CHUYÊN ĐỀ 4- PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ - LÝ THUYẾT

CHUYÊN :Ề PH NG HÓA CẢ A. TÓM LÍ THUY TẮ ẾI. oxi hóa và cách xác nh oxi hóa ốa. Khái ni oxi hóa oxi hóa nguyên trong phân là đi tích nguyên nguyên đó, uố ếgi nh ng liên gi các nguyên trong phân là liên ion.ả ếb. Quy xác nh oxi hóaắ ố● Quy :ắ oxi hóa các nguyên trong ch ng 0.ố Ví oxi hóa các nguyên Na, Fe, H, O, Cl trong ch ng ng Na, Fe,ụ ươ ứH2 O2 Cl2 ng 0.ề Quy :ắ Trong các ch tầ oxi hóa là +1 (tr các ch kim lo nh NaH, CaHố ư2 thì có sốoxi hóa 1). oxi hóa là (tr tr ng nh Hừ ườ ư2 O2 F2 O, oxi có oxi hóa tố ượlà 1, +2). Quy :ắ Trong phân ng oxi hóa các nguyên ng 0. Theo quyộ ằt này, ta có th tìm oxi hóa nguyên nào đó trong phân bi oxiắ ượ ốhóa các nguyên còn i.ủ Ví Tìm oxi hóa trong phân Hố ử2 SO4 oxi hóa trong Họ ủ2 SO4 là x, ta có 2.(+1) 1.x 4.( 2) +6 oxi hóa là +6.ậ ủ● Quy :ắ Trong ion nguyên oxi hóa nguyên ng đi tích ion đó.ơ ủTrong ion đa nguyên ng oxi hóa các nguyên trong ion đó ng đi tíchử ệc nó.ủVí oxi hóa Na, Zn, và Cl trong các ion Naố +, Zn 2+, 2-, Cl là +1,ầ ượ+2, 2, 1. ng oxi hóa các nguyên trong các ion SOổ ố4 2-, MnO4 -, NH4 nầl là ượ 2, 1, +1. Ví Tìm oxi hóa Mn trong ion MnOố ủ4 oxi hóa Mn là x, ta có 1.x 4.( 2) +7 oxi hóa Mn là +7.ậ ủ● Chú bi di oxi hóa thì vi tr c, sauấ ướ còn bi di đi tích aể ủion thì vi tr c, sau.ế ướ ấN đi tích là 1+ (ho 1ế có th vi gi là (ho -) thì oxi hóaể ốph vi và ch (+1 ho 1). Trong ch t, kim lo ki m, ki th nhôm luôn có oxi hóa là +1, +2, +3.ợ ượII. Các khái ni ng :ệ ữ1. Ch khấ ửLà ch nh ng electron, sau ph ng oxi hóa nó tăng lên. ườ ủ2. Ch oxi hóa Là ch nh electron, sau ph ng oxi hóa nó gi xu ng. ố3. oxi hóa (quá trình oxi hóa)ự Là nh ng electron. Nh ch kh có quá trình oxi hóa hay oxi hóa.ự ườ ị4. kh (quá trình kh )ự Là nh electron. Nh ch oxi hóa có quá trình kh hay kh .ự ử5. ph kh Là ph sinh ra quá trình kh .ả ử6. ph oxi hóa Là ph sinh ra quá trình oxi hóa.ả ừ● Cách nh :ớ ch oxi hóa và ch kh “ố kh cho nh n”ử (o là ch oxi hóa). iấ ốv quá trình oxi hóa, kh ch oxi hóa tham gia quá trình kh ch kh tham gia quá trìnhớ ửoxi hóa.5. Ph ng oxi hóa khử là ph ng hóa ra trong đó có chuy electron gi aả ữcác ch ph ng ho ph ng oxi hóa kh là ph ng hóa trong đó có thay iử ổs oxi hóa ho nhi nguyên .ố ố● Chú Do electron không tr ng thái do nên hai quá trình oxi hóa và kh luônồ ửx ra ng th (t là có quá trình oxi hóa thì ph có quá trình kh và ng i). ượ ng sổ ốelectron do ch kh nh ng ng ng electron do ch oxi hóa nh n.ấ ườ ậIII. Cân ng ph ng trình ph ng oxi hóa khằ ươ ửCó cách cân ng ph ng trình ph ng oxi hóa kh nh ph ng pháp thăngộ ươ ươb ng electron, ph ng pháp ion electron, vào nguyên lí toàn kh ngằ ươ ượvà toàn đi tích. ệ1. Ph ng pháp thăng ng electronươ Đây là ph ng pháp gi nh ng ươ có th cân ng tể ượ các ph ng oxiả ứhóa kh Các cân ng theo ph ng pháp này nh sau :ử ướ ươ ưB :ướ Xác nh oxi hóa các nguyên trong ph ng (ch nên bi di oxiị ốhóa nh ng nguyên nào có thay oxi hóa). đó vào hi nh bi tủ ếđ xác nh ch oxi hóa, ch kh .ể ửB :ướ Vi các quá trình oxi hóa và quá trình kh và cân ng quá trình.ế ỗB :ướ Tìm thích cho ch oxi hóa và ch kh theo nguyên ng sệ ốelectron mà ch kh nh ng (cho) ng ng electron mà ch oxi hóa nh n. là đi tìmấ ườ ứb chung nh nh electron cho và electron nh n, sau đó chung đóộ ốchia cho electron cho ho nh thì ch kh và ch oxi hóa ng ng.ố ượ ươ ứB :ướ ch oxi hóa và ch kh vào ph ng trình ph ng. Sau đóặ ươ ứch thích cho các ch còn trong ph ng.ọ ứVí :ụ Cân ng ph ng trình ph ng oxi hóa ươ kh gi n, không có môi tr ngử ườ ot2 2Fe Fe O+ ¾¾® +B :ướ Xác nh oxi hóa, ch oxi hóa, ch khị ửo3 1t22 2Fe Fe O+ ++ ¾¾® +Ch oxi hóa ấ3Fe+ (trong Fe2 O3 )Ch kh 02H :ướ Vi các quá trình oxi hóa, khế 02 3Fe 2.3e 2Fe++ (quá trình kh )ử 12 2H 2.1e+® (quá trình oxi hóa)● Chú Khi ch oxi hóa (kh có ch trong phân thì ph thêm (b ngấ ằch trong phân vào quá trình kh (oxi hóa) ng ng. ví trên ươ ụ3+Fe 0H có ch sỉ ốlà trong phân ng ng Feử ươ ứ2 O3 H2 do thêm vào quá trình kh oxi hóa.ậ ửB :ướ Tìm cho hai quá trình oxi hóa và khệ ửB chung nh nh (BSCNN) do đó quá trình nh sau :ộ ư1 02 3Fe 2.3e 2Fe++ ®3 12 2H 2.1e+® +B :ướ ch oxi hóa, ch kh vào ph ng trình :ặ ươFe2 O3 3H2 2Fe 3H2 OVí :ụ Cân ng ph ng trình ph ng ươ oxi hóa kh trong đó ch oxi hóa (kh còn cóử ửvai trò làm môi tr ng ườa. ot2 ñaëc 2Fe SO Fe (SO SO O+ ¾¾® +b. KMnO4 HCl KCl MnCl2 Cl2 H2 Oa. :ướ Xác nh oxi hóa, ch oxi hóa, ch khị ửo0 4t2 ñaëc 2Fe Fe (SO O+ ++ ¾¾® +Ch oxi hóa ấ6S+ (trong H2 SO4 )Ch kh ử0FeB :ướ Vi quá trình oxi hóa, quá trình kh :ế 32 32Fe Fe (SO 2.3e+® (quá trình oxi hóa 42S 2e O+ ++ (quá trình kh )ửB :ướ Tìm cho hai quá trình oxi hóa và khệ ử1 32 32Fe Fe (SO 2.3e+® 42S 2e O+ ++ :ướ các ch vào ph ng trình :ặ ươDo H2 SO4 đóng vai trò là ch oxi hóa đóng vai trò là môi tr ng (t mu i) nênừ ườ ốh nó trong ph ng trình không ph là quá trình kh mà ph ng thêmệ ươ ộph tham gia làm môi tr ng (c ng thêm ph tham gia mu i). Vì trong nh ng ph nầ ườ ảng ng này, ta th ng vào ph ng trình theo th sau :ứ ườ ươ ựCh kh ử® ph oxi hóa ẩ® ph kh ử® Axit (H2 SO4 HNO3 c.ướot2 ñaëc 22Fe 6H SO Fe (SO 3SO 6H O+ ¾¾® +b. :ướ Xác nh oxi hóa, ch oxi hóa, ch khị ử7 04 2K MnO Cl Cl MnCl Cl O+ ++ +Ch oxi hóa ấ7Mn+ (trong KMnO4 )Ch kh 1Cl- (trong HCl)B :ướ Vi quá trình oxi hóa, quá trình kh :ế 022Cl Cl 2.1e-® (quá trình oxi hóa 2Mn 5e Mn+ ++ (quá trình kh )ửB :ướ Tìm cho hai quá trình oxi hóa và khệ ử5 022Cl Cl 2.1e-® 2Mn 5e Mn+ ++ :ướ các ch vào ph ng trình :ặ ươDo HCl đóng vai trò là ch kh đóng vai trò là môi tr ng (t mu i) nên sừ ườ ốc nó trong ph ng trình không ph là quá trình oxi hóa mà ph ng thêm ph nủ ươ ầtham gia làm môi tr ng (c ng thêm ph tham gia mu i). Vì trong nh ng ph ngườ ứd ng này, ta th ng vào ph ng trình theo th sau :ạ ườ ươ ựCh oxi hóa ấ® ph kh ử® ph oxi hóa ẩ® Các kim lo còn (K) ạ®Ch kh (HCl, HBr) ử® c.ướ2KMnO4 16HCl 2KCl 2MnCl2 5Cl2 8H2 OVí :ụ Cân ng ph ng trình ph ng oxi hóa ươ kh ph Có nhi ch oxi hóaử ấho khặ FeS2 O2 0t¾¾® Fe2 O3 SO2B :ướ Xác nh oxi hóa, ch oxi hóa, ch khị ử}00 22 2FeS Fe O+ -+ +Ch oxi hóa ấ02O Ch kh ử}02FeS :ướ Vi quá trình oxi hóa, quá trình kh :ế ử03 42 22FeS Fe 4SO 22e+ +® +6 (quá trình oxi hóa )0 22O 4e 2O-+ ®(quá trình kh )ửB :ướ Tìm cho hai quá trình oxi hóa và khệ ử2 03 42 22FeS Fe 4SO 22e+ +® +6 11 22O 4e 2O-+ ®B :ướ ch oxi hóa, ch kh vào ph ng trìnhặ ươ4FeS2 11O2 0t¾¾® 2Fe2 O3 8SO22. Ph ng pháp ion ươ electron Đây là ph ng pháp dùng cân ng các ph ng oxi hóa kh ng ion. Các cươ ướcân ng theo ph ng pháp này nh sau :ằ ươ ưB :ướ Xác nh oxi hóa các nguyên trong ph ng (ch nên bi di oxiị ốhóa nh ng nguyên nào có thay oxi hóa). đó vào hi nh bi tủ ếđ xác nh ch oxi hóa, ch kh .ể ửB :ướ Vi các quá trình oxi hóa và quá trình kh và cân ng quá trình.ế ỗB :ướ Tìm thích cho ch oxi hóa và ch kh theo nguyên ng sệ ốelectron mà ch kh nh ng (cho) ng ng electron mà ch oxi hóa nh n. là đi tìmấ ườ ứb chung nh nh electron cho và electron nh n, sau đó chung đóộ ốchia cho electron cho ho nh thì ch kh và ch oxi hóa ng ng.ố ượ ươ ứB :ướ ch oxi hóa và ch kh vào ph ng trình ph ng. Sau đó ápặ ươ ứd ng nh lu toàn đi tích cân ng ion Hụ ho OHặ -, cu cùng là cân ng c. ướ● :ư cân ng đúng các ch t, các ion trong ph ng oxi hóa kh ởd ng ion ta ph áp ng ng th hai nh lu toàn là toàn electron (t ngạ ổelectron cho ng ng eletron nh n) và nh lu toàn đi tích (t ng đi tích hai vằ ếc ph ng trình ph ng nhau).ủ ươ ằVí :ụ Cân ng các ph ng trình ph ng ươ oxi hóa kh sau :ử ++ +23 2Cu NO Cu NO :ướ Xác nh oxi hóa, ch oxi hóa, ch khị ử+ ++ ++ +0 323 2Cu Cu OCh oxi hóa ấ+5N (trong NO3 -)Ch kh 0CuB :ướ Vi quá trình oxi hóa, quá trình kh :ế +® +0 2Cu Cu 2e (quá trình oxi hóa ++ ®3 2N 3e (quá trình kh )ửB :ướ Tìm cho hai quá trình oxi hóa và khệ ử3 +® +0 2Cu Cu 2e ++ ®3 2N 3e :ướ các ch và ion vào ph ng trình theo th :ặ ươ ựCh kh ử® ph oxi hóa ẩ® Ch oxi hóa ấ® ph kh ử® c.ướ+ ++ ++ +0 323 23Cu 8H 2N 3Cu 2N 4H cân ng Hể ta làm nh sau :ư Xác nh ng đi các ion và ch ph Đi tích trong phân NO và Hị ử2 Ob ng 0, đi tích ion Cuằ 2+ là 2+ vì có ion Cu 2+ nên ng đi tích ng các ionổ ươ ủCu 2+ là 6+. ng đi tích ph là 6+ 6+ậ Xác nh ng đi các ion và ch tham gia ph ng x.(1+) 2.(1ị (x+) +(2 Vì ng đi tích hai ph ng ng nhau nên ta có (x+) (2ổ 6+ 8(x là ion Hố +), đó suy ra là 4.ừ ướVí :ụ Cân ng các ph ng trình ph ng ươ oxi hóa kh sau :ử ++ +2 24 2Fe MnO Fe Mn :ướ Xác nh oxi hóa, ch oxi hóa, ch khị ử++ ++ +72 24 2Fe MnO Fe Mn OCh oxi hóa ấ7Mn+Ch kh ử+2Fe :ướ Vi quá trình oxi hóa, quá trình kh :ế +® +2 3Fe Fe 1e (quá trình oxi hóa 2Mn 5e Mn+ ++ (quá trình kh )ửB :ướ Tìm cho hai quá trình oxi hóa và khệ ử5 +® +2 3Fe Fe 1e 2Mn 5e Mn+ ++ :ướ các ch và ion vào ph ng trình :ặ ươ++ ++ +72 24 25Fe 8H MnO 5Fe Mn 4H OVí :ụ Cân ng các ph ng trình ph ng ươ oxi hóa kh sau :ử -+ +23 2Zn OH NO ZnO NH :ướ Xác nh oxi hóa, ch oxi hóa, ch khị ử+ -- -+ +0 323 2Zn OH ZnO OCh oxi hóa ấ+5N (trong NO3 -)Ch kh ử0Zn :ướ Vi quá trình oxi hóa, quá trình kh :ế +® +0 2Zn Zn 2e (quá trình oxi hóa -+ ®5 3N 8e (quá trình kh )ửB :ướ Tìm cho hai quá trình oxi hóa và khệ ử4 +® +0 2Zn Zn 2e -+ ®5 3N 8e :ướ các ch và ion vào ph ng trình theo th :ặ ươ ựCh kh ử® ph oxi hóa ẩ® Ch oxi hóa ấ® ph kh ử® OH c.ướ- -+ +23 24Zn 7OH NO 4ZnO NH 2H OIV. Chi ra ph ng oxi hóa khề Khi ch kh ch oxi hóa li có ra ph ng hóa trong iộ ọtr ng không? Th không ph nh y. Ph ng oxi hóa kh ra theo chi ườ ềCh oxi hóa nh ph ng ch kh nh ra ch oxi hóa và ch kh uấ ếh n.ơV. đoán tính ch oxi hóa kh ch vào oxi hóa nguyên có th nhi tr ng thái oxi hóa (s oxi hóa) khác nhau. ốVí có th có các oxi hóa –3, 0, +1, +2, +3, +4, +5.ụ ốS có th có các oxi hóa –2, 0, +4, +6ể ố● Nh xét:ậ Căn vào tr ng thái oxi hóa có th đoán tính ch oxi hóa, kh cácứ ủnguyên trong phân .ố nguyên tr ng thái oxi hóa cao nh thì ch có th gi oxi hóaế ốnên ch có th đóng vai trò là ch oxi hóa.ỉ nguyên tr ng thái oxi hóa th nh thì ch có th tăng oxi hóaế ốnên ch có th đóng vai trò là ch kh .ỉ nguyên tr ng thái oxi hóa trung gian thì có th tăng oxi hóa ho cế ặcó th gi oxi hóa nên có th đóng vai trò là ch oxi hóa ho ch kh .ể ch hai thành ph n, có tính oxi hóa, có tính kh thì ch tế ấđó có tính oxi hóa có tính kh .ừ ch có th tham gia ph ng oxi hóa kh phân ho tham gia ph nế ảng oxi hóa kh thì ch đó có tính oxi hóa có tính kh .ứ ửVí :ụTrong NH3 có oxi hóa là oxi hóa th nh nên ch có th tăng oxi hóa là chố ỉcó th đóng vai trò là ch kh trong các ph ng hóa cể .Trong HNO3 có oxi hóa +5 là oxi hóa cao nh nên ch có th gi oxi hóa cố ứlà ch có th đóng vai trò là ch oxi hóa.ỉ ấTrong NO2 có oxi hóa trung gian là +4 nên có th là ch oxi hóa hay ch kh .ố ửTrong phân FeClử3 Fe có oxi hóa cao nh là +3 nên đóng vai trò là ch oxi hóa, Cl cóố ấs oxi hóa th nh nên đóng vai trò là ch kh phân FeClố ử3 có tính oxi hóa aừ ừcó tính kh .ửPhân Fe(NOử3 )3 có th tham gia ph ng oxi hóa kh phân nên Fe(NOể ử3 )3 cóừtính oxi hóa có tính kh .ừ ửFe(NO3 )3 Fe2 O3 NO2 O2VI. Xác nh ph ph ng oxi hóa kh xác nh đúng ph ph ng oxi hóa kh ta ng nh ng iử ộdung sau Hớ2 SO4 tùy theo ch ch kh và ng axit mà Sặ +6 có th khể ửxu ng các tr ng thái oxi hóa khác nhau Số +4 (SO2 ), (S), -2 (H2 S).M H2 SO4 c, nóngặ M2 (SO4 )n 22SOSH Sì ü­ï ï¯í ýï ï­î H2 O(M là kim lo i, oxi hóa cao kim lo i)ạ ạox42y4t2 ñaëc 2z53 4S (x 4)S (SO )C (y 4) SO (CO SO OP(z 5)P (H PO )+++ì üì ü<ï ïï ïï ïï ï< ¾¾® +í ýï ï<ï ïî þî þVí :ụ(1) 2Fe 6H2 SO4 c, nóngặ Fe2 (SO4 )3 3SO2 6H2 O(2) 3Zn 4H2 SO4 c, nóngặ 3ZnSO4 S¯ 4H2 O(3) 4Mg 5H2 SO4 c, nóngặ 4MgSO4 H2 4H2 O(4) 2H2 SO4 c, nóngặ CO2 2SO2 2H2 O(5) 2P 5H2 SO4 c, nóngặ 2H3 PO4 5SO2 2H2 HNOớ3 tùy theo ch ch kh và ng axit mà Nả +5 kh xu ng cácị ốtr ng thái oxi hóa khác nhau Nạ +4 (NO2 ), +2 (NO), +1 (N2 O), (N2 ), -3 (NH4 NO3 ).M HNO3 c, nóngặ M(NO3 )n 2NO H2 OM HNO3 loãng M(NO3 )n 224 3NON ONNH NOì ü­ï ï­ï ïí ý­ï ïï ïî H2 O(M là kim lo i, oxi hóa cao kim lo i)ạ ạ0x624y4t3 ñaëc 2z53 4S (x 4)S (SO )C (y 4) HNO (CO NO OP(z 5)P (H PO )+-++ì üì ü<ï ïï ïï ïï ï< ¾¾® +í ýï ï<ï ïî þî þox624y4t3 loaõng 2z53 4S (x 6)S (SO )C (y 4) HNO (CO NO OP(z 5)P (H PO )+-++ì üì ü<ï ïï ïï ïï ï< ¾¾® +í ýï ï<ï ïî þî þVí :ụ(1) Fe 6HNO3 c, nóngặ Fe(NO3 )3 3NO2 3H2 O(2) Fe 4HNO3 loãng Fe(NO3 )3 NO 2H2 O(3) 8Al 30HNO3 loãng 8Al(NO3 )3 3N2 15H2 O(4) 4Zn 10HNO3 loãng 4Zn(NO3 )2 NH4 NO3 3H2 O(5) 4HNO3 c, nóngặ CO2 4NO2 2H2 O(6) 5HNO3 c, nóngặ H3 PO4 5NO2 H2 Các ch kh khi oxi hóa KMnOấ ở4 thì oxi hóa bi nh sau :ố ư4232642242 3K MnO5332022 22122 2XX (X laøCl, Br, )FeFeS (SO )S (SO SO HSO )N (NO )N (NO )SS (H S, Na S)O (H O)O (H )-++++-- -++-----ì üì üï ïï ïï ïï ïï ïï ïï ïï ïï ï¾¾ ¾®í ýï ïï ïï ïï ïï ïî þî þ- KMnOớ4 tùy theo môi tr ng ra ph ng mà Mnườ +7 kh xu ng các tr ng tháiị ạoxi hóa khác nhau :+ Môi tr ng axit (Hườ +) Mn +7 Mn +2 (t ng mu Mnồ 2+)+ Môi tr ng trung tính (Hườ2 O) Mn +7 Mn +4 (t ng MnOồ ạ2 )+ Môi tr ng ki (OHườ -) Mn +7 Mn +6 (t ng Kồ ạ2 MnO4 )Ví :ụ(1) 2KMnO4 10KI 8H2 SO4 2MnSO4 5I2 6K2 SO4 8H2 O(2) 2KMnO4 6KI 4H2 2MnO2 3I2 8KOH(3) 2KMnO4 H2 O2 2KOH 2K2 MnO4 O2 2H2 OVII. Phân lo ph ng hóa cạ Các ph ng hóa trong nhiên chia thành hai lo i, lo có thay oxiả ượ ốhóa và lo không thay oxi hóa các nguyên Lo ph ng hóa th nh cònạ ấg là ph ng oxi hóa kh .ọ Ph ng oxi hóa kh là ph ng hóa trong đó có chuy electron gi các ch tả ấph ng; hay ph ng oxi hóa kh là ph ng hóa trong đó có thay oxi hóaả ốc ho nguyên Ch có oxi hóa tăng sau ph ng là ch kh ch có sủ ốoxi hóa gi là ch oxi hóa. Ví 2Na Clả ụ2 2NaCl là ph ng oxi hóa kh Sộ ốoxi hóa Na tăng lên +1, còn oxi hóa Cl gi xu ng 1. Ph ng oxi hóa kh có th chia thành ba lo là ạPh ng oxi hóa kh thông th ngử ườPh ng oxi hóa kh phân là ph ng trong đó ch kh và ch oxi hóaử ấthu cùng ch t. Ví ụ2KMnO4 ot¾¾® K2 MnO4 MnO2 O2 Ph ng oxi hóa, kh là ph ng trong đó ch kh và ch oxi hóa thu cùngả ộm nguyên và cùng oxi hóa ban u. Ví ụCl2 2NaOH NaCl NaClO H2