Dấu hiệu để nhận biết một phản ứng ôxi hóa khử là

Câu hỏi: Dấu hiệu để nhận biết một phản ứng ôxi hóa khử là:

Trả lời:

Phản ứng oxi hoá - khử là một trong những quá trình quan trọng nhất của thiên nhiên. Sự hô hấp, quá trình thực vật hấp thụ khí cacbonic giải phóng oxi, sự trao đổi chất và hàng loạt quá trình sinh học khá đều có cơ sở là phản ứng oxi hoá - khử. Sự đốt cháy nhiên liệu trong các động cơ, các quá trình điện phân, các phản ứng xảy ra trong pin, acquy đều bao gồm sự oxi hoá và sự khử. Hàng loạt quá trình sản xuất như luyện kim, chế tạo hoá chất, chất dẻo, dược phẩm, phân bón hoá học... đều không thực hiện được nếu thiếu các phản ứng oxi hoá - khử. 

Trong hoá học, phản ứng oxi hoá - khử cũng chiếm vai trò rất quan trọng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu các vấn đề lí thuyết có liên quan đến loại phản ứng này.

I. Khái niệm phản ứng oxi hóa - khử

1. Phản ứng oxi hoá - khử

- Khái niệm: Phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng hoá học trong đó có sự chuyển e giữa các chất phản ứng.

- Dấu hiệu nhận biết: Phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tố.

2. Chất khử (chất bị oxi hoá)

- Khái niệm: Chất khử là chất có khả năng nhường e (cho e). 

- Dấu hiệu nhận biết: 

+ Sau phản ứng, số oxi hoá của chất khử tăng.

+ Chất khử có chứa nguyên tố chưa đạt đến mức oxi hoá cao nhất.

Chú ý: Nguyên tố ở nhóm XA có số oxi hoá cao nhất là +X.

3. Chất oxi hoá (chất bị khử)

- Khái niệm: Chất oxi hoá là chất có khả năng nhận e (thu e).

- Dấu hiệu:

+ Sau phản ứng, số oxi hoá của chất oxi hoá giảm.

+ Chất oxi hoá có chứa nguyên tố có mức oxi hoá chưa phải thấp nhất.

Chú ý: Kim loại có số oxi hoá thấp nhất là 0, phi kim thuộc nhóm xA thì số oxi hoá thấp nhất là (x - 8).

4. Sự khử và sự oxi hoá

- Sự khử (quá trình khử) của một chất là làm cho chất đó nhận electron hay làm giảm số oxi hoá của chất đó.

- Sự oxi hoá (quá trình oxi hoá) của một chất là làm cho chất đó nhường electron hay làm tăng số oxi hoá của chất đó.

II. Điều kiện của phản ứng oxi hóa - khử

     Phải có sự tham gia đồng thời của chất khử và chất oxi hóa. Chất khử và chất oxi hóa phải đủ mạnh.

III. Cách xác định số oxi hóa của các nguyên tố

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

Ví dụ : Số oxi hóa của các nguyên tố Na, Fe, H, O, Cl trong đơn chất tương ứng Na, Fe, H₂, O₂, Cl₂ đều bằng 0.

- Quy tắc 2: Trong một phân tử, tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tố bằng 0. Theo quy tắc này, ta có thể tìm được số oxi hóa của một nguyên tố nào đó trong phân tử nếu biết số oxi hóa của các nguyên tố còn lại.

- Quy tắc 3: Trong ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của nguyên tử bằng điện tích của ion đó. Trong ion đa nguyên tử, tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử trong ion đó bằng điện tích của nó.

Ví dụ: Số oxi hóa của Na, Zn, S và Cl trong các ion Na⁺, Zn²⁺, S^2-, Cl^- lần lượt là : +1, +2, –2, –1.

Tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tố trong các ion SO₄^2-, MnO₄^-, NH₄⁺ lần lượt là : –2, –1, +1.

- Quy tắc 4: Trong hầu hết các hợp chất:

+ Số oxi hóa của H là +1 (trừ các hợp chất của H với kim loại như NaH, CaH₂, thì H có số oxi hóa là -1)

+ Số oxi hóa của O là -2 (trừ một số trường hợp như H₂O₂, F₂O, oxi có số oxi hóa lần lượt là -1, +2)

Chú ý: Để biểu diễn số oxi hóa thì viết dấu trước, số sau, còn để biểu diễn điện tích của ion thì viết số trước, dấu sau.

- Nếu điện tích là 1+ (hoặc 1–) có thể viết đơn giản là + (hoặc -) thì đối với số oxi hóa phải viết đầy đủ cả dấu và chữ (+1 hoặc –1).

- Trong hợp chất, kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm luôn có số oxi hóa lần lượt là : +1, +2, +3.

IV. Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa - khử

1. Nguyên tắc: Tổng số e do chất khử nhường = tổng số e chất oxi hóa nhận.

2. Các bước cân bằng phản ứng oxi hóa khử: 

- B1: Xác định số oxh của các nguyên tố trước và sau phản ứng để tìm chất oxi hóa, chất khử.

- B2 : Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

         ( Xác định số e trao đổi = số oxh lớn – số oxh nhỏ)

- B3: Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hóa và chất khử sao cho tổng số e do chất khử nhường bằng tổng số e mà chất oxh nhận. 

         (Nhân chéo số e nhường và e nhận, tối giản (nếu có)).

- B4: Đặt các hệ số của chất oxh và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Kiểm tra cân bằng số ngtử của các ngtố và cân bằng điện tích hai vế để hoàn tất việc lập PTHH của phản ứng.

         Cân bằng và kiểm tra theo thứ tự: Kim loại – Phi kim – Gốc axit (nếu có axit tham gia) – Cân bằng số nguyên tử H – Cân bằng số nguyên tử O.

Vd 1:    P + O₂ → P₂O₅ 

 - B1:  Xác định số oxh của các nguyên tố trước và sau phản ứng để tìm chất oxi hóa, chất khử.

 - B2 : Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình:

 - B3: Nhân chéo số e nhường và e nhận

 - B4: Đặt các hệ số của chất oxh và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Kiểm tra cân bằng số ngtử của các ngtố và cân bằng điện tích hai vế để hoàn tất việc lập PTHH của phản ứng.

4P + 5O₂ → 2P₂O₅

Vd 2: Fe₂O₃ + CO →_t^o Fe + CO₂

 B1: Xác định số oxi hóa

- Số oxi hóa của Fe giảm từ +3 xuống 0 => Fe trong Fe₂O₃ là chất oxi hóa

- Số oxi hóa của C tăng từ +2 lên +4 => C trong CO là chất khử

 B2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

B3: Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hóa và chất khử

 B4: Đặt các hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng, hoàn thành PTPU hóa học

 Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ 

VI. Cách cân bằng phản ứng oxi hóa khử

Nguyên tắc chung: Với mục đích nhằm cân bằng p/ư oxi hóa khử chính là số điện tử cho của chất khử phải bằng số điện tử nhận của chất oxi hóa hay số oxi hóa tăng của chất khử phải bằng số oxi hóa giảm của chất oxi hóa. Dưới đây là một số cách cân bằng phản ứng oxi hóa khử phổ biến, cụ thể như sau:

Phương pháp nguyên tử nguyên tố

Nội dung: Khi cân bằng ta cố ý viết các đơn chất khí (H₂, O₂, C₁₂, N₂…) dưới dạng nguyên tử riêng biệt rồi lập luận qua một số bước.

Ví dụ cụ thể: Cân bằng phản ứng hóa học:  P + O₂ –> P₂O₅

Ta viết như sau: P + O –> P₂O₅

Để tạo thành 1 phân tử P₂O₅ cần 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O:

2P + 5O –> P₂O₅

Tuy nhiên phân tử oxi bao giờ cũng gồm hai nguyên tử, như vậy nếu lấy 5 phân tử oxi tức là số nguyên tử oxi tăng lên gấp 2 thì số nguyên tử P và số phân tử P₂O₅ cũng tăng lên gấp 2, tức 4 nguyên tử P và 2 phân tử P₂O₅.

Vì thế: 4P + 5O₂ –> 2P₂O₅

Phương pháp hóa trị tác dụng

Hóa trị tác dụng là hóa trị của nhóm nguyên tử hay nguyên tử của các nguyên tố trong chất tham gia và tạo thành trong PUHH. Khi áp dụng phương pháp này, ta cần tiến hành các bước sau:

- Xác định hóa trị tác dụng

- Lấy BSCNN chia cho các hóa trị ta sẽ được các hệ số.

Phương pháp dùng hệ số phân số

Với phương pháp dùng hệ số phân số, các hệ số vào các công thức của các chất tham gia phản ứng, không phân biệt số nguyên hay phân số sao cho số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau. Sau đó khử mẫu số chung của tất cả các hệ số.

Phương pháp “chẵn – lẻ”

Nguyên tắc: Một phản ứng sau khi đã cân bằng thì số nguyên tử của một nguyên tố ở vế trái bằng số nguyên tử nguyên tố đó ở vế phải. Vì vậy nếu số nguyên tử của một nguyên tố ở một vế là số chẵn thì số nguyên tử nguyên tố đó ở vế kia phải chẵn. Nếu ở một công thức nào đó số nguyên tử nguyên tố đó còn lẻ thì phải nhân đôi.

Phương pháp xuất phát từ nguyên tố chung nhất

Nguyên tắc phương pháp: Chọn nguyên tố có mặt ở nhiều hợp chất nhất trong phản ứng để bắt đầu cân bằng hệ số các phân tử.

Phương pháp cân bằng electron

Với phương pháp này, ta sẽ cân bằng qua ba bước như sau:

a. Xác định sự thay đổi số oxi hóa.

b. Lập thăng bằng electron.

c. Đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại.

Phương pháp cân bằng đại số

Với phương pháp này sẽ dùng để xác định hệ số phân tử của chất tham gia và thu được sau phản ứng hoá học, ta coi hệ số là các ẩn số và kí hiệu bằng các chữ cái a, b, c, d… rồi dựa vào mối tương quan giữa các nguyên tử của các nguyên tố theo định luật bảo toàn khối lượng để lập ra một hệ phương trình bậc nhất nhiều ẩn số. Giải hệ phương trình này và chọn các nghiệm là các số nguyên dương nhỏ nhất ta sẽ xác định được hệ số phân tử của các chất trong phương trình phản ứng hoá học.