trình oxi hóa Phản ứng oxi hóa – khử phản ứng hóa học xảy có chuyển electron chất phản ứng phản ứng oxi hóa – khử phản ứng hóa học có thay đổi số oxi hóa nhiều nguyên tố III Cân phương trình phản ứng oxi hóa - khử Có số cách để cân phương trình phản ứng oxi hóa - khử phương pháp thăng electron, phương pháp ion - electron, tất dựa vào nguyên lí bảo tồn khối lượng bảo tồn điện tích 1 Phương pháp thăng electron Kinh nghiệm: Bước 1: Xác định số oxh nguyên tử thay đổi phản ứng (Chất khử - chất oxh) Bước 2: Viết hai q trình oxi hóa, q trình khử (Nhân chéo e nhường, e nhận lưu ý tối giản) Bước 3: Kê hệ số thích hợp vào phương trình :Thơng thường : đơn chất, sp khử, quặng > cân theo trình tự kim loại > gốc axit axit > phi kim (hiđro > oxi) Ví dụ : Cân phương trình phản ứng oxi hóa – khử theo phương pháp thăng electron: o t a Fe H2 SO4 đặc Fe2 (SO4 )3 SO2 H2 O b KMnO4 + HCl KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O a Bước : Xác định số oxi hóa, chất oxi hóa, chất khử 6 3 o 4 t Fe H2 S O4 ñaëc Fe2 (SO4 )3 S O2 H 2O 6 Chất oxi hóa : S (trong H2SO4) Chất khử: Fe Bước : Viết trình oxi hóa, q trình khử : 3 2Fe Fe (SO4 )3 2.3e 6 (quá trình oxi hóa ) 4 S 2e S O2 (quá trình khử) Bước : Tìm hệ số cho hai q trình oxi hóa khử 3 2Fe Fe (SO4 )3 2.3e 6 4 S 2e S O2 Bước : Đặt hệ số chất vào phương trình : Do H2SO4 vừa đóng vai trị chất oxi hóa vừa đóng vai trị mơi trường (tạo muối) nên hệ số phương trình khơng phải hệ số trình khử mà phải cộng thêm phần tham gia làm môi trường (cộng thêm phần tham gia tạo muối) Vì phản ứng dạng này, ta thường đặt hệ số vào phương trình theo thứ tự sau: Chất khử Sản phẩm oxi hóa Sản phẩm khử Axit (H2SO4, HNO3) Nước o t 2Fe 6H2SO4 đặc Fe2 (SO4 )3 3SO2 6H2O b Bước : Xác định số oxi hóa, chất oxi hóa, chất khử 7 1 2 K Mn O4 H Cl KCl Mn Cl Cl H 2O 7 Chất oxi hóa : Mn (trong KMnO4) 1 Chất khử : Cl (trong HCl) Bước 2: Viết trình oxi hóa, q trình khử : 1 2Cl Cl2 2.1e (q trình oxi hóa ) 7 2 Mn 5e Mn (quá trình khử) Bước : Tìm hệ số cho hai q trình oxi hóa khử 1 2Cl Cl2 2.1e 7 2 Mn 5e Mn Bước : Đặt hệ số chất vào phương trình : Do HCl vừa đóng vai trị chất khử vừa đóng vai trị mơi trường (tạo muối) nên hệ số phương trình khơng phải hệ số q trình oxi hóa mà phải cộng thêm phần tham gia làm môi trường (cộng thêm phần tham gia tạo muối) Vì phản ứng dạng này, ta thường đặt hệ số vào phương trình theo thứ tự sau : Chất oxi hóa Sản phẩm khử Sản phẩm oxi hóa Các kim loại cịn lại (K) Chất khử (HCl, HBr) Nước 2KMnO4 + 16HCl 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O Ví dụ : Cân phương trình phản ứng oxi hóa – khử phức tạp : Có nhiều chất oxi hóa khử t FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2 Bước : Xác định số oxi hóa, chất oxi hóa, chất khử 0 3 2 4 2 FeS2 O2 Fe2 O3 S O2 Chất oxi hóa : O Chất khử : FeS2 Bước : Viết trình oxi hóa, q trình khử : 3 4 2FeS2 Fe2 O3 4SO2 22e (quá trình oxi hóa ) 2 O2 4e 2O (quá trình khử) Bước : Tìm hệ số cho hai q trình oxi hóa khử 3 4 2FeS2 Fe2 O3 4SO2 22e 2 11 O2 4e 2O Bước : Đặt hệ số chất oxi hóa, chất khử vào phương trình t 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 IV Chiều xảy phản ứng oxi hóa khử Khi chất khử gặp chất oxi hóa liệu có xảy phản ứng hóa học trường hợp không? Thực tế Phản ứng oxi hóa khử xảy theo chiều : Chất oxi hóa mạnh phản ứng với chất khử mạnh tạo chất oxi hóa yếu chất khử yếu VI Xác định sản phẩm phản ứng oxi hóa – khử Để xác định sản phẩm phản ứng oxi – hóa khử ta cần nắm vững nội dung sau : - Với H2SO4 đặc tùy theo chất chất khử nồng độ axit mà S+6 bị khử xuống trạng thái oxi hóa khác : S+4 (SO2), S0 (S), S-2 (H2S) M + H2SO4 đặc, nóng SO M2(SO4)n + S + H2O H S (M kim loại, n số oxi hóa cao kim loại) x 4 S (x 4) S (SO2 ) y 4 to C (CO2 ) SO H O C (y 4) H SO đặc z 5 P(z 5) P (H PO ) Ví dụ : (1) 2Fe + 6H2SO4 đặc, nóng Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (2) 3Zn + 4H2SO4 đặc, nóng 3ZnSO4 + S + 4H2O (3) 4Mg + 5H2SO4 đặc, nóng 4MgSO4 + H2S + 4H2O (4) C + 2H2SO4 đặc, nóng CO2 + 2SO2 + 2H2O (5) 2P + 5H2SO4 đặc, nóng 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O - Với HNO3 tùy theo chất chất khử nồng độ axit mà N+5 bị khử xuống trạng thái oxi hóa khác : N+4 (NO2), N+2 (NO), N+1 (N2O), N0 (N2), N-3 (NH4NO3) M + HNO3 đặc, nóng M(NO3)n + NO2 + H2O NO N2 O M + HNO3 loãng M(NO3)n + + H2O N NH NO 3 (M kim loại, n số oxi hóa cao kim loại) x S (x 4) y t0 C (y 4) HNO3 đặc z P(z 5) 6 2 S (SO4 ) 4 C (CO ) NO H 2O 5 P (H PO ) x 6 2 S (x 6) S (SO ) y 4 to C (y 4) HNO C (CO2 ) NO H O loaõng z 5 P(z 5) P (H PO ) Ví dụ : (1) Fe + 6HNO3 đặc, nóng Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (2) Fe + 4HNO3 loãng Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (3) 8Al + 30HNO3 loãng 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O (4) 4Zn + 10HNO3 loãng 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O (5) C + 4HNO3 đặc, nóng CO2 + 4NO2 + 2H2O (6) P + 5HNO3 đặc, nóng H3PO4 + 5NO2 + H2O - Các chất khử bị oxi hóa KMnO4 số oxi hóa biến đổi sau : X (X laø Cl, Br, I) X2 2 3 Fe Fe 6 4 2 2 S (SO2 , SO3 , HSO3 ) S (SO ) 5 KMnO4 3 N (NO2 ) N (NO3 ) 2 0 S (H S, Na2 S) S 1 2 O (H O2 ) O (H O) - Với KMnO4 tùy theo môi trường xảy phản ứng mà Mn+7 bị khử xuống trạng thái oxi hóa khác : + Mơi trường axit (H+) : Mn+7 Mn+2 (tồn dạng muối Mn2+) + Mơi trường trung tính (H2O) : Mn+7 Mn+4 (tồn dạng MnO2) + Môi trường kiềm (OH-) : Mn+7 Mn+6 (tồn dạng K2MnO4) Ví dụ: (1) 2KMnO4 + 10KI + 8H2SO4 2MnSO4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H2O (2) 2KMnO4 + 6KI + 4H2O 2MnO2 + 3I2 + 8KOH (3) 2KMnO4 + H2O2 + 2KOH 2K2MnO4 + O2 + 2H2O VII Phân loại phản ứng hóa học Các phản ứng hóa học tự nhiên chia thành hai loại, loại có thay đổi số oxi hóa loại khơng thay đổi số oxi hóa ngun tố Loại phản ứng hóa học thứ cịn gọi phản ứng oxi hóa – khử Phản ứng oxi hóa – khử phản ứng hóa học có chuyển electron chất phản ứng; hay phản ứng oxi hóa – khử phản ứng hóa học có thay đổi số oxi hóa nguyên tố Chất có số oxi hóa tăng sau phản ứng chất khử, chất có số oxi hóa giảm chất oxi hóa Ví dụ : 2Na + Cl2 2NaCl phản ứng oxi hóa khử Số oxi hóa Na tăng từ lên +1, cịn số oxi hóa Cl giảm từ xuống –1 Phản ứng oxi hóa – khử chia thành ba loại là: Phản ứng oxi hóa – khử thơng thường Phản ứng oxi hóa – khử nội phân tử phản ứng chất khử chất oxi hóa thuộc chất Ví dụ : t 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 Phản ứng tự oxi hóa, tự khử phản ứng chất khử chất oxi hóa thuộc nguyên tố số oxi hóa ban đầu Ví dụ : Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O o PHẦN 2: BÀI TẬP RÈN LUYỆN Câu Xác định số oxi hóa nguyên tố phân tử ion sau a HF, CH4, NaH, MgH2, OH-, Cl2, C2H4, HClO4, NaClO3, HClO b KMnO4, MnO42-, MnCl2, MnSO4, H3PO4, CrO72-, HSO3-, PO43-, Na2SO4 Câu 2: Xác định số oxi hóa chất sau: Na, HCl, HClO4, Cl2, NO, NO2, KClO3, KMnO4, N2O, Fe, O2 , CO, N2, P, FeO, NH3, H2SO4, Fe3O4, HNO3, HBr, KClO, HClO3, Fe2O3, FexOy, NH4NO3, SO2, H2S, S, H3PO4, Mg(NO3)2, KI, NaNO3, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, Cu(NO3)2, Mg(NO3)2, Al(NO3)3, K2CrO4, K2Cr2O7, CrO3, C2H4, C3H6O2, Fe2(SO4)3, P2O5, HBr, Na2SO4, ZnSO4, Câu 3: Xác định chất khử, chất oxh Viết trình oxh trình khử phản ứng sau: 1) Al + H2SO4 Al2SO4)3 + SO2 + H 2O 2) Mg + H2SO4 MgSO4 + H2S + H 2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… + H2SO4 Ag2SO4 + SO2 + H 2O 4) Al + HNO3 Al(NO3)3 + NO + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 3) Ag 5) Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O 6) FeO + HNO3 Fe(NO3)3 + NO2 + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 7) Fe3O4 + HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O 8) Fe3O4 + HNO3 Fe(NO3)3 + NO2 + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 9) Al + HNO3 Al(NO3)3 + NH4NO3 + H2O ………………………………………………… 10) Al + HNO3 Al(NO3)3 + N2O + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… Câu 4: Cân phản ứng oxh hóa khử sau theo phương pháp thăng electron: 1) Al + H2SO4 Al2SO4)3 + SO2 + H 2O 2) Mg + H2SO4 MgSO4 + S + H 2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 3) Ag + H2SO4 Ag2SO4 + SO2 + H 2O 4) Al + HNO3 Al(NO3)3 + N2 + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 5) Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O 6) FeO + HNO3 Fe(NO3)3 + NO2 + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 7) Fe3O4 + HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O 8) Fe3O4 + HNO3 Fe(NO3)3 + NO2 + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 9) Al + HNO3 Al(NO3)3 + NO2 + H2O 10) Al + HNO3 Al(NO3)3 + N2O + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 11) Al + HNO3 Al(NO3)3 + N2 + H2O 12) Mg + HNO3 Mg(NO3)2 + N2 + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 13) KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O 14)M + HNO3 → M(NO3)n + N2O + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 15) C + HNO3 CO2 + NO2 + H2O 16) S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 17) P + HNO3 → H3PO4 + NO2 + H2O ………………………………………………… 18) P + H2SO4→ H3PO4 + SO2 + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 19 Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O 20) Al + HNO3→ Al(NO3)3 + NH4NO3 + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 21) SO2 + KMnO4 + H2O → K2SO4 + MnSO4 + H2SO4 ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 22) Zn + HNO3 Zn(NO3)2 + NO + NO2 + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 23) Al + HNO3 Al(NO3)3 + N2 O + N2 + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 24) K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 25) FeS2 + HNO3→ Fe(NO3)3 + NO + H2SO4 + H2 O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 26) FeS + HNO3 → Fe(NO3)3 + ………………………………………………… H2SO4 + NO + H2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 27) FexOy HNO3 → + ………………………………………………… 28) NO + H2 O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… H2SO4 → FexOy + ………………………………………………… 29) Fe(NO3)3 + Fe2(SO4)3 + SO2 + H 2O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… CuFeS2 + HNO3 → Cu(NO3)2 + ………………………………………………… H2SO4 + NO + H2 O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 30) CH2=CH2 + KMnO4 + H2O → C2H4(OH)2 ………………………………………………… + KOH + MnO2 ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… 31) CH3 - CH2 -OH + KMnO4 + H2SO4 → CH3-COOH + ………………………………………………… K2SO4 + MnSO4 + H2 O ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ... định số oxi hóa, chất oxi hóa, chất khử 6 3 o ? ?4 t Fe H2 S O4 ñaëc Fe2 (SO4 )3 S O2 H 2O 6 Chất oxi hóa : S (trong H2SO4) Chất khử: Fe Bước : Viết trình oxi hóa, q trình khử : 3... chất oxi hóa Ví dụ : 2Na + Cl2 2NaCl phản ứng oxi hóa khử Số oxi hóa Na tăng từ lên +1, cịn số oxi hóa Cl giảm từ xuống –1 Phản ứng oxi hóa – khử chia thành ba loại là: Phản ứng oxi hóa – khử. .. ứng oxi hóa – khử nội phân tử phản ứng chất khử chất oxi hóa thuộc chất Ví dụ : t 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 Phản ứng tự oxi hóa, tự khử phản ứng chất khử chất oxi hóa thuộc nguyên tố số oxi