Bài 12: Phản ứng oxi hóa – khử và ứng dụng trong cuộc sống

Phản ứng oxi hóa khử I. Số oxi hóa 1. Tìm hiểu về số oxi hóa - Số oxi hóa là đại lượng quan trọng trong việc nghiên cứu các phản ứng có sự chuyển dị

Hóa Học 10 Phản ứng oxi hóa khử và ứng dụng trong cuộc sống

Lý thuyết Bài 12: Phản ứng oxi hóa – khử và ứng dụng trong cuộc sống - Hóa Học 10 Chân trời sáng tạo.

Phản ứng oxi hóa khử

I. Số oxi hóa

1. Tìm hiểu về số oxi hóa

- Số oxi hóa là đại lượng quan trọng trong việc nghiên cứu các phản ứng có sự chuyển dịch electron.

- Số oxi hóa của một nguyên tử trong phân tử là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó nếu giả định cặp electron chung thuộc hẳn về nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện lớn hơn.

- Cách biểu diễn số oxi hóa: Số oxi hóa được đặt ở phía trên kí hiệu nguyên tố.

Ví dụ: 

(+1)H(−1)Cl;(+2)Mg(−2)O...

2. Xác định số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ

Số oxi hóa của nguyên tử một nguyên tố là một số đại số được gán cho nguyên tử của nguyên tố đó và thường được xác định theo các quy tắc sau:

- Quy tắc 1: Số oxi hóa của nguyên tử trong các đơn chất bằng 0.

Ví dụ: (0)H2; (0)O2; (0)Mg ...

- Quy tắc 2: Trong một phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng 0.

Ví dụ: Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử NH3 là: (-3) × 1 + 3 × (+1) = 0.

- Quy tắc 3: Trong các ion, số oxi hóa của nguyên tử (đối với ion đơn nguyên tử) hay tổng số oxi hóa các nguyên tử (đối với các ion đa nguyên tử) bằng điện tích của ion đó.

Ví dụ: Số oxi hóa của nguyên tử Na trong ion Na+ là +1.

- Quy tắc 4: Trong đa số các hợp chất, số oxi hóa của hydrogen là +1, trừ các hydride kim loại như NaH, CaH2 …. Số oxi hóa của oxygen bằng -2, trừ OF2 và các peroxide; superoxide (như H2O2; Na2O2; KO2 …). Kim loại kiềm (nhóm IA) luôn có số oxi hóa + 1; kim loại kiềm thổ (nhóm IIA) có số oxi hóa +2. Nhôm có số oxi hóa +3. Số oxi hóa của các nguyên tử nguyên tố fluorine trong các hợp chất bằng -1.

II. Phản ứng oxi hóa – khử.

- Khái niệm phản ứng oxi hóa khử là phản ứng hóa học trong đó có sự chuyển dịch electron giữa các chất phản ứng hay phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tử trong phân tử.

- Chất khử (hay chất bị oxi hóa) là chất nhường electron hay chất có số oxi hóa tăng lên sau phản ứng.

- Chất oxi hóa (hay chất bị khử) là chất nhận electron hay chất có số oxi hóa giảm xuống sau phản ứng.

- Quá trình oxi hóa (sự oxi hóa) là quá trình nhường electron.

- Quá trình khử (sự khử) là quá trình nhận electron.

- Trong phản ứng oxi hóa – khử luôn xảy ra đồng thời sự oxi hóa và sự khử.

Ví dụ: Zn phản ứng với dung dịch CuSO4 theo phương trình hóa học sau:

0()Zn + (+2)CuSO4 → (+2)ZnSO4 + (0)Cu

+ Zn nhường electron nên là chất khử.

+ Ion Cu2+ nhận electron nên là chất oxi hóa.

+ Quá trình Zn nhường electron là quá trình oxi hóa: 

(0)Zn → (+2)Zn + 2e

+ Quá trình Cu2+ nhận electron là quá trình khử: 

(+2)Cu + 2e → (0)Cu

Chú ý:

+ Chất oxi hóa mạnh thường là các hợp chất chứa nguyên tử của các nguyên tố có số oxi hóa cao hoặc đơn chất của các nguyên tố có độ âm điện lớn.

+ Chất khử mạnh thường là các hợp chất chứa nguyên tử của các nguyên tố có số oxi hóa thấp hoặc đơn chất kim loại.

+ Chất chứa nguyên tử của nguyên tố có số oxi hóa trung gian thì tùy thuộc vào điều kiện phản ứng (tác nhân và môi trường) mà thể hiện tính khử hoặc tính oxi hóa hoặc cả hai (vừa tính oxi hóa, vừa tính khử hay tự oxi hóa – khử).

III. Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử

- Có nhiều phương pháp lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa khử. Phương pháp thông dụng hiện nay là thăng bằng electron.(Cân Bằng Phản Ứng Oxi Hóa Khử Theo Phương Pháp Thăng Bằng Electron)

- Nguyên tắc: Tổng số electron chất khử nhường = Tổng số electron chất oxi hóa nhận.

- Các bước lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa - khử theo phương pháp thăng bằng electron:

+ Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng, từ đó xác định chất oxi hóa, chất khử.

+ Bước 2: Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử.

+ Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.

+ Bước 4: Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng số lượng nguyên tử các nguyên tố còn lại.

Ví dụ: Lập phương trình hóa học của phản ứng Fe2O3 + CO → Fe + CO2 theo phương pháp thăng bằng electron.

Bước 1:

(+3)Fe2O3 + (+2)CO → (0)Fe + (+4)CO2

Chất oxi hóa là Fe2O3; chất khử là CO.

Bước 2:

Quá trình khử: 

(+3)2Fe + 6e → (0)2Fe

Quá trình oxi hóa: 

(+2)C → (+4)C + 2e

Bước 3:

Bước 4: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

IV. Ý nghĩa của phản ứng oxi hóa – khử

- Một số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng gắn liền với cuộc sống như sự cháy của than, củi; sự cháy của xăng, dầu trong các động cơ đốt trong; các quá trình điện phân; các phản ứng xảy ra trong pin, ắc quy …

-Một số phản ứng oxi hóa – khử là cơ sở của quá trình sản xuất trong các ngành công nghiệp nặng; sản xuất các hóa chất cơ bản; sản xuất phân bón; thuốc bảo vệ thực vật; dược phẩm …

Video bài giảng: Phản ứng oxi hóa – khử và ứng dụng trong cuộc sống

Xem thêm chuyên đề về phản ứng oxi hóa khử.

Bài tập phản ứng oxi hóa khử - Hóa học 10 chân trời sáng tạo.

Lý thuyết: Số oxi hóa - Cách xác định số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố.

Cách xác định số oxi hóa trong hợp chất hữu cơ.

Lý thuyết: Hóa 10 - Phản ứng oxi hóa khử - Cân Bằng Phản Ứng Oxi Hóa Khử Theo Phương Pháp Thăng Bằng Electron.

Cách cân bằng phản ứng oxi hóa khử trong hợp chất hữu cơ.

Hướng dẫn cân bằng phản ứng oxi hóa khử nhanh và chính xác.

Ôn tập chương 4 Phản ứng oxi hóa khử.

Bài tập chương 4 Phản ứng oxi hóa khử.

Bài tập Phản ứng oxi hóa khử.

Hóa 10 Chương 4 Phản ứng oxi hóa khử.

Hóa học 10 Chân trời sáng tạo.

Luyện thi tốt nghiệp trung học phổ thông quốc gia môn hóa học.