Bài 12. Phản ứng oxi hóa - khử và ứng dụng trong cuộc sống trang 44, 45, 46 SBT Hóa 10 Chân trời sáng tạo

12.1

Số oxi hoá của nguyên tử S trong hợp chất SO₂ là

A. +2.             

B. +4.             

C. +6.             

D. -1.

Phương pháp giải:

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

- Quy tắc 4:

+ Trong đa số các hợp chất, số oxi hóa của hydrogen bằng +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,…)

Lời giải chi tiết:

- Đặt x là số oxi hóa của S

- Trong SO₂, ta có: x.1 + (-2).2 = 0 => x = +4

=> Đáp án: B

12.2

Dấu hiệu đề nhận ra phản ứng là phản ứng oxi hoá – khử dựa trên sự thay đổi đại lượng nào sau đây của nguyên tử?

A. Số mol.                  

B. Số oxi hoá.

C. Số khối.                 

D. Số proton.

Phương pháp giải:

Dựa vào định nghĩa phản ứng oxi hóa - khử: là phản ứng hóa học, trong đó có sự chuyển dịch electron giữa các chất, phản ứng hay có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tử trong phân tử.

Lời giải chi tiết:

- Đáp án: B

12.3

Calcium chloride dùng trong điện phân đề sản xuất calcium kim loại và điều chế các hợp kim của calcium. Với tính chất hút ẩm lớn, calcium chloride được dùng làm tác nhân sấy khí và chất lỏng. Do nhiệt độ đông đặc thấp nên dung dịch calcium(II) chloride được dùng làm chất tải lạnh trong các hệ thống lạnh,... Ngoài ra, calcium chloride còn được làm chất keo tụ trong hoá dược và dược phẩm hay trong công việc khoan dầu khí.

Trong phản ứng tạo thành calcium(II) chloride từ đơn chất: Ca + Cl₂ -> CaCl₂. Kết luận nào sau đây đúng?

A. Mỗi nguyên tử calcium nhận 2e.  

B. Mỗi nguyên tử chlorine nhận 2e.

C. Mỗi phân tử chlorine nhường 2e.

D. Mỗi nguyên tử calcium nhường 2e.

Phương pháp giải:

- Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng

=> Xác định chất oxi hóa, chất khử

- Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

Lời giải chi tiết:

- Bước 1: \(\mathop {Ca}\limits^0  + \mathop {C{l_2}}\limits^0  \to \mathop {Ca}\limits^{ + 2} \mathop {C{l_2}}\limits^{ - 1} \)

=> Ca là chất khử, Cl₂ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(\mathop {Ca}\limits^0  \to \mathop {Ca}\limits^{ + 2}  + 2e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop {C{l_2}}\limits^0  + 2.1e \to 2\mathop {Cl}\limits^{ - 1} \)

=> Đáp án: D

12.4

Phản ứng nào sau đây có sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tố calcium?

A. Ca(OH)₂ + CuCl₂ → Cu(OH)₂ + CaCl₂

B. CaCl₂  → Ca + Cl₂

C. 3CaCl₂ + 2K₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂ + 6KCl

D. CaO + 2HCl → CaCl₂ + H₂O

Phương pháp giải:

Xác định số oxi hóa của các nguyên tử calcium trong các phản ứng

Lời giải chi tiết:

12.5

Cho các phản ứng sau

(a) Ca(OH)₂ + Cl₂ -> CaOCl₂ + H₂O

(b) 2NO₂ + 2NaOH -> NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O

(c) O₃ + 2Ag -> Ag₂O + O₂

(d) 2H₂S + SO₂ -> 3S + 2H₂O

(e) 4KClO₃ -> KCl + 3KClO₄

Số phản ứng oxi hoá – khử là

A. 2.                           

B. 3.                           

C. 5.                           

D. 4.

Phương pháp giải:

Dựa vào định nghĩa phản ứng oxi hóa - khử: là phản ứng hóa học, trong đó có sự chuyển dịch electron giữa các chất, phản ứng hay có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tử trong phân tử.

Lời giải chi tiết:

(b) \(2\mathop N\limits^{ + 4} {O_2} + 2NaOH \to Na\mathop N\limits^{ + 5} {O_3} + Na\mathop N\limits^{ + 3} {O_2} + {H_2}O\)

(c) \(\mathop {{O_3}}\limits^0  + 2\mathop {Ag}\limits^0  \to \mathop {A{g_2}}\limits^{ + 1} \mathop O\limits^{ - 2}  + {O_2}\)

(d) \(2{H_2}\mathop S\limits^{ - 2}  + \mathop S\limits^{ + 4} {O_2} \to 3\mathop S\limits^0  + 2{H_2}O\)

(e) \(4K\mathop {Cl}\limits^{ + 5} {O_3} \to K\mathop {Cl}\limits^{ - 1}  + 3K\mathop {Cl}\limits^{ + 7} {O_4}\)

12.6

Phương trình phản ứng nào sau đây không thể hiện tính khử của ammonia (NH₃)?

A. 4NH₃ + 5O₂  -> 4NO + 6H₂O                        

B. NH₃ + HCl -> NH₄Cl

C. 2NH₃ + 3Cl₂ -> 6HCl + N₂                                   

D. 4NH₃ + 3O₂  -> 2N₂ + 6H₂O

Phương pháp giải:

- Xác định số oxi hóa của các nguyên tử nitrogen và hydrogen trong các phản ứng.

- Để NH₃ thể hiện tính khử thì nguyên tử nitrogen hoặc hydrogen trong NH₃ cần tăng số oxi hóa trong phản ứng

Lời giải chi tiết:

12.7

Trong phản ứng: 3Cu + 8HNO₃ " 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O. Số phân tử - nitric acid (HNO₃) đóng vai trò chất oxi hoá là

A. 8.                           

B. 6.                           

C. 4.                           

D. 2.

Phương pháp giải:

- Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng

=> Xác định chất oxi hóa, chất khử

- Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

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

Lời giải chi tiết:

- Bước 1: \(3\mathop {Cu}\limits^0  + 8H\mathop N\limits^{ + 5} {O_3} \to 3\mathop {Cu}\limits^{ + 2} {(N{O_3})_2} + 2\mathop N\limits^{ + 2} O + 4{H_2}O\)

=> Cu là chất khử, HNO₃ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(\mathop {Cu}\limits^0  \to \mathop {Cu}\limits^{ + 2}  + 2e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop N\limits^{ + 5}  + 3e \to \mathop N\limits^{ + 2} \)

- Bước 3:

=> Có 2 phân tử HNO₃ đóng vai trò là chất oxi hóa

=> Đáp án: D

12.8

Trong thiên nhiên manganesium là nguyên tố tương đối phổ biến, đứng thứ ba trong các kim loại chuyển tiếp, chỉ sau Fe và Ti. Các khoáng vật chính của manganesium là hausmanite (Mn₃O₄), pyrolusite (MnO₂), braunite (Mn₂O₃) và manganite (MnOOH). Manganesium tồn tại ở rất nhiều trạng thái oxi hoá khác nhau từ +2 tới +7. 

Cho các chất sau: Mn, MnO₂, MnCl₂, KMnO₄ Số oxi hoá của nguyên tố Mn trong các chất lần lượt là

A. 2, -2, -4, +8.                                              

B. 0, +4, +2, +7.

C. 0, +4, -2, +7.                                              

D. 0, +2, -4, -7.

Phương pháp giải:

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

- Quy tắc 2: Trong một phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng 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 ion đa nguyên tử) bằng điện tích của ion đó

- Quy tắc 4:

+ Trong đa số các hợp chất, số oxi hóa của hydrogen bằng +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) luôn có số oxi hóa +2

+ Nhôm (aluminium) có số oxi hóa +3

+ Số oxi hóa của nguyên tử fluorine trong các hợp chất bằng -1

Lời giải chi tiết:

Đặt x là số oxi hóa của Mn

- Trong Mn: Các nguyên tử trong các đơn chất sẽ luôn có số oxi hóa là 0 " x = 0

- Trong MnO₂: x.1 + (-2).2 = 0 " x = +4

- Trong MnCl₂: x.1 + (-1).2 = 0 " x = +2

- Trong KMnO₄: +1.1 + x.1 + (-2).4 = 0 " x = +7

=> Đáp án: B

12.9

Trong thiên nhiên manganesium là nguyên tố tương đối phổ biến, đứng thứ ba trong các kim loại chuyển tiếp, chỉ sau Fe và Ti. Các khoáng vật chính của manganesium là hausmanite (Mn₃O₄), pyrolusite (MnO₂), braunite (Mn₂O₃) và manganite (MnOOH). Manganesium tồn tại ở rất nhiều trạng thái oxi hoá khác nhau từ +2 tới +7. 

Phản ứng nào sau đây không có sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tố Mn?

A. MnO₂ + 4HCl -> MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

B. Mn + O₂ -> MnO₂

C. 2HCl + MnO -> MnCl₂ + H₂O

D. 6KI + 2KMnO₄ + 4H₂O -> 3I₂ + 2MnO₂ + 8KOH

Phương pháp giải:

Xác định số oxi hóa của các nguyên tử Mn trong phản ứng

Lời giải chi tiết:

A. \(\mathop {Mn}\limits^{ + 4} {O_2} + 4HCl \to \mathop {Mn}\limits^{ + 2} C{l_2} + C{l_2} + 2{H_2}O\)

B. \(\mathop {Mn}\limits^0  + {O_2} \to \mathop {Mn}\limits^{ + 4} {O_2}\)

C. \(2HCl + \mathop {Mn}\limits^{ + 2} O \to \mathop {Mn}\limits^{ + 2} C{l_2} + {H_2}O\)

D. \(6KI + 2K\mathop {Mn}\limits^{ + 7} {O_4} + 4{H_2}O \to 3{I_2} + 2\mathop {Mn}\limits^{ + 4} {O_2} + 8KOH\)

=> Đáp án: C

12.10

Trong thiên nhiên manganesium là nguyên tố tương đối phổ biến, đứng thứ ba trong các kim loại chuyển tiếp, chỉ sau Fe và Ti. Các khoáng vật chính của manganesium là hausmanite (Mn₃O₄), pyrolusite (MnO₂), braunite (Mn₂O₃) và manganite (MnOOH). Manganesium tồn tại ở rất nhiều trạng thái oxi hoá khác nhau từ +2 tới +7. 

Sục khí SO₂ vào dung dịch KMnO₄ (thuốc tím), màu tím nhạt dần rồi mất màu (biết sản phẩm tạo thành là MnSO₄, H₂SO₄ và H₂O). Nguyên nhân là do

A. SO₂ đã oxi hoá KMnO₄ thành MnO₂.

B. SO₂ đã khử KMnO₄ thành Mn²⁺.

C. KMnO₄ đã khử SO₂ thành S⁺⁶.

D. H₂O đã oxi hoá KMnO₄ thành Mn²⁺.

Phương pháp giải:

Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng => Xác định chất oxi hóa, chất khử

Lời giải chi tiết:

- Dựa vào sản phẩm và các chất tham gia ta thấy

\(\mathop S\limits^{ + 4}  \to \mathop S\limits^{ + 6}  + 2e\)

\(\mathop {Mn}\limits^{ + 7}  + 5e \to \mathop {Mn}\limits^{ + 2} \)

=> SO₂ là chất khử, KMnO₄ là chất oxi hóa

=> SO₂ đã khử KMnO₄ thành Mn²⁺ ð Đáp án: B

12.11

Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trong các chất và ion sau:

a) Fe, N₂, SO₃, H₂SO₄, CuS, Cu₂S, Na₂O₂, H₃AsO₄.

b) Br₂, O₃, HClO₃, KClO₄, NaClO, NH₄NO₃, N₂O, NaNO₂.

c) Br-, PO₄^3-, MnO₄^-, ClO₃^-, H₂PO₄^-, SO₄^2-, NH₄⁺.

d) MnO₂, K₂MnO₄, K₂Cr₂O₇, K₂CrO₄, Cr₂(SO₄)₃, NaCrO₂.

e) FeS₂, FeS, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄, Fe_xO_y.

Phương pháp giải:

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

- Quy tắc 2: Trong một phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng 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 ion đa nguyên tử) bằng điện tích của ion đó

- Quy tắc 4:

+ Trong đa số các hợp chất, số oxi hóa của hydrogen bằng +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) luôn có số oxi hóa +2

+ Nhôm (aluminium) có số oxi hóa +3

+ Số oxi hóa của nguyên tử fluorine trong các hợp chất bằng -1

Lời giải chi tiết:

Số oxi hóa của các nguyên tố trong các chất và ion theo thứ tự lần lượt là:

a) \(\mathop {Fe}\limits^0 ,{\rm{ }}\mathop {{N_2}}\limits^0 ,{\rm{ }}\mathop S\limits^{ + 6} \mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {{H_2}}\limits^{ + 1} \mathop S\limits^{ + 6} \mathop {{O_4}}\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {Cu}\limits^{ + 2} \mathop S\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {C{u_2}}\limits^{ + 1} \mathop S\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {N{a_2}}\limits^{ + 1} \mathop {{O_2}}\limits^{ - 1} ,{\rm{ }}\mathop {{H_3}}\limits^{ + 1} \mathop {As}\limits^{ + 5} \mathop {{O_4}}\limits^{ - 2} \)

b) \(\mathop {B{r_2}}\limits^0 ,{\rm{ }}\mathop {{O_3}}\limits^0 ,{\rm{ }}\mathop {\rm{H}}\limits^{ + 1} \mathop {Cl}\limits^{ + 5} \mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop K\limits^{ + 1} \mathop {Cl}\limits^{ + 7} \mathop {{O_4}}\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {{\rm{Na}}}\limits^{ + 1} \mathop {Cl}\limits^{ + 1} \mathop O\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {\rm{N}}\limits^{ - 3} \mathop {{{\rm{H}}_{\rm{4}}}}\limits^{ + 1} \mathop N\limits^{ + 5} \mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {{N_2}}\limits^{ + 1} \mathop O\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {Na}\limits^{ + 1} \mathop N\limits^{ + 3} \mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} \)

c) \(\mathop {B{r^ - }}\limits^{ - 1} ,{\rm{ }}\mathop P\limits^{ + 5} \mathop {{O_4}^{3 - }}\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {Mn}\limits^{ + 7} \mathop {{O_4}^ - }\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {Cl}\limits^{ + 5} \mathop {{O_3}^ - }\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {{H_2}}\limits^{ + 2} \mathop P\limits^{ + 5} \mathop {{O_4}^ - }\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop S\limits^{ + 6} \mathop {{O_4}^{2 - }}\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop N\limits^{ - 3} \mathop {{H_4}^ + }\limits^{ + 1} \)

d) \(\mathop {Mn}\limits^{ + 4} \mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {{K_2}}\limits^{ + 1} \mathop {Mn}\limits^{ + 6} \mathop {{O_4}}\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {{{\rm{K}}_{\rm{2}}}}\limits^{ + 1} \mathop {C{r_2}}\limits^{ + 6} \mathop {{O_7}}\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {{K_2}}\limits^{ + 1} \mathop {{\rm{Cr}}}\limits^{ + 6} \mathop {{O_4}}\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {C{r_2}}\limits^{ + 3} {(\mathop S\limits^{ + 6} \mathop {{O_4}}\limits^{ - 2} )_3},{\rm{ }}\mathop {Na}\limits^{ + 1} \mathop {Cr}\limits^{ + 3} \mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} \)

e) \(\mathop {Fe}\limits^{ + 2} \mathop {{S_2}}\limits^{ - 1} ,{\rm{ }}\mathop {Fe}\limits^{ + 2} \mathop S\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {Fe}\limits^{ + 2} \mathop O\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {F{e_2}}\limits^{ + 3} \mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {F{e_3}}\limits^{ + \frac{8}{3}} \mathop {{O_4}}\limits^{ - 2} ,{\rm{ }}\mathop {F{e_x}}\limits^{ + \frac{{2y}}{x}} \mathop {{O_y}}\limits^{ - 2} \)

12.12

Viết các quá trình nhường hay nhận electron của các biến đổi trong các dãy sau:

a) \(\mathop S\limits^{ - 2}  \to \mathop S\limits^0  \to \mathop S\limits^{ + 4}  \to \mathop S\limits^{ + 6}  \to \mathop S\limits^{ + 4} \)                         

b) \(\mathop N\limits^{ - 3}  \to \mathop N\limits^0  \to \mathop N\limits^{ + 2}  \to \mathop N\limits^{ + 4}  \to \mathop N\limits^{ + 5}  \to \mathop N\limits^{ + 2} \)

Phương pháp giải:

- Quá trình nhường electron: làm tăng số oxi hóa của nguyên tử

- Quá trình nhận electron: làm giảm số oxi hóa của nguyên tử

Lời giải chi tiết:

a) \(\mathop S\limits^{ - 2}  \to \mathop S\limits^0  + 2e\); \(\mathop S\limits^0  \to \mathop S\limits^{ + 4}  + 4e\); \(\mathop S\limits^{ + 4}  \to \mathop S\limits^{ + 6}  + 2e\); \(\mathop S\limits^{ + 6}  + 2e \to \mathop S\limits^{ + 4} \)

b) \(\mathop N\limits^{ - 3}  \to \mathop N\limits^0  + 3e\); \(\mathop N\limits^0  \to \mathop N\limits^{ + 2}  + 2e\); \(\mathop N\limits^{ + 2}  \to \mathop N\limits^{ + 4}  + 2e\); \(\mathop N\limits^{ + 4}  \to \mathop N\limits^{ + 5}  + 1e\); \(\mathop N\limits^{ + 5}  + 3e \to \mathop N\limits^{ + 2} \)

12.13

Phản ứng nào sau đây là phản ứng oxi hoá – khử? Giải thích.

a) SO₃ + H₂O -> H₂SO₄

b) CaCO₃ + 2HCl -> CaCl₂ + CO₂ + H₂O

c) C + H₂O -> CO + H₂

d) CO₂ + Ca(OH)₂ -> CaCO₃ + H₂O

e) Ca + 2H₂O -> Ca(OH)₂ + H₂

g) 2KMnO₄  -> K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Phương pháp giải:

Dựa vào định nghĩa phản ứng oxi hóa - khử: là phản ứng hóa học, trong đó có sự chuyển dịch electron giữa các chất, phản ứng hay có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tử trong phân tử.

Lời giải chi tiết:

12.14

Gỉ sét là quá trình oxi hoá kim loại, mỗi năm phá huỷ khoảng 25% sắt thép. Gỉ sét được hình thành do kim loại sắt (Fe) trong gang hay thép kết hợp với oxygen khi có mặt nước hoặc không khí ầm. Trên bề mặt gang hay thép bị gỉ hình thành những lớp xốp và giòn dễ vỡ, thường có màu nâu, nâu đỏ hoặc đỏ. Lớp gỉ này không có tác dụng bảo vệ sắt ở phía trong. Sau thời gian dài, bất kì khối sắt nào cũng sẽ bị gỉ hoàn toàn và phân huỷ. Thành phần chính của sắt gỉ gồm Fe(OH)₂, Fe₂O₃.nH₂O.

Một số phản ứng xảy ra trong quá trình gỉ sắt:

Fe + O₂ + H₂O -> Fe(OH)₂ (1)

Fe + O₂ + H₂O + CO₂ -> Fe(HCO₃)₂ (2)

Fe(HCO₃)₂ -> Fe(OH)₂ + CO₂ (3)

Fe(OH)₂ + O₂ + H₂O -> Fe₂O₃.nH₂O (4)

a) Phản ứng nào ở trên là phản ứng oxi hoá – khử?

b) Xác định sự thay đổi số oxi hoá của các nguyên tố, nêu rõ chất oxi hoá, chất khử.

c) Cân bằng phản ứng trên bằng phương pháp thăng bằng electron.

Phương pháp giải:

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

- Các quy tắc xác định số oxi hóa

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

+ Quy tắc 2: Trong một phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng 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 ion đa nguyên tử) bằng điện tích của ion đó

+ Quy tắc 4

- Các bước cân bằng phản ứng oxi hóa - khử

+ Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng

=> Xác định chất oxi hóa, chất khử

+ Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

+ Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron 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 của các nguyên tố còn lại

Lời giải chi tiết:

a + b) Các phản ứng 1, 2, 4 là phản ứng oxi hóa - khử

\(\mathop {Fe}\limits^0  + \mathop {{O_2}}\limits^0  + {H_2}O \to \mathop {Fe}\limits^{ + 2} {(\mathop O\limits^{ - 2} H)_2}\) (1)

=> Fe là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

\(\mathop {Fe}\limits^0  + \mathop {{O_2}}\limits^0  + {H_2}O + C{O_2} \to \mathop {Fe}\limits^{ + 2} {(HC\mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} )_2}\) (2)

=> Fe là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

\(\mathop {Fe}\limits^{ + 2} {(OH)_2} + \mathop {{O_2}}\limits^0  + {H_2}O \to \mathop {F{e_2}}\limits^{ + 3} \mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} .n{H_2}O\) (4)

=> Fe(OH)₂ là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

c) *Phương trình Fe + O₂ + H₂O " Fe(OH)₂ (1)

- Bước 1: \(\mathop {Fe}\limits^0  + \mathop {{O_2}}\limits^0  + {H_2}O \to \mathop {Fe}\limits^{ + 2} {(\mathop O\limits^{ - 2} H)_2}\)

=> Fe là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(\mathop {Fe}\limits^0  \to \mathop {Fe}\limits^{ + 2}  + 2e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop {{O_2}}\limits^0  + 4e \to 2\mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} \)

- Bước 3:

- Bước 4: 2Fe + O₂ + 2H₂O " 2Fe(OH)₂

*Phương trình Fe + O₂ + H₂O + CO₂ " Fe(HCO₃)₂ (2)

- Bước 1: \(\mathop {Fe}\limits^0  + \mathop {{O_2}}\limits^0  + {H_2}O + C{O_2} \to \mathop {Fe}\limits^{ + 2} {(HC\mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} )_2}\)

=> Fe là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(\mathop {Fe}\limits^0  \to \mathop {Fe}\limits^{ + 2}  + 2e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop {{O_2}}\limits^0  + 4e \to 2\mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} \)

- Bước 3:

- Bước 4: 2Fe + O₂ + 2H₂O + 4CO₂ " 2Fe(HCO₃)₂ (2)

*Phương trình Fe(OH)₂ + O₂ + H₂O " Fe₂O₃.nH₂O (4)

- Bước 1: \(\mathop {Fe}\limits^{ + 2} {(OH)_2} + \mathop {{O_2}}\limits^0  + {H_2}O \to \mathop {F{e_2}}\limits^{ + 3} \mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} .n{H_2}O\)

=> Fe(OH)₂ là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(\mathop {Fe}\limits^{ + 2}  \to \mathop {Fe}\limits^{ + 3}  + 1e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop {{O_2}}\limits^0  + 4e \to 2\mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} \)

- Bước 3:

- Bước 4: 4Fe(OH)₂ + O₂ + (2n-4)H₂O -> 2Fe₂O₃.nH₂O (4)

12.15

Rượu gạo là một thức uống có cồn lên men được chưng cất từ gạo theo truyền thống. Rượu gạo được làm từ quá trình lên men tinh bột gạo đã được chuyển thành đường. Vi khuẩn là nguồn gốc của các enzyme chuyển đổi tinh bột thành đường. Nhiệt độ phù hợp để lên men rượu khoảng 20 - 25°C.

Phản ứng thuỷ phân và phản ứng lên men.

(1) (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O -> nC₆H₁₂O₆

(2) C₆H₁₂O₆  -> 2C₂H₅OH + 2CO₂

a) Phản ứng nào ở trên là phản ứng oxi hoá – khử? Giải thích.

b) Trong phản ứng oxi hoá – khử, em hãy xác định số oxi hoá của các nguyên tố, nêu rõ chất oxi hoá, chất khử.

c) Cân bằng phản ứng oxi hoá – khử trên bằng phương pháp thăng bằng electron.

Phương pháp giải:

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

- Các quy tắc xác định số oxi hóa

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

+ Quy tắc 2: Trong một phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng 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 ion đa nguyên tử) bằng điện tích của ion đó

+ Quy tắc 4

- Các bước cân bằng phản ứng oxi hóa - khử

+ Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng

=> Xác định chất oxi hóa, chất khử

+ Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

+ Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron 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 của các nguyên tố còn lại

Lời giải chi tiết:

12.16

Cân bằng phản ứng sau bằng phương pháp thăng bằng electron, nêu rõ chất oxi hoá, chất khử trong mỗi trường hợp sau:

a) H₂S + SO₂ -> S + H₂O

b) SO₂ + H₂O + Cl₂ -> H₂SO₄ + HCl

c) FeS₂ + O₂ -> Fe₂O₃ + SO₂

d) C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂SO₄ -> CO₂ + SO₂ + H₂O

Phương pháp giải:

+ Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng

=> Xác định chất oxi hóa, chất khử

+ Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

+ Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron 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 của các nguyên tố còn lại

Lời giải chi tiết:

a) - Bước 1: \({H_2}\mathop S\limits^{ - 2}  + \mathop S\limits^{ + 4} {O_2} \to \mathop S\limits^0  + {H_2}O\)

=> H₂S là chất khử, SO₂ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(\mathop S\limits^{ - 2}  \to \mathop S\limits^0  + 2e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop S\limits^{ + 4}  + 4e \to \mathop S\limits^0 \)

- Bước 3:

- Bước 4: \(2{H_2}\mathop S\limits^{ - 2}  + \mathop S\limits^{ + 4} {O_2} \to 3\mathop S\limits^0  + 2{H_2}O\)

b) - Bước 1: \(\mathop S\limits^{ + 4} {O_2} + {\rm{ }}{H_2}O{\rm{ }} + {\rm{ }}\mathop {C{l_2}}\limits^0  \to {H_2}\mathop S\limits^{ + 6} {O_4} + {\rm{ }}H\mathop {Cl}\limits^{ - 1} \)

=> SO₂ là chất khử, Cl₂ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(\mathop S\limits^{ + 4}  \to \mathop S\limits^{ + 6}  + 2e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop {C{l_2}}\limits^0  + 2.1e \to 2\mathop {Cl}\limits^{ - 1} \)

- Bước 3:

- Bước 4: \(\mathop S\limits^{ + 4} {O_2} + {\rm{ 2}}{H_2}O{\rm{ }} + {\rm{ }}\mathop {C{l_2}}\limits^0  \to {H_2}\mathop S\limits^{ + 6} {O_4} + {\rm{ 2}}H\mathop {Cl}\limits^{ - 1} \)

c) - Bước 1: \(\mathop {Fe}\limits^{ + 2} \mathop {{S_2}}\limits^{ - 1}  + {\rm{ }}\mathop {{O_2}}\limits^0  \to \mathop {F{e_2}}\limits^{ + 3} {O_3} + {\rm{ }}\mathop S\limits^{ + 4} \mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} \)

=> FeS₂ là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(2(\mathop {Fe}\limits^{} \mathop {{S_2}}\limits^{} \mathop )\limits^0  \to 2\mathop {Fe}\limits^{ + 3}  + 4\mathop S\limits^{ + 4}  + 22e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop {{O_2}}\limits^0  + 4e \to 2\mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} \)

- Bước 3:

- Bước 4: \(4\mathop {Fe}\limits^{ + 2} \mathop {{S_2}}\limits^{ - 1}  + {\rm{ 11}}\mathop {{O_2}}\limits^0  \to 2\mathop {F{e_2}}\limits^{ + 3} {O_3} + {\rm{ 8}}\mathop S\limits^{ + 4} \mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} \)

d) - Bước 1: \(\mathop {{C_{12}}}\limits^0 {H_{22}}{O_{11}} + {\rm{ }}{H_2}\mathop S\limits^{ + 6} {O_4} \to \mathop C\limits^{ + 4} {O_2} + {\rm{ }}\mathop S\limits^{ + 4} {O_2} + {\rm{ }}{H_2}O\)

=> C₁₂H₂₂O₁₁ là chất khử, H₂SO₄ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(\mathop {{C_{12}}}\limits^0  \to 12\mathop C\limits^{ + 4}  + 12.4e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop S\limits^{ + 6}  + 2e \to \mathop S\limits^{ + 4} \)

- Bước 3:

- Bước 4: \(\mathop {{C_{12}}}\limits^0 {H_{22}}{O_{11}} + {\rm{ 24}}{H_2}\mathop S\limits^{ + 6} {O_4} \to 12\mathop C\limits^{ + 4} {O_2} + {\rm{ 24}}\mathop S\limits^{ + 4} {O_2} + {\rm{ 35}}{H_2}O\)

12.17

Cho potassium iodide (KI) tác dụng với potassium permanganate (KMnO₄) trong dung dịch sulfuric acid (H₂SO₄), thu được 3,02 g manganese(II) sulfate (MnSO₄), I₂ và K₂SO₄.

a) Tính số gam iodine (I₂) tạo thành.

b) Tính khối lượng potassium iodide (KI) đã tham gia phản ứng.

Phương pháp giải:

+ Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng

=> Xác định chất oxi hóa, chất khử

+ Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

+ Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron 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 của các nguyên tố còn lại

Lời giải chi tiết:

a) - \({n_{MnS{O_4}}}\) =  \(\frac{{3,02}}{{151}}\) = 0,02 mol

- Bước 1: \(K\mathop I\limits^{ - 1} {\rm{ }} + {\rm{ }}K\mathop {Mn}\limits^{ + 7} {O_4} + {\rm{ }}{H_2}S{O_4} \to \mathop {{I_2}}\limits^0  + {\rm{ }}\mathop {Mn}\limits^{ + 2} S{O_4} + {\rm{ }}{K_2}S{O_4} + {\rm{ }}{H_2}O\)

=> KI là chất khử, KMnO₄ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(2\mathop I\limits^{ - 1}  \to \mathop {{I_2}}\limits^0  + 2.1e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop {Mn}\limits^{ + 7}  + 5e \to \mathop {Mn}\limits^{ + 2} \)

- Bước 3:

- Bước 4: \(10KI{\rm{ }} + {\rm{ }}2KMn{O_4} + {\rm{ }}8{H_2}S{O_4} \to 5{I_2} + {\rm{ }}2MnS{O_4} + {\rm{ }}6{K_2}S{O_4} + {\rm{ }}8{H_2}O\)

- Ta có phương trình:

10KI + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ -> 5I₂ + 2MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 8H₂O

                  0,1 !                                               0,05 !  0,02                                      (mol)

=> Khối lượng iodine tạo thành là: 0,05.354 = 12,7 gam

b) Khối lượng potassium iodide (KI) đã tham gia phản ứng là: 0,1.156 = 15,6 gam

12.18

Hoà tan 14 g Fe trong dung dịch H₂SO₄ loãng, dư, thu được dung dịch X. Thêm dung dịch KMnO₄ 1 M vào dung dịch X. Biết KMnO₄ có thể oxi hoá FeSO₄ trong môi trường H₂SO₄ thành Fe₂(SO₄)₃ và bị khử thành MnSO₄. Phản ứng xảy ra hoàn toàn. Lập phương trình hoá học cho phản ứng oxi hoá - khử trên. Tính thể tích dung dịch KMnO₄ 1 M đã phản ứng.

Phương pháp giải:

- Viết phương trình oxi hóa - khử

- Tính số mol của các chất từ đó tính thể tích dung dịch KMnO₄ 1 M đã phản ứng

Lời giải chi tiết:

a) - \({n_{MnS{O_4}}}\) =  \(\frac{{14}}{{56}}\) = 0,25 mol

- Bước 1: \(\mathop {Fe}\limits^{ + 2} S{O_4} + {\rm{ }}K\mathop {Mn}\limits^{ + 7} {O_4} + {\rm{ }}{H_2}S{O_4} \to \mathop {F{e_2}}\limits^{ + 3} {\left( {S{O_4}} \right)_3} + {\rm{ }}\mathop {Mn}\limits^{ + 2} S{O_4} + {\rm{ }}{K_2}S{O_4} + {\rm{ }}{H_2}O\)

=> FeSO₄ là chất khử, KMnO₄ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(2\mathop {Fe}\limits^{ + 2}  \to \mathop {2Fe}\limits^{ + 3}  + 2.1e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop {Mn}\limits^{ + 7}  + 5e \to \mathop {Mn}\limits^{ + 2} \)

- Bước 3:

- Bước 4: \(10FeS{O_4} + {\rm{ }}2KMn{O_4} + {\rm{ }}8{H_2}S{O_4} \to 5F{e_2}{\left( {S{O_4}} \right)_3} + {\rm{ }}2MnS{O_4} + {\rm{ }}{K_2}S{O_4} + {\rm{ }}8{H_2}O\)

- Ta có phương trình:

Fe + H₂SO₄ -> FeSO₄ + H₂

                                                0,25                     -> 0,25

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ -> 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

              0,25         ->   0,05     (mol)

=> Thể tích dung dịch KMnO₄ 1 M đã phản ứng là: V = \(\frac{n}{{{C_M}}}\) = \(\frac{{0,05}}{1}\) = 0,05 (lít)

12.19

Nitric acid (HNO₃) là hợp chất vô cơ, trong tự nhiên, được hình thành trong những con mưa giông kèm sấm chớp. Nitric acid là một acid độc, ăn mòn và dễ gây chảy là một trong những tác nhân gây ra mưa acid.

Thực hiện thí nghiệm xác định công thức của một oxide của kim loại sắt bằng nitric acid đặc nóng, thu được 2,479 lít (đkc) khí màu nâu là nitrogen dioxide. Phần dung dịch đem cô cạn thì được 72,6 g Fe(NO₃)₃. Giả sử phản ứng không tạo thành các sản phẩm khác (biết 1 mol khí chiếm 24,79 lít đo ở đkc 25°C, 1 bar).

a) Viết phản ứng và cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron.

b) Xác định công thức của iron oxide.

Phương pháp giải:

- Viết phương trình oxi hóa - khử

- Tính số mol của các chất từ đó tính thể tích dung dịch KMnO₄ 1 M đã phản ứng

Lời giải chi tiết:

a) - Đặt công thức hóa học của iron oxide là Fe_xO_y

- \({n_{N{O_2}}}\) =  \(\frac{{2,479}}{{24,79}}\) = 0,1 mol; \({n_{Fe{{(N{O_3})}_3}}}\) =  \(\frac{{72,6}}{{242}}\) = 0,3 mol

- Bước 1: \(F{e_x}{O_y} + {\rm{ }}H\mathop N\limits^{ + 5} {O_3} \to Fe{\left( {N{O_3}} \right)_3} + {\rm{ }}\mathop N\limits^{ + 4} {O_2} + {\rm{ }}{H_2}O\)

=> Fe_xO_y là chất khử, HNO₃ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \((\mathop {F{e_x}}\limits^{} \mathop {{O_y}}\limits^{} \mathop )\limits^0  \to x\mathop {Fe}\limits^{ + 3}  + y\mathop O\limits^{ - 2}  + (3x - 2y)e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop N\limits^{ + 5}  + 1e \to \mathop N\limits^{ + 4} \)

- Bước 3:

- Bước 4: \(F{e_x}{O_y} + {\rm{ }}\left( {6x - 2y} \right)HN{O_3} \to xFe{\left( {N{O_3}} \right)_3} + {\rm{ }}\left( {3x - 2y} \right)N{O_2} + {\rm{ }}\left( {3x - y} \right){H_2}O\)

- Ta có phương trình:

Fe_xO_y + (6x-2y)HNO₃ -> xFe(NO₃)₃ + (3x-2y)NO₂ + (3x-y)H₂O

                                                                    \(\frac{{0,1x}}{{3x - 2y}}\)

=> \(\frac{{0,1x}}{{3x - 2y}}\) = 0,3 => \(\frac{x}{y}\) = \(\frac{3}{4}\)

=> Công thức của iron oxide là Fe₃O₄

Câu 20

Có nhiều vụ tai nạn giao thông xảy ra do người lái xe uống rượu. Theo luật định, hàm lượng ethanol trong máu người lái xe không vượt quá 0,02% theo khối lượng. Để xác định hàm lượng ethanol trong máu của người lái xe cần chuẩn độ ethanol bằng K₂Cr₂O₇ trong môi trường acid. Khi đó Cr⁺⁶ bị khử thành Cr⁺³, ethanol (C₂H₅OH) bị oxi hoá thành acetaldehyde (CH₃CHO).

a) Hãy viết phương trình hoá học của phản ứng.

b) Khi chuẩn độ 25 g huyết tương máu của một lái xe cần dùng 20 mL dung dịch K₂Cr₂O₇ 0,01M. Người lái xe đó có vi phạm luật hay không? Tại sao? Giả sử rằng trong thí nghiệm trên chỉ có ethanol tác dụng với K₂Cr₂O₇.

Phương pháp giải:

- Viết phương trình oxi hóa - khử

- Tính số mol của các chất từ đó tính nồng độ % C₂H₅OH trong 25 g huyết tương máu

Lời giải chi tiết:

a) - Bước 1: \(\mathop {{C_2}}\limits^{ - 2} {H_5}OH{\rm{ }} + {\rm{ }}{K_2}\mathop {C{r_2}}\limits^{ + 6} {O_7} + {\rm{ }}{H_2}S{O_4} \to \mathop {{C_2}}\limits^{ - 1} {H_4}O{\rm{ }} + {\rm{ }}\mathop {C{r_2}}\limits^{ + 3} {\left( {S{O_4}} \right)_3} + {\rm{ }}{K_2}S{O_4} + {\rm{ }}{H_2}O\)

=> C₂H₅OH là chất khử, K₂Cr₂O₇ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(2\mathop C\limits^{ - 2}  \to 2\mathop C\limits^{ - 1}  + 2.1e\)

+ Quá trình khử: \(2\mathop {Cr}\limits^{ + 6}  + 2.3e \to 2\mathop {Cr}\limits^{ + 3} \)

- Bước 3:

- Bước 4: \(3{C_2}{H_5}OH{\rm{ }} + {\rm{ }}{K_2}C{r_2}{O_7} + {\rm{ }}4{H_2}S{O_4} \to 3{C_2}{H_4}O{\rm{ }} + {\rm{ }}C{r_2}{\left( {S{O_4}} \right)_3} + {\rm{ }}{K_2}S{O_4} + {\rm{ }}7{H_2}O\)

b) - \({n_{{K_2}C{r_2}{O_7}}}\) = 0,01.0,02 = 0,0002 mol

- Ta có phương trình:

3C₂H₅OH + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ -> 3C₂H₄O + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

            0,0006

=> C% (C₂H₅OH) = \(\frac{{0,0006x46}}{{25}}.100\% \) = 0,11% > 0,02% 

=> Người lái xe đã vi phạm luật