CHUYÊN ĐỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ I – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỐ OXI HÓA QUY TẮC XÁC ĐỊNH SỐ OXI HÓA 1. Số oxi hóa của nguyên tố dtrong đơn chất bằng 0. Vd: Zn o , ,, 0 2 0 2 0 2 OClH 2. Số oxi hóa trong hợp chất ion (được cấu tạo từ các ion nguyên tử)bằng điện tích của ion đó Vd : Na +1 Cl -1 Số oxi hóa +1 -1 3. Số oxi hóa của hiđro bằng +1 ( trừ trường hợp với kim loại là -1 như Na +1 H -1 …) Số oxi hóa của oxi bằng -2 ( trừ oxi trong peoxit: -1 như H 2 O 2 , Na 2 O 2 … Supeoxit = -1/2 như K 2 O… trong hợp chất với flo là +2 như F 2 O 4. Tổng đại số các số oxi hóa của nguyên tố trong phân tử luôn luôn bằng 0. 5. Tổng đại số các số oxi hóa của nguyên tố trong ion đa nguyên tử bằng điện tích của ion đó Vd : N x H + 4 x + ( +1 × 4 ) = +1 => x = -3 6. Li ên kết giữa các nguyên tử của cùng một nguyên tố không tính số oxi hoá , nghĩa là bằng 0 Vd : - C – C - … Lưu ý: Trong viếc xác định số oxi hoá của cacbon trong một số hợp chất hữu cơ Như ta đã biết cộng hoá trị của C trong hợp chất hữu cơ đều bằng 4 ,nhưng số oxi hoá của C còn tuỳ thuộc vào nguyên tố liên kết với nó ,nếu liên kết với nguyên tử phi kim ( O ,N ,Cl … ) thì số oxi hoá của C là dương ( +) còn nếu liên kết với nguyên tử có tính kim loại ( Mg , H … ) thì số oxi hoá của C là âm (-) . Có hai cách xác định + Xác định theo công thức phân tử như trong hợp chất vô cơ ,xác định số oxi hoá trung bình của C hoặc tổng số oxi hoá của C + Xác định số oxi hoá của từng nguyên tử C , dựa vào công thức câu tạo Một số ví dụ :Xác định số oxi hóa của C trong : CH 3 – CH 2 – OH + Xác định số oxi hoá trung bình theo công thức phân tử 21 62 −+ OHC x 2x + (+1 × 6) +(-2) = 0 => x =-2 hoặc ∑ sohC = -4 ; (C -4 2 ) H 6 O + Xác định số oxi hoá của C theo công thức cấu tạo H H Số oxi hoá của C (CH 3 -) = -3 Số oxi hoá của C (-CH 2 -OH) = -1 H C C O H ∑ sohC = -4 H H II - CHẤT OXI HOÁ - CHẤT KHỬ 1- Đơn chất có thể là chất oxi hoá , có thể là chất khử Tuỳ thuộc vào điều kiện và loại chất mà đơn chất đó phản ứng , nó có tính oxi hoá hay tính khử Vd : S + O 2  SO 2 S + H 2  H 2 S S là chất oxi hoá S là chất khử Nhóm Chu kì IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA 2 3 4 5 6 OXI HOÁ Tính khử tăng MẠNH KHỬ MẠNH 2- Tuỳ thuộc số oxi hoá của nguyên tố trong hợp chất Với những chất có nhiều số oxi hoá ,thì số oxi hoá thấp nhất của nó sẽ có tính khử và số oxi hoá cao nhất có tính oxi hoá và số oxi hoá trung gian có thể vừa có tính oxi hoá vừa có tính khử tuỳ thuộc vào chất mà nó tác dụng Vd : S có các số oxi hoá là : -2 0 +4 +6 Là chất khử Oxh , khử Oxh , khử Là chất oxh 3- Các loại phản ứng oxi hoá khử - Phản ứng oxi hoá khử thông thường : Là phản ứng có sự tham gia của nhiều chất mà mỗi chất mang các tính chất khác nhau Vd : Fe + H 2 SO 4  Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 +H 2 O Chất khử Chất oxi hóa - Phản ứng tự oxi hoá khử : Vd : Cl 2 + H 2 O  HClO + HCl - Phản ứng oxi hoá khử nội phân tử : Vd : KClO 3  KCl + O 2 4- Trong một số chất, chất oxi hoá và chất khử còn phụ thuộc vào môi trường tiến hành phản ứng Môi trường H + (H 2 SO 4 ) MnSO 4 Hồng nhạt KMnO 4 Môi trường trung tính hay bazơ loãng MnO 2 (KOH) Màu nâu Môi trường OH - mạnh K 2 MnO 4 Xanh lục Môi trường trung tính hay OH - yếu MnO 2 Mn +2 Môi trường OH - mạnh MnO 4 2- Môi trường H + Cr 2 (SO 4 ) 3 , K 2 SO 4 Xanh lục K 2 Cr 2 O 7 Môi trường OH - Kalidicromat Cr(OH) 3 , KOH Màu da cam Môi trường H + Cr 2 O 7 2- Màu da cam Cr +3 Môi trường OH - Màu xanh CrO 4 2- Màu vàng Môi trường H + Khả năng oxihoa như HNO 3 NO 3 - Môi trường trung tính Không có khả năng oxihoa Môi trường OH - Có thể bị Al hoặc Zn khử đến NH 3 IV – CÁC PHƯƠNG PHÁP LẬP PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG OXI HOÁ - KHỬ 1 – Phương pháp cân bằng electron Bước 1 : Viết sơ đồ phản ứng , xác định số oxi hoá thay đổi Bước 2 : Viết các quá trình phản ứng ( qt oxi hoá và qt khử ) Bước 3 : Cân bằng số electron cho và số electron nhận Bước 4 : Cân bằng nguyên tố thường theo thứ tự 1- Kim loại (ion dương ) 2- Gốc axit ( ion âm ) 3- Môi trường ( axit , bazơ) 4- Nước ( cân bằng nước là để cân bằng hiđro) Bước 5 : Kiểm soát số nguyên tử oxi ở hai vế ( phải bằng nhau) Vd : Lập phương trình phản ứng sau : 5C 6 H 12 O 6 + 24KMnO 4 + 36 H 2 SO 4  12 K 2 SO 4 +24 MnSO 4 + 30CO 2 + 66H 2 O 5 × 6C O 6C +4 + (6 × 4e) 24 × Mn +7 + 5e Mn +2 2 – Phương pháp cân bằng ion – electron Bước 1 : Tác ion , xác định nguyên tố có số oxi hoá thay đổi và viết các nửa phản ứng oxihoá và khử Bước 2 : Cân bằng phương trình các nửa phản ứng + Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai nửa của phản ứng : - Thêm H + hay OH - - Thêm H 2 O để cân bằng số nguyeen tử hiđro - Kiểm soát số nguyên tử oxi ở hai vế + Cân bằng điện tích : Thêm electron vào mỗi nửa phản để cân bằng điện tích Bước 3 : Cân bằng số electron ,nhân hệ số : ∑ electron cho = ∑ electron nhận Bước 4 :Cộng các nửa phản ứng ta có phương trình ion thu gọn Bước 5 : Để chuyển phương trình dạng ion thu gọn thành phương trình ion đầy đủ và phương trình phân tử cần cộng vào hai vế phương trình những lượng như nhau cation hoặc anion để bù trừ điện tích. Vd : + Phản ứng có axit tham gia KMnO 4 + KNO 2 + H 2 SO 4  MnSO 4 + KNO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O Phản ứng oxi hoá : − 2 NO  − 3 NO Phản ứng khử : − 4 MnO  Mn 2+ 2 × − 4 MnO + 5e + 8H +  Mn 2+ + 4H 2 O 5 × − 2 NO - 2e + H 2 O  − 3 NO + 2H + 2 − 4 MnO + 5 − 2 NO + 16H + + 5H 2 O  2 Mn 2+ + 8H 2 O + 5 − 3 NO + 10H + Khi giản ước H + và H 2 O ở hai vế ta có 2 − 4 MnO + 5 − 2 NO + 6H +  2 Mn 2+ + 3H 2 O + 5 − 3 NO 2KMnO 4 + 5KNO 2 + 3H 2 SO 4 2MnSO 4 + 5KNO 3 + K 2 SO 4 + 3H 2 O + Phản ứng có bazơ tham gia : NaCrO 2 + Br 2 + NaOH  Na 2 CrO 4 + NaBr + H 2 O Phản ứng khử : 2Br + 2e  2Br – Phản ứng oxi hoá : −− >−− 2 42 3 CrOeCrO 2 x OHCrOOHeCrO 2 2 42 243 +>−+− −−− 3 x 2Br + 2e  2Br – OHBrCrOBrOHCrO 2 2 422 462382 ++>−++ −−−− 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH  Na 2 CrO 4 + 6NaBr + 4H 2 O + Phản ứng trong môi trường trung tính : KMnO 4 + K 2 SO 3 + H 2 O  MnO 2 + K 2 SO 4 + KOH Phản ứng khử : 24 3 MnOeMnO >−+ − Phản ứng oxi hoá : −− >−− 2 4 2 3 2 SOeSO 2 x −− +>−++ OHMnOOHeMnO 43 224 3 x OHSOOHeSO 2 2 4 2 3 22 +>−+− −−− 2 OHOHSOMnOOHOHSOMnO 2 2 422 2 34 3832643 +++>−+++ −−−− Giản ước H 2 O và OH - ta có : 2KMnO 4 + 3K 2 SO 3 + H 2 O  2MnO 2 + 3K 2 SO 4 + 2KOH + Một số phản ứng phức tạp : - Phản ứng có số oxi hoá là chữ : Cần xác định đúng sự tăng , giảm số oxi hoá các nguyên tố : Vd : Fe 3 O 4 + HNO 3  Fe(NO 3 ) 3 + N x O y + H 2 O (5x - 2y ) x 3 9 3 8 33 ++ >−− FeeFe 1 x x y xNyxxN 2 5 )25( + + >−−+ (5x -2y) Fe 3 O 4 + (46x -18y) HNO 3 3(5x -2y) Fe(NO 3 ) 3 + N x O y + (23x -9y) H 2 O - Phản ứng có nhiều chất thay đổi số oxihoa : Cần xác định chất khử , chất oxihoa xác định số e cho và số e nhận ta sẽ có ∑ electron cho = ∑ electron nhận Vd : FeS 2 + O 2  Fe 2 O 3 + SO 2 4 Fe +2 - 1e  Fe +3 11 Hay FeS 2 - 11e  Fe +3 + 2S +4 2S -1 - 2 x 5e  2S +4 11 2O 0 + 2 x 2e  2O -2 4 4FeS 2 + 11O 2  2Fe 2 O 3 + 8 SO 2 Một số vd khác : As 2 S 3 + HNO 3  H 3 AsO 4 + H 2 SO 4 + NO QT . oxi hoá (As 2 S 3 ) - 28e  (2As +5 ,3S +6 ) x 3 QT. khử N +5 + 3e  N +2 x 28 3 As 2 S 3 + 28HNO 3  6H 3 AsO 4 + 9H 2 SO 4 + 28NO Để cân bằng nguyên tố cần bổ sung H 2 O 3 As 2 S 3 + 28HNO 3 +4H 2 O  6H 3 AsO 4 + 9H 2 SO 4 + 28NO CuFeS 2 + O 2  Fe 2 O 3 + CuO + SO 2 ( CuFeS 2 ) - 13e  ( Cu +2 ,Fe +3 ,2S +4 ) x4 QTO 2O O +4e  2O -2 x13 QTK 4CuFeS 2 + 13O 2  2 Fe 2 O 3 + 4CuO + 8SO 2 + Phản ứng có nguyên tố tăng hay giảm số oxi hoá ở nhiều nấc Chú ý trong viếc cân bằng có thể tách thành nhiều phương trình phản ứng Vd : Al + HNO 3  Al(NO 3 ) 3 + NO + N 2 O + H 2 O Cách 1 : (3x +8y) x Al 0 -3e  Al +3 3 x xN +5 + 3xe  xN +2 3 x 2yN +5 + 8ye  2yN +1 (3x +8y) Al + 6(2x +5y)HNO 3  (3x +8y)Al(NO 3 ) 3 + 3xNO + 3yN 2 O + 3(2x +5y)H 2 O Cách 2 : Tách thành hai phương trình phản ứng a x Al + 4HNO 3  Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O b x 8Al + 30HNO 3  8Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O (a+ 8b)Al + (4a +30b)HNO 3  (a+ 8b) Al(NO 3 ) 3 + aNO + 3bN 2 O + (2a +15b)H 2 O Chú ý : a = 3x , b= y khi giải toán cứ để nguyên các phương trình để tính toán không cần gom lại. V – CÁC BÀI TOÁN ÁP DỤNG 1- LẬP PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP THĂNG BẰNG ELECTRON HOẶC ION - ELECTRON a) Các phản ứng đơn giản : - K 2 Cr 2 O 7 + H 2 O + S  KOH + Cr 2 O 3 + SO 2 - PH 3 + I 2 + H 2 O  H 3 PO 3 + HI - P + H 2 SO 4  H 3 PO 4 + SO 2 + H 2 O - P + HNO 3 + H 2 O  H 3 PO 4 + NO - Cl 2 + KOH  KClO 3 + KCl + H 2 O - HNO 3 + H 2 S  S + NO + H 2 O - Cu + HNO 3  Cu(NO 3 ) 2 + NO 2 + H 2 O - Fe 3 O 4 + HNO 3  Fe(NO 3 ) 3 + NO + H 2 O - FeO + HNO 3  Fe(NO 3 ) 3 + NO 2 + H 2 O - FeS + HNO 3 + H 2 O  Fe(NO 3 ) 3 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + NH 4 NO 3 - KI + MnO 2 + H 2 SO 4  I 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O - NO + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4  HNO 3 + Cr(SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + H 2 O - SO 2 + KMnO 4 + H 2 O  K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 SO 4 - Al + HNO 3  Al(NO 3 ) 3 + NH 4 NO 3 + H 2 O - Al + HNO 3  Al(NO 3 ) 3 + N 2 O + H 2 O - C + HNO 3  CO 2 + NO + H 2 O - KMnO 4 + HCl  Cl 2 + MnCl 2 + KCl + H 2 O - KMnO 4 + KNO 2 + H 2 O  KNO 3 + MnO 2 + KOH - FeS + HNO 3  NO + H 2 SO 4 + Fe(NO 3 ) 3 + H 2 O - KMnO 4 + PH 3 + H 2 SO 4  K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 3 PO 4 + H 2 O - KMnO 4 + Na 2 SO 3 + H 2 SO 4  MnSO 4 + Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O - KMnO 4 + Na 2 SO 3 + KOH  K 2 MnO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 O - C 4 H 8 + KMnO 4 + H 2 O  C 4 H 8 (OH) 2 + KOH + MnO 2 - C 2 H 2 O 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4  CO 2 + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O - C 12 H 22 O 11 + H 2 SO 4  CO 2 + SO 2 + H 2 O - CH 3 – CH 2 – OH + K 2 Cr 2 O 7 + HCl  KCl + CrCl 3 + CH 3 CHO + H 2 O - CH 3 – CH 2 – OH + KMnO 4 + H 2 SO 4  CH 3 COOH + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O - CH 3 – C ≡ CH + KMnO 4 + KOH  CH 3 COOK + K 2 MnO 4 + K 2 CO 3 + H 2 O - C 6 H 5 CH 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4  C 6 H 5 COOK + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O - C 2 H 2 + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4  HOOC – COOH + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O b)Một số phản ứng phức tạp: Phản ứng có chữ phản có nhiều chất thay đổi số oxihoa - Fe x O y + H 2 SO 4  Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 + H 2 O - Fe x O y + H 2 SO 4  Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 S + H 2 O - FeO + HNO 3  Fe(NO 3 ) 3 + N x O y + H 2 O - Al + HNO 3  Al(NO 3 ) 3 + N x O y + H 2 O - Fe x O y + HNO 3  Fe(NO 3 ) 3 + N a O b + H 2 O - H x I y O z + H 2 S  I 2 + S + H 2 O - NaIO x + SO 2 + H 2 O  I 2 + Na 2 SO 4 + H 2 SO 4 - Fe x O y + H 2 SO 4  Fe 2 (SO 4 ) 3 + S + SO 2 + H 2 O - C n H 2n + 1 OH + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4  CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O - C x H y O + KMnO 4 + HCl  CH 3 CHO + MnCl 2 + CO 2 + KCl + H 2 O - C n H 2n – 2 + KMnO 4 + H 2 O  HOOC – COOH + MnO 2 + KOH Phản có nhiều nguyên tố thay đổi số oxihoa hay số oxihoa thay đổi theo từng nấc - FeS 2 + HNO 3  Fe(NO 3 ) 3 + NO + H 2 SO 4 + H 2 O - As 2 S 3 + KClO 3  H 3 AsO 4 + H 2 SO 4 + KCl - CuFeS 2 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + O 2 + H 2 O  CuSO 4 + FeSO 4 + H 2 SO 4 - K 2 Cr 2 O 7 + FeCl 2 + HCl  CrCl 3 + Cl 2 + FeCl 3 + KCl + H 2 O - CuFeS 2 + O 2  Fe 2 O 3 + CuO + SO 2 - P + NH 4 ClO 4  H 3 PO 4 + N 2 + Cl 2 + H 2 O - CuFeS 2 + O 2  Fe 2 O 3 + Cu 2 S + SO 2 - Cu 2 S + HNO 3  Cu(NO 3 ) 2 + CuSO 4 + NO 2 + H 2 O - KI + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4  Cr 2 (SO 4 ) 3 + I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O - CrI 3 + Cl 2 + KOH  K 2 CrO 4 + KIO 4 + KCl + H 2 O - Cr 2 S 3 + Mn(NO 3 ) 2 + K 2 CO 3  K 2 CrO 4 + K 2 SO 4 + K 2 MnO 4 + NO + CO 2 - Al + HNO 3  Al(NO 3 ) 3 + NO + N 2 O + H 2 O - Al + HNO 3  Al(NO 3 ) 3 + NO + NH 4 NO 3 + H 2 O - Al + HNO 3  Al(NO 3 ) 3 + NH 4 NO 3 + N 2 O + H 2 O - Al + HNO 3  Al(NO 3 ) 3 + NO + N 2 + H 2 O - Al + HNO 3  Al(NO 3 ) 3 + NH 4 NO 3 + N 2 + H 2 O - Al + HNO 3  Al(NO 3 ) 3 + NH 4 NO 3 + NO 2 + H 2 O 2 – CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP  Dạng bài xác định tên kim loại và công thức hợp chất của chúng  Xác định công thức phân tử một số hợp chất hữu cơ Khi gặp đề bài cho kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi muối của chúng nếu bài cho khối lượng thanh kim loại tăng hoặc giảm so với khối lượng ban đầu : + Nếu bài cho khối lượng thanh kim loại tăng thì lập phương trình đại số m kim loại giải phóng - m kim loại tan = m kim loại tăng + Nếu bài cho khối lượng thanh kim loại giảm thì lập phương trình đại số m kim loại tan - m kim loại giải phóng = m kim loại giảm + Cũng có khi sự tăng , giảm của khối lượng kim loại được cho dưới dạng tỉ lệ phần trăm Lưu ý : Nếu đề bài cho hai thanh kim loại của cùng một kim loại vào hai dung dịch muối khác nhau ,nếu số mol muối trong hai dung dịch giảm như nhau nghĩa là đề bài cho số mol 2 kim loại tham gia phản ứng là như nhau. Câu1: Nhúng thanh kim loại A hoá trị II vào dung dịch CuSO 4 .Sau một thời gian lấy thanh kim loại ra thấy khối lượng giảm 0,05%. Mặt khác cũng lấy thanh kim loại như trên nhúng vào dung dịch Pb(NO 3 ) 2 thì khối lượng thanh kim loại tăng 7,1% . Xác định tên kim loại A .Biết rằng số mol CuSO 4 và Pb(NO 3 ) 2 tham gia ở hai trường hợp là bằng nhau. Câu 2:Một thanh graphit phủ một lớp kim loại hoá tri II đem nhúng vào dung dịch CuSO 4 dư . Sau phản khối lượng thanh graphit giảm 0,12g . cùng thanh graphit như trên nhúng vào dung dịch AgNO 3 dư khi phản ứng khối lượng thanh graphit tăng 0,26 g . Xác định tên và khối lượng kim loại phủ trên thanh graphit . Câu 3 : Cho 5,05g hỗn hợp hai kim loại K và một kim loại kiềm A tác dung hết với nước . Sau phản ứng cần 250ml dung dịch H 2 SO 4 0,3 M để trung hoà hoàn toàn dung dịch thu được . Biết tỉ lệ số mol của kim loại A và K là ¼. - Xác định kim loại A . Tính % khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp. Câu 4: Nhúng một thanh graphit phủ kim loại A hoá trị II vào dung cdichj CuSO 4 dư. Sau phản ứng thanh graphit giảm 0,04 g. Tiếp tục nhúng thanh graphit này vào dung dịch AgNO 3 dư . Khi phản ứng kết thúc khối lượng thanh graphit tăng 6,08g (so với khối lượng thanh graphit sau khi nhúng vào CuSO 4 ). Coi như toàn bộ kim loại tạo thành đều bám và thanh graphit .Kim loại A là Câu 5: . (CH 3 -) = -3 Số oxi hoá của C (-CH 2 -OH) = -1 H C C O H ∑ sohC = -4 H H II - CHẤT OXI HOÁ - CHẤT KHỬ 1- Đơn chất có thể là chất oxi hoá , có thể là chất khử Tuỳ thuộc vào điều kiện và. H 2 O - KMnO 4 + HCl  Cl 2 + MnCl 2 + KCl + H 2 O - KMnO 4 + KNO 2 + H 2 O  KNO 3 + MnO 2 + KOH - FeS + HNO 3  NO + H 2 SO 4 + Fe(NO 3 ) 3 + H 2 O - KMnO 4 + PH 3 + H 2 SO 4  K 2 SO 4 . H 2 O - KI + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4  Cr 2 (SO 4 ) 3 + I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O - CrI 3 + Cl 2 + KOH  K 2 CrO 4 + KIO 4 + KCl + H 2 O - Cr 2 S 3 + Mn(NO 3 ) 2 + K 2 CO 3  K 2 CrO 4