Bài tập: Luyện tập: Phản ứng oxi hóa khử

Bài tập: Luyện tập: Phản ứng oxi hóa khử

Giới thiệu

Chào các em, trong bài học hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau luyện tập để củng cố kiến thức về phản ứng oxi hóa khử – một trong những nội dung trọng tâm của chương trình Hóa học lớp 10. Qua các bài tập có hướng dẫn giải chi tiết, các em sẽ nắm vững cách xác định số oxi hóa, nhận diện chất oxi hóa – chất khử, và lập phương trình phản ứng oxi hóa khử theo phương pháp thăng bằng electron. Hãy chuẩn bị giấy bút và bắt đầu nhé!

Lý thuyết cần nhớ

Để giải tốt các bài tập, các em cần ghi nhớ những nội dung sau:

• Số oxi hóa là điện tích quy ước của nguyên tử trong phân tử hoặc ion, được xác định theo một số quy tắc:
  • Số oxi hóa của đơn chất (ví dụ: Fe, H₂, O₂) bằng 0.
  • Trong hợp chất, số oxi hóa của H thường là +1 (trừ hydrua kim loại), của O thường là -2 (trừ peoxit).
  • Tổng số oxi hóa trong phân tử bằng 0, trong ion bằng điện tích ion.
• Phản ứng oxi hóa khử là phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tố.
• Chất khử là chất nhường electron (có số oxi hóa tăng sau phản ứng).
• Chất oxi hóa là chất nhận electron (có số oxi hóa giảm sau phản ứng).
• Phương pháp thăng bằng electron gồm các bước:
  1. Xác định số oxi hóa các nguyên tố, tìm sự thay đổi số oxi hóa (chất nào tăng, chất nào giảm).
  2. Viết các quá trình oxi hóa (nhường e) và quá trình khử (nhận e).
  3. Cân bằng số electron nhường và nhận (đặt hệ số thích hợp).
  4. Đặt hệ số vào phương trình và cân bằng các nguyên tố còn lại.

Ví dụ minh họa có hướng dẫn giải

Ví dụ 1: Xác định số oxi hóa

Đề bài: Xác định số oxi hóa của nguyên tử Mn trong KMnO₄, Cl trong KClO₃, và S trong H₂SO₄.

Hướng dẫn giải:

• Trong KMnO₄: Số oxi hóa của K là +1, O là -2. Gọi số oxi hóa của Mn là x. Ta có: (+1) + x + 4×(-2) = 0 ⇒ x - 7 = 0 ⇒ x = +7. Vậy số oxi hóa của Mn là +7.
• Trong KClO₃: Số oxi hóa của K là +1, O là -2. Gọi số oxi hóa của Cl là y. Ta có: (+1) + y + 3×(-2) = 0 ⇒ y - 5 = 0 ⇒ y = +5. Vậy số oxi hóa của Cl là +5.
• Trong H₂SO₄: Số oxi hóa của H là +1, O là -2. Gọi số oxi hóa của S là z. Ta có: 2×(+1) + z + 4×(-2) = 0 ⇒ z - 6 = 0 ⇒ z = +6. Vậy số oxi hóa của S là +6.

Ví dụ 2: Nhận diện chất oxi hóa và chất khử

Đề bài: Trong phản ứng sau: Fe + H₂SO₄ (loãng) → FeSO₄ + H₂. Hãy xác định chất khử, chất oxi hóa và viết quá trình oxi hóa, quá trình khử.

Hướng dẫn giải:

• Xác định số oxi hóa:
  • Fe (số oxi hóa 0) → Fe trong FeSO₄ (số oxi hóa +2): Số oxi hóa tăng từ 0 lên +2 → Fe nhường electron, là chất khử.
  • H trong H₂SO₄ (số oxi hóa +1) → H₂ (số oxi hóa 0): Số oxi hóa giảm từ +1 xuống 0 → H nhận electron (trong H₂SO₄), là chất oxi hóa.
• Viết quá trình:
  • Quá trình oxi hóa: Fe → Fe²⁺ + 2e
  • Quá trình khử: 2H⁺ + 2e → H₂
• Kết luận: Chất khử là Fe, chất oxi hóa là H₂SO₄ (cụ thể là ion H⁺).

Ví dụ 3: Lập phương trình phản ứng oxi hóa khử

Đề bài: Lập phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron (chỉ rõ quá trình): Cu + HNO₃ (loãng) → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O.

Hướng dẫn giải chi tiết:

1. Xác định sự thay đổi số oxi hóa:
   • Cu (số oxi hóa 0) → Cu trong Cu(NO₃)₂ (số oxi hóa +2): Tăng 2 đơn vị.
   • N trong HNO₃ (số oxi hóa +5) → N trong NO (số oxi hóa +2): Giảm 3 đơn vị.
2. Viết các quá trình:
   • Quá trình oxi hóa: Cu → Cu²⁺ + 2e
   • Quá trình khử: N⁺⁵ + 3e → N⁺²
3. Cân bằng electron: Số electron nhường và nhận phải bằng nhau. Ta nhân quá trình oxi hóa với 3, quá trình khử với 2:
   • 3 × (Cu → Cu²⁺ + 2e) => 3Cu → 3Cu²⁺ + 6e
   • 2 × (N⁺⁵ + 3e → N⁺²) => 2N⁺⁵ + 6e → 2N⁺²
4. Đặt hệ số vào phương trình:
   • 3Cu + HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + H₂O
   • Cân bằng các nguyên tố khác: Vế phải có 3Cu(NO₃)₂ (chứa 6 gốc NO₃⁻) và 2NO (chứa 2 nguyên tử N), tổng số N là 6 + 2 = 8. Do đó, cần 8 phân tử HNO₃ ở vế trái. Cuối cùng, cân bằng H: bên trái 8H, bên phải cần 4H₂O.
   • Phương trình hoàn chỉnh: 3Cu + 8HNO₃ (loãng) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Ví dụ 4: Bài tập tổng hợp

Đề bài: Lập phương trình phản ứng sau và cho biết vai trò của các chất: Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂ (nhiệt độ cao).

Hướng dẫn giải:

• Xác định số oxi hóa:
  • Fe trong Fe₂O₃ (số oxi hóa +3) → Fe (số oxi hóa 0): Giảm 3 đơn vị.
  • C trong CO (số oxi hóa +2) → C trong CO₂ (số oxi hóa +4): Tăng 2 đơn vị.
• Viết quá trình:
  • Quá trình khử (Fe nhận e): Fe⁺³ + 3e → Fe
  • Quá trình oxi hóa (C nhường e): C⁺² → C⁺⁴ + 2e
• Cân bằng electron: Nhân quá trình khử với 2, quá trình oxi hóa với 3:
  • 2Fe⁺³ + 6e → 2Fe
  • 3C⁺² → 3C⁺⁴ + 6e
• Đặt hệ số: 1Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂. (Đã cân bằng).
• Kết luận: Fe₂O₃ là chất oxi hóa (bị khử), CO là chất khử (bị oxi hóa).

Ghi nhớ

Để làm tốt dạng bài tập luyện tập phản ứng oxi hóa khử, các em cần:

• Thành thạo xác định số oxi hóa bằng các quy tắc cơ bản.
• Phân biệt rõ chất khử và chất oxi hóa: chất khử là chất nhường e (số oxi hóa tăng), chất oxi hóa là chất nhận e (số oxi hóa giảm).
• Áp dụng đúng 4 bước của phương pháp thăng bằng electron: xác định sự thay đổi số oxi hóa → viết quá trình → nhân hệ số cân bằng e → đặt hệ số vào phương trình.
• Kiểm tra lại số nguyên tử mỗi nguyên tố ở hai vế sau khi cân bằng.

Bài tập gợi ý (Tự luyện tập)

Các em hãy thử sức với các bài tập sau đây, áp dụng các bước như ví dụ trên nhé:

1. Xác định số oxi hóa của Cr trong K₂Cr₂O₇, Cl trong NaClO, và Mn trong MnO₂.
2. Trong phản ứng: Mg + FeCl₃ → MgCl₂ + Fe. Xác định chất khử, chất oxi hóa và viết quá trình thay đổi electron.
3. Lập phương trình phản ứng sau bằng phương pháp thăng bằng electron: Zn + H₂SO₄ (đặc, nóng) → ZnSO₄ + SO₂ + H₂O.
4. Cho phản ứng: KMnO₄ + HCl → KCl + MnCl₂ + Cl₂ + H₂O. Cân bằng phương trình và cho biết tỉ lệ số phân tử HCl bị oxi hóa và HCl tham gia tạo muối.

Chúc các em ôn tập thật tốt và đạt kết quả cao!