Bài tập: Luyện tập: Phản ứng oxi hóa khử

Bài tập: Luyện tập Phản ứng oxi hóa - khử

1. Giới thiệu bài học

Trong chương này, chúng ta đã tìm hiểu về phản ứng oxi hóa - khử, một loại phản ứng hóa học quan trọng diễn ra phổ biến trong đời sống và sản xuất. Để củng cố kiến thức và rèn luyện kỹ năng nhận biết, cân bằng và giải thích các phản ứng oxi hóa - khử, chúng ta sẽ cùng nhau thực hành qua các bài tập cụ thể. Bài học hôm nay sẽ tập trung vào việc áp dụng lý thuyết vào giải bài tập có hướng dẫn chi tiết.

2. Lý thuyết cần nhớ

Trước khi làm bài tập, chúng ta cần ôn lại một số khái niệm cốt lõi:

• Chất khử: Chất nhường electron, có số oxi hóa tăng sau phản ứng.
• Chất oxi hóa: Chất nhận electron, có số oxi hóa giảm sau phản ứng.
• Sự khử (quá trình khử): Là quá trình chất oxi hóa nhận electron, làm giảm số oxi hóa của nó.
• Sự oxi hóa (quá trình oxi hóa): Là quá trình chất khử nhường electron, làm tăng số oxi hóa của nó.
• Phản ứng oxi hóa - khử: Là phản ứng hóa học trong đó có sự chuyển electron giữa các chất, dẫn đến sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tố.

3. Ví dụ minh họa có hướng dẫn giải chi tiết

Ví dụ 1:

Đề bài: Cho phản ứng sau: Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂. Hãy xác định chất khử, chất oxi hóa, quá trình khử, quá trình oxi hóa và cân bằng phương trình bằng phương pháp thăng bằng electron.

Hướng dẫn giải:

1. Xác định số oxi hóa:
   • Fe trong Fe₂O₃: +3 | C trong CO: +2
   • Fe trong sản phẩm: 0 | C trong CO₂: +4
2. Nhận xét sự thay đổi số oxi hóa:
   • Sắt (Fe) từ +3 xuống 0 → Fe nhận electron → chất oxi hóa.
   • Cacbon (C) từ +2 lên +4 → C nhường electron → chất khử.
3. Viết quá trình:
   • Quá trình khử: Fe⁺³ + 3e → Fe (chất oxi hóa bị khử)
   • Quá trình oxi hóa: C⁺² → C⁺⁴ + 2e (chất khử bị oxi hóa)
4. Cân bằng electron:
   • Nhân quá trình khử với 2: 2Fe⁺³ + 6e → 2Fe
   • Nhân quá trình oxi hóa với 3: 3C⁺² → 3C⁺⁴ + 6e
5. Điền hệ số vào phương trình:

   Phương trình cân bằng: Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

Ví dụ 2:

Đề bài: Trong phản ứng: Cu + 2H₂SO₄ (đặc, nóng) → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O, hãy cho biết vai trò của Cu và H₂SO₄.

Hướng dẫn giải:

1. Xác định số oxi hóa:
   • Cu trước phản ứng: 0; Cu trong CuSO₄: +2
   • S trong H₂SO₄: +6; S trong SO₂: +4
2. Phân tích:
   • Cu từ 0 lên +2 (tăng số oxi hóa) → Cu nhường electron → Cu là chất khử.
   • S từ +6 xuống +4 (giảm số oxi hóa) → S (trong H₂SO₄) nhận electron → H₂SO₄ là chất oxi hóa.
3. Kết luận:

   Cu đóng vai trò chất khử, H₂SO₄ đóng vai trò chất oxi hóa (một phần H₂SO₄ tạo muối CuSO₄ không tham gia oxi hóa khử).

Ví dụ 3:

Đề bài: Cân bằng phương trình sau bằng phương pháp thăng bằng electron: NH₃ + O₂ → NO + H₂O.

Hướng dẫn giải:

1. Xác định số oxi hóa:
   • N trong NH₃: -3; N trong NO: +2
   • O trong O₂: 0; O trong NO và H₂O: -2
2. Viết quá trình:
   • Quá trình oxi hóa: N^-3 → N⁺² + 5e (nhân với 4)
   • Quá trình khử: O₂ + 4e → 2O^-2 (nhân với 5)
3. Cân bằng electron: Tổng electron nhường = tổng electron nhận = 20e.
4. Phương trình cân bằng:

   4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

4. Ghi nhớ

• Xác định đúng số oxi hóa của các nguyên tố trước và sau phản ứng.
• Chất khử là chất có số oxi hóa tăng (nhường e), chất oxi hóa là chất có số oxi hóa giảm (nhận e).
• Khi cân bằng: số electron do chất khử nhường phải bằng số electron do chất oxi hóa nhận.
• Trong các bài tập luyện tập, cần chú ý môi trường phản ứng (axit, bazơ, trung tính) để cân bằng thêm H₂O, H⁺ hoặc OH^- nếu cần.

5. Bài tập gợi ý tự luyện

Các em hãy thực hành giải các bài tập sau để củng cố kỹ năng:

1. Xác định chất khử, chất oxi hóa trong phản ứng: 2KMnO₄ + 10FeSO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O.
2. Cân bằng phương trình: Al + HNO₃ (loãng) → Al(NO₃)₃ + N₂O + H₂O bằng phương pháp thăng bằng electron.
3. Trong phản ứng: Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O, hãy chỉ ra vai trò của Cl₂ (chất khử, chất oxi hóa hay vừa là chất khử vừa là chất oxi hóa?) Giải thích.
4. Cân bằng phương trình sau trong môi trường axit: Cr₂O₇^2- + Fe²⁺ + H⁺ → Cr³⁺ + Fe³⁺ + H₂O.