Chuyen de 2 - VC

8 362 0
Chuyen de 2 - VC

Đang tải... (xem toàn văn)

Thông tin tài liệu

Tr ơng Văn H ờng THPT Thông Nông Chuyên đề 2: phản ứng oxi hoá - khử và cân bằng phuơng trình phản ứng oxi hoá - khử ---------- o0o --------- A. các kiến thức cơ bản: I. Đinh nghĩa: Phản ứng oxi hoá - khử là phản ứng trong đó nguyên tử hoặc ion này nhờng electron cho nguyên tử hoặc ion khác. Ví du: - Nguyên tử nhờng electron cho nguyên tử: 2Na + Cl 2 2NaCl 2x1e - Nguyên tử nhờng electron cho ion: Fe + Cu 2+ Fe 2+ + Cu 2e - Ion nhờng electron cho nguyên tử: 2Fe 2+ + Cl 2 2Fe 3+ + 2Cl - - Ion nhờng electron cho ion: 2x1e 2I - + 2Fe 3+ I 2 + 2Fe 2+ II. Các khái niệm: 1. Chất oxi hoá, chất khử, sự oxi hoá, sự khử: - Chất oxi hoá: là chất thu electron - Sự oxi hoá: là sự mất electron - Chất khử: là chất nhờng electron - Sự khử: là sự thu electron Ví dụ: 2Na + Cl 2 2NaCl Na là chất khử, Cl 2 là chất oxi hoá Sự oxi hoá (quá trình oxi hoá): Na Na + + 1e Sự khử (quá trình khử): Cl + 1e Cl - 2. Số oxi hoá: a. Khái niệm: số oxi hoá là điện tích của nguyên tử trong phân tử với giả định rằng các cặp e chung chuyển hẳn về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn. b. Quy tắc xác định số oxi hoá: - QT1: Số oxi hoá của nguyên tử trong phân tử đơn chất luôn bằng 0. Chuyên đề 2 - VC Trang 1 Tr ơng Văn H ờng THPT Thông Nông - QT2: Trong phân tử hợp chất tổng đại số số oxi hoá của các nguyen tử luôn bằng 0. - QT3: Trong ion: + Với ion đơn nguyên tử, số oxi hoá bằng điện tích của nó + Với ion đa nguyên tử, tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử bằng điện tích của ion đó. - QT4: Trong các hợp chất: + Số oxi hoá của H là +1 (trừ trờng hợp các hiđrua kim loại: NaH, CaH 2 , .thì H có số oxi hoá là -1) + Số oxi hoá của Na, K là +1; của Mg, Ca, Ba, Zn là +2 + Số oxi hoá của oxi là -2 (trừ trờng hợp các peoxit: H 2 O 2 , Na 2 O 2 , BaO 2 số oxi hoá của oxi là -1; trong OF 2 số oxi hoá của oxi là -2) c. Số oxi hoá và hoá trị của nguyên tố: * Một nguyên tố có thể có nhiều số oxi hoá khác nhau: Ví dụ: Fe có số oxi hoá là +2 và +3; Cl có số oxi hoá là: -1, 0, +1, +3, +5, +7; . * Quan hệ giữa số oxi hoá và hoá trị: - Hoá trị của nguyên tố đợc xác định theo số liên kết của nguyên tố trong phân tử (có ý nghĩa vật lý), còn số oxi hoá là con số quy ớc đợc xác định theo quy tắc ở trên (không có ý nghĩavật lý). - Tuy nhiên trong nhiều trờng hợp, nhất là đối với kim loại, giá trị tuyệt đối của số oxi hoá và hoá trị thờng trùng nhau. Ví dụ: Các kim loại Hoá trị Số oxi hoá Các kim loại kiềm I +1 Các kim loại nhóm IIA II +2 Sắt II, III +2, +3 - Trong những trrờng hợp khác, số oxi hoá không trùng hoá trị. Ví dụ: Phân tử Hoá trị Số oxi hoá H 2 (H-H) I 0 N 2 ( N N ) III 0 - Cacbon luôn có hoá trị IV trong các hợp chât hữu cơ sau nhng số oxi hoá lại khác nhau: Hợp chất CH 4 C 2 H 6 C 3 H 8 C 2 H 4 C 2 H 2 HCHO HCOOH Số oxi hoá của cacbon -4 -3 -8/3 -2 -1 0 +2 d. ý nghĩa của số oxi hoá: * Tuy là một con số có tính quy ớc nhng số oxi hoá dơng lớn nhất của đa số nguyên tố hoá học luôn trùng với số thứ tự của nhóm nguyên tố đó trong BTH các nguyên tố hoá học. * Định nghĩa sự oxi hoá và sự khử trên cơ sở số oxi hoá: Chuyên đề 2 - VC Trang 2 Tr ơng Văn H ờng THPT Thông Nông - Sự oxi hoá một nguyên tố làm tăng số oxi hoá của nguyên tố đó và sự khử một nguyên tố là làm giảm số oxi hoá của nguyên tố đó. - Vậy: Phản ứng oxi hoá - khử là p trong đó có sự biến đổi số oxi hoá của các nguyên tố. * Dựa vào số oxi hoá của 1 nguyên tố trong 1 hợp chất có thể dự đoán chất khử , chất oxi hoá: - Khi 1 nguyên tố có số oxi hoá thấp nhất thì chỉ có thể là chất khử mà không có tính oxi hoá. Ví dụ: HI, HBr, HCL, H 2 S, NH 3 . - Khi 1 nguyên tố có số oxi hoá cao nhất thì chỉ có thể có tính oxi hoá mà không có tính khử. Ví dụ: KMnO 4 , HClO 4 , H 2 SO 4 , K 2 Cr 2 O 7 , HNO 3 . - Khi 1 nguyên tố có số oxi hoá trung gian, tuỳ thộc vào điều kiện phản ứng thì có khả năng tham gia p nh chất oxi hoá hoặc chất khử. Ví dụ: S 0 SO 2 +4 SO 4 2 - +6 +4e -2e 2H 2 S + SO 2 3S + 2H 2 O SO 2 + Br 2 + 2H 2 O H 2 SO 4 + 2HBr * Tính số electron trao đổi (nhờng hoặc nhận) của 1 nguyên tố trong phản ứng: Số electron trao đổi = Số oxi hoá lớn - Số oxi hoá bé III. Cách cân bằng ph ơng trình phản ứng oxi hoá - khử: 1. Cân bằngphơng trình phản ứng oxi hoá - khử theo phơng pháp thăng bằng electron: * Nguyên tắc: electron (chất khử cho) = electron (chất oxi hoá nhận) * Phạm vi áp dụng: Cho đa số các phản ứng oxi hoá - khử trong hoá học vô cơ. * Các bớc cân bằng: (5 bớc): Bớc Cách tiến hành 1 Viết sơ đồ phản ứng, xác định số oxi hoá của các nguyên tố có số oxi hoá thay đổi 2 Viết các quá trình oxi hoá, quá trình khử 3 Cân bằng electron: nhân hệ số sao cho: electron (chất khử cho) = electron (chất oxi hoá nhận) 4 Đặt hệ số của chất oxi hoá, chất khử vào sơ đồ phản ứng và cân bằng nguyên tố ở 2 vế (số nguyên tử của từng nguyên tố ở VP = VT). 5 Kết luận Lu ý: ở bớc 4, Cân bằng nhuyên tố thờng theo thứ tự: + Kim loại (ion dơng) + Gốc axit (ion âm) + Môi trờng (Axit hoặc bazơ) + Nớc (Cân bằng nớc là để cân bằng hiđro). * Ví dụ: Cân bằng ptp sau: Cu+HNO 3 (loãng) o t Cu(NO 3 ) 2 +NO +H 2 O ---//--- Chuyên đề 2 - VC Trang 3 Tr ơng Văn H ờng THPT Thông Nông - Hớng dẫn chi tiết từng bớc: + B1: Sơ đồ phản ứng: Cu 0 + HNO 3 +5 (l) t o Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O +2 +2 + B2, B3: Các quá trình: Cu 0 Cu +2 + 2e N +5 + 3e N +2 3x 2x + B4: 3Cu 0 + HNO 3 +5 (l) t o 3Cu(NO 3 ) 2 +2 NO + H 2 O +2 +2 2 + B5: Vậy phơng trình cân bằng là: 3Cu + 8HNO 3 (loãng) o t 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O - Trình bày: 3Cu 0 + HNO 3 +5 (l) t o 3Cu(NO 3 ) 2 +2 NO + H 2 O +2 +2 2 + Các quá trình: Cu 0 Cu +2 + 2e N +5 + 3e N +2 3x 2x + Vậy phơng trình cân bằng là: 3Cu + 8HNO 3 (loãng) o t 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O 2. Cân bằngphơng trình phản ứng oxi hoá - khử theo phơng pháp ion - electron: * Nguyên tắc: electron (chất khử cho) = electron (chất oxi hoá nhận) * Phạm vi áp dụng: Cho các p oxi hoá - khử xảy ra trong dung dịch, không đòi hỏi phải biết chính xác số oxi hoá của các nguyên tố, áp dụng rất tốt cho phản ứng oxi hoá trong hoá hữu cơ. * Các bớc cân bằng: (5 bớc) Bớc Cách tiến hành 1 Tách ion (viết đúng dạng tồn tại của các ion trong dd), xác định số oxi hoá của các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hoávà viết các bán phản ứng. 2 Cân bằng các bán phản ứng: - Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở 2 vế của từng bán phản ứng: + Thêm H + hay OH - + Thêm nớc để cân bằng số nguyên tử hiđro. + Kiểm tra số nguyen tử oxi ở 2 vế của bán phản ứng (phải bằng nhau) - Cân bằng điện tích: thêm electron vào mỗi bán phản ứng để cân bằng điện tích. 3 Cân bằng electron: nhân các hệ số sao cho: Chuyên đề 2 - VC Trang 4 Tr ơng Văn H ờng THPT Thông Nông electron (chất khử cho) = electron (chất oxi hoá nhận) 4 Cộng các bán phản ứng để đợc phơng trình ion rút gọn 5 Chuyển phơng trình ion rút gọn thành phơng trình phân tử đầy đủ Lu ý: Để chuyển phơng trình ion rút gọn thành phơng trình phân tử đầy đủ thì ta pải làm nh sau: Cộng vào 2 vế những lợng nh nhau các cation hoặc anion để bù trừ điện tích. * Ví dụ: Cân bằng ptp sau: Al + HNO 3 Al(NO 3 ) 3 + N 2 O + H 2 O ---//--- - Hớng dẫn chi tiết từng bớc: + B1: Tách ion, xác định số oxi hoá: Al + H + +1 + NO 3 - +5 Al 3+ +3 + 3NO 3 - + N 2 O + H 2 O +1 Các quá trình: Al Al +3 NO 3 - +5 N 2 O +1 + B2: Cân bằng các bán phản ứng: Cân bằng số nguyên tử mỗi nguyên tố trong p: Al Al +3 NO 3 - +5 N 2 O +1 + 10H + 2 + 5H 2 O Cân bằng điện tích: Al Al +3 NO 3 - +5 N 2 O +1 + 10H + 2 + 5H 2 O + 3e +8e + B3: Cân bằng electron: Al Al +3 NO 3 - +5 N 2 O +1 + 10H + 2 + 5H 2 O + 3e +8e 8x 3x + B4: Cộng các bán phản ứng: Al Al +3 Al +30H + + 6NO 3 - Al 3+ + 3N 2 O + 15H 2 O NO 3 - +5 N 2 O +1 + 10H + 2 + 5H 2 O + 3e +8e 8x 3x 8 8 : Phương trình ion rút gọn + B5: Công 2 vế với 24 ion NO 3 - : Al +30H + Al 3+ + 3N 2 O + 15H 2 O 8 8 + 24NO 3 - + 6NO 3 - + 24NO 3 - Vậy ptcb là: 8Al + 30HNO 3 8Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O Chuyên đề 2 - VC Trang 5 Tr ơng Văn H ờng THPT Thông Nông - Trình bày: + Các quá trình: Al Al +3 Al +30H + + 6NO 3 - Al 3+ + 3N 2 O + 15H 2 O NO 3 - +5 N 2 O +1 + 10H + 2 + 5H 2 O + 3e +8e 8x 3x 8 8 : Phương trình ion rút gọn (L u ý : Không nhất thiết phải ghi số oxi hoá cả các nguyên tố trong 2 quá trình trên). + Vậy ptcb là: 8Al + 30HNO 3 8Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O. a. Phản ứng có axit tham gia: * Vế nào thừa oxi thì thêm H + để tạo ra H 2 O ở vế kia hay vế nào thiếu oxi thì thêm H 2 O để tạo ra H + ở vế kia. * Ví dụ: KMnO 4 + KNO 2 + H 2 SO 4 MnSO 4 + KNO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O ---//--- - Các quá trình: MnO 4 - + 5e +8H + Mn 2+ + 4H 2 O NO 2 - + H 2 O NO 3 - + 2H + + 2e 2x 5x 2 MnO 4 - + 5NO 2 - + 16H + + 5H 2 O 2Mn 2+ + 8H 2 O + 5NO 3 - + 10H + (L u ý: Không nhất thiết phải ghi số oxi hoá cả các nguyên tố trong 2 quá trình trên). - Vậy phơng trình cân bằng là: 2KMnO 4 + 5KNO 2 + 3H 2 SO 4 2MnSO 4 + 5KNO 3 + K 2 SO 4 + 3H 2 O b. Phản ứng có kiềm tham gia: - Vế nào thừa oxi thì thêm H 2 O để tạo ra OH - ở vế bên kia hay vế nào thiếu oxi thì thêm OH - để tạo ra H 2 O ở vế bên kia. - Ví dụ 1: NaCrO 2 + Br 2 + NaOH Na 2 CrO 4 + NaBr + H 2 O ---//--- + Các quá trình: 2x CrO 2 - + 4OH - CrO 4 2- + 3e + 2H 2 O 3x Br 2 + 2e 2Br - 2 CrO 2 - + 3 Br 2 + 8OH - 2 CrO 4 2- + 6Br - + 4H 2 O + Vậy phơng trình cân bằng là: 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH 2Na 2 CrO 4 + 6NaBr + 4H 2 O Chuyên đề 2 - VC Trang 6 Tr ơng Văn H ờng THPT Thông Nông - Ví dụ 2: CH 3 C CH +KMnO 4 + KOH CH 3 COOK + K 2 MnO 4 + K 2 CO 3 + H 2 O ---//--- + Các quá trình: MnO 4 - + 1e MnO 4 2- 2C -1 / 2 2C +3 + 5e 2C -1 / 2 2C +4 + 7e 4C -1 / 2 2C +3 + 2C +4 + 12e 12x 1x 12MnO 4 + 4C -1 / 2 12MnO 4 2- - + 2C +3 + 2 C +4 + Vậy phơng trình cân bằng là: 2C 3 H 4 +12KMnO 4 +30KOH 2CH 3 COOK+12K 2 MnO 4 +2K 2 CO 3 +15H 2 O (L u ý : Có thể cân bằng ptp này bằng phơng pháp thăng bằng electron) c. Phản ứng có nớc tham gia: - Nếu sản phẩm sau phản ứng có axit tạo thành ta cân bằng theo phản ứng có axit tham gia. Nếu sản phẩm sau phản ứng có kiềm tạo thành ta cân bằng theo phản ứng có kiềm tham gia. - Ví dụ: KMnO 4 + K 2 SO 3 + H 2 O MnO 2 + K 2 SO 4 + KOH ---//--- + Các quá trình: 2x MnO 4 - + 3e + 2H 2 O MnO 2 + 4OH - 3x SO 3 2- + 2OH - SO 4 2- + H 2 O + 2e 2 MnO 4 - +4H 2 O+3SO 3 2 +6OH - 2 MnO 2 + 8OH - + 3SO 4 2- + 3H 2 O + Vậy phơng trình cân bằng là: 2KMnO 4 + 3K 2 SO 3 + H 2 O 2MnO 2 + 3K 2 SO 4 + 2KOH 3. Cân bằngphơng trình phản ứng oxi hoá - khử theo phơng pháp tăng giảm số oxi hoá: * Nguyên tắc: SOXH (tăng) = SOXH (giảm) * Phạm vi áp dụng: Cho đa số các phản ứng oxi hoá - khử trong hoá học vô cơ. * Ví dụ: NH 3 + O 2 NO + H 2 O ---//--- - Các quá trình: Chuyên đề 2 - VC Trang 7 Tr ơng Văn H ờng THPT Thông Nông N -3 Số oxi hoá tăng (+2)-(-3)=(+5) N +2 O 0 o -2 Số oxi hoá giảm (-2)-(0)=(-2) 2x 5x - Vậy phơng trình cân bằng là: 4NH 3 + 5O 2 4NO + 6H 2 O 4. Các dạng phản ứng oxi hoá - khử phức tạp: a. Phản ứng oxi hoá - khử có hệ số bằng chữ: (Chuyên đề p oxi hoá-khử và sự điện phân _ Nguyễn Trọng Thọ-NXBGD) b. Phản ứng oxi hoá - khử có từ 3 trờng hợp thay đổi số oxi hoá trở lên: (Chuyên đề p oxi hoá-khử và sự điện phân _ Nguyễn Trọng Thọ-NXBGD) c. Phản ứng oxi hoá - khử có số oxi hoá của 1 nguyên tố tăng hay giảm nhiều nấc: (Chuyên đề p oxi hoá-khử và sự điện phân _ Nguyễn Trọng Thọ-NXBGD) d. Phản ứng oxi hoá - khử không xác định rõ môi trờng: (Chuyên đề p oxi hoá-khử và sự điện phân _ Nguyễn Trọng Thọ-NXBGD) IV. Điều kiện để phản ứng oxi hoá - khử xảy ra: (Chuyên đề p oxi hoá-khử và sự điện phân _ Nguyễn Trọng Thọ-NXBGD) B. Bài tập áp dụng: Bài 1: Thế nào là phản ứng oxi hoá - khử? Phân biệt các khái niệm: chất oxi hoá, sự oxi hoá, chất khử, sự khử? Lấy phản ứng sau để minh hoạ: Al + HNO 3 Al(NO 3 ) 3 + N 2 O + H 2 O Bài 2: Cho phản ứng: nA + mB n+ nA m+ + mB Hãy so sánh tính oxi hoá - khử của các cặp A m+ /A và B n+ /B để phản ứng trên xảy ra theo chiều thuận. Bài 3: Cân bằng các phơng trình phản ứng sau theo phơng pháp thăng bằng electron: Bài 4: Cân bằng các phơng trình phản ứng sau theo phơng pháp ion - electron: Bài 5: Cân bằng các phơng trình phản ứng sau theo phơng pháp tăng giảm số oxi hoá: Chuyên đề 2 - VC Trang 8 . MnO 4 - + 1e MnO 4 2- 2C -1 / 2 2C +3 + 5e 2C -1 / 2 2C +4 + 7e 4C -1 / 2 2C +3 + 2C +4 + 12e 12x 1x 12MnO 4 + 4C -1 / 2 12MnO 4 2- - + 2C +3 + 2 C +4. ờng THPT Thông Nông Chuyên đề 2: phản ứng oxi hoá - khử và cân bằng phuơng trình phản ứng oxi hoá - khử -- -- - -- - -- o0o -- -- - -- - - A. các kiến thức cơ bản:

Ngày đăng: 07/07/2013, 01:28

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan