Ví dụ: Luyện tập: Phản ứng oxi hóa khử

Bài luyện tập: Phản ứng oxi hóa khử

Giới thiệu

Ở các bài học trước, chúng ta đã tìm hiểu về khái niệm phản ứng oxi hóa khử, chất oxi hóa, chất khử, quá trình oxi hóa và quá trình khử. Bài luyện tập hôm nay sẽ giúp các em vận dụng lý thuyết vào giải quyết các bài tập cụ thể. Các em sẽ được hướng dẫn từng bước để xác định số oxi hóa, nhận diện quá trình oxi hóa – khử, và cân bằng phản ứng một cách chính xác.

Lý thuyết cần nhớ

• Số oxi hóa là điện tích quy ước của nguyên tử trong phân tử hoặc ion, dựa trên giả định tất cả liên kết đều là liên kết ion.
• 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).
• Quá trình oxi hóa là quá trình nhường electron
• Quá trình khử là quá trình nhận electron

Ví dụ minh họa từng bước

Ví dụ 1: Cho phản ứng: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu. Hãy xác định chất oxi hóa, chất khử và viết quá trình oxi hóa, quá trình khử.

Hướng dẫn giải:

1. Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong phản ứng:
   • Fe (đơn chất): số oxi hóa = 0
   • Cu trong CuSO₄: số oxi hóa = +2 (vì SO₄²⁻ có điện tích -2)
   • Fe trong FeSO₄: số oxi hóa = +2
   • Cu (đơn chất): số oxi hóa = 0
2. Bước 2: Nhận xét sự thay đổi số oxi hóa:
   • Fe: từ 0 → +2 (tăng 2 đơn vị) → Fe là chất khử
   • Cu: từ +2 → 0 (giảm 2 đơn vị) → CuSO₄ là chất oxi hóa
3. Bước 3: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử:
   • Quá trình oxi hóa: Fe → Fe²⁺ + 2e
   • Quá trình khử: Cu²⁺ + 2e → Cu

Ví dụ 2: Xét phản ứng: 2Na + Cl₂ → 2NaCl. Xác định chất khử, chất oxi hóa và các quá trình tương ứng.

Hướng dẫn giải:

1. Bước 1: Xác định số oxi hóa:
   • Na (đơn chất): số oxi hóa = 0
   • Cl₂ (đơn chất): số oxi hóa = 0
   • Na trong NaCl: số oxi hóa = +1
   • Cl trong NaCl: số oxi hóa = -1
2. Bước 2: Phân tích thay đổi:
   • Na: 0 → +1 (tăng 1 đơn vị) → Na là chất khử
   • Cl: 0 → -1 (giảm 1 đơn vị) → Cl₂ là chất oxi hóa
3. Bước 3: Viết quá trình:
   • Quá trình oxi hóa: Na → Na⁺ + 1e
   • Quá trình khử: Cl₂ + 2e → 2Cl⁻

Ví dụ 3 (nâng cao): Cân bằng phản ứng sau bằng phương pháp thăng bằng electron: Cu + HNO₃ (loãng) → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

Hướng dẫn giải:

1. Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố (chỉ xét các nguyên tố có thay đổi):
   • Cu: từ 0 → +2 (tăng 2 đơn vị)
   • N trong HNO₃: từ +5 → N trong NO: +2 (giảm 3 đơn vị)
2. Bước 2: Viết các quá trình nhường – nhận electron:
   • Quá trình oxi hóa: Cu → Cu²⁺ + 2e (nhường 2 electron)
   • Quá trình khử: N⁺⁵ + 3e → N⁺² (nhận 3 electron)
3. Bước 3: Tìm hệ số thăng bằng: Bội số chung nhỏ nhất của 2 và 3 là 6.
   • Nhân quá trình oxi hóa với 3: 3Cu → 3Cu²⁺ + 6e
   • Nhân quá trình khử với 2: 2N⁺⁵ + 6e → 2N⁺²
4. Bước 4: Đặt hệ số vào phương trình:
   • 3Cu + 2HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + H₂O
   • Kiểm tra và cân bằng thêm: Vế trái có 2N từ 2HNO₃, nhưng vế phải có 2N từ 2NO và 6N từ 3Cu(NO₃)₂ (tổng 8N). Vậy cần thêm 6HNO₃ vào vế trái để cung cấp N, đồng thời thêm H₂O để cân bằng H và O.
5. Bước 5: Phương trình cân bằng hoàn chỉnh:

   3Cu + 8HNO₃ (loãng) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Ghi nhớ

• Luôn xác định số oxi hóa của các nguyên tố trước khi phân tích phản ứng.
• Chất khử là chất nhường electron (số oxi hóa tăng), chất oxi hóa là chất nhận electron (số oxi hóa giảm).
• Trong cân bằng phản ứng oxi hóa khử, số electron nhường phải bằng số electron nhận.
• Các bước cơ bản: xác định số oxi hóa → viết quá trình nhường – nhận → tìm hệ số thăng bằng → đặt hệ số và hoàn thiện phương trình.

Bài tập gợi ý

1. Xác định chất oxi hóa, chất khử trong phản ứng: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂
2. Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử cho phản ứng: 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃
3. Cân bằng phản ứng sau bằng phương pháp thăng bằng electron: Fe + H₂SO₄ (đặc, nóng) → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + H₂O
4. Cho phản ứng: KMnO₄ + HCl → KCl + MnCl₂ + Cl₂ + H₂O. Hãy cân bằng và xác định vai trò của các chất.