- Xuất phát từyêu cầu của sựnghiệp giáo dục, thực trạng giảng dạy bộmôn hóa học
ởcấp trung học phổthông đòi hỏi người giáo viên không ngừng nâng cao năng lực
chuyên môn, đổi m ới phương pháp dạy học nhằm giúp học sinh tiếp thu tri thức một
cách tốt nhất.
- Phản ứng oxi hóa - khửlà lo ại phản ứng quan trọng và xuyên suốt trong chương
trình hóa học phổthông. Kiến thức vềphản ứng oxi hoá - khử được vận dụng phổ
biến trong dạy học cũng nhưtrong đời sống.
Vậy, phản ứng oxi hóa - khửlà ph ản ứng thếnào? Phân loại chúng trong hóa học vô
cơ, hữu cơra sao? So sánh sựkhác nhau cơbản giữa phản ứng oxi hóa – khửvà các
phản ứng khác; làm thếnào có thểnhận biết được phản ứng oxi hóa – khửvà các
phản ứng thông thường cũng nhưcác bước lập phương trình phản ứng. Tầm quan
trọng của phản ứng oxi hóa – khử, ph ản ứng oxi hóa - khử được nghiên cứu và phát
triển nhưth ếnào từchương trình trung học cơsởsang chương trình trung học phổ
thông. Khi nắm rõ các nội dung trên, giáo viên sẽvận dụng phản ứng oxi hoá - khử
trong dạy hóa học ởphổthông được tốt hơn.
- Hóa học là khoa học thực nghiệm, giáo viên không chỉdạy cho học sinh cách tiếp
thu tri thức mà còn phải rèn luy ện cho học sinh khảnăng vận dụng các kiến thức hoá
học đểgiải thích các hiện tượng trong thực tiễn như: tất cảcác phản ứng cháy, các
phản ứng tạo ra dòng điện trong pin, ắcquy Các phản ứng xảy ra trong cơthể
người nhưsựoxi hóa glucôzơthành khí cacbônic và h ơi nước Tất cảcác hiện
tượng hoá học trên đều dùng các kiến thức của phản ứng oxi hoá - khử đểgiải thích.
Do vậy, chúng tôi chọn đềtài “ Nghiên cứu phản ứng oxi hoá - khửtrong chương
trình hoá học phổthông “ làm nội dung nghiên cứu của khóa luận tốt nghiệp.
72 trang |
Chia sẻ: ngtr9097 | Lượt xem: 7680 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Khóa luận Nghiên cứu phản ứng oxi hoá - Khử trong chương trình hoá học phổ thông, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1
MỤC LỤC
Phụ lục bìa…………………………………………………………………………...i
Lời cam ñoan …………………………………………………………………….....ii
Lời cảm ơn……………………………………………………………………….…iii
Mục lục ……………………………………………………………………………..1
Danh mục các cụm từ viết tắt……………………………………………………….3
MỞ ðẦU……………………………………………………………………………4
CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về phản ứng hóa học………………………………………………..7
1.1.1.Khái niệm phản ứng hóa học………………………………………………7
1.1.2. Các loại phản ứng hóa học……………………………………………….7
1.2. Phản ứng oxi hóa - khử………………………………………………………...9
1.2.1. Một số khái niệm ………………………………………………………..9
1.2.2. Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa - khử……………………15
1.2.3. Ý nghĩa và tầm quan trọng của phản ứng oxi hóa - khử……………......22
CHƯƠNG 2
PHẢN ỨNG OXI HÓA –KHỬ TRONG CHƯƠNG TRÌNH
HÓA HỌC PHỔ THÔNG
2.1. Phản ứng oxi hóa - khử trong chương trình hoá học phổ thông ……………..24
2.1.1. Phản ứng oxi hóa - khử trong chương trìnhtrung học cơ sở…..………..24
2.1.2. Phản ứng oxi hóa – khử trong chương trình trung học phổ thông……...27
2.2. Phản ứng oxi hóa- khử…………………………………………………….....30
2.2.1. Nội dung phản ứng oxi hóa – khử trong hóa học vô cơ……………….....30
2.2.2. Nội dung phản ứng oxi hóa – khử trong hóa học hữu cơ………………...32
2.3. Vận dụng phản ứng oxi hóa - khử trong dạy hóa học phổ thông…………....38
2.3.1. Sử dụng các khái niệm phản ứng oxi hóa - khử trong dạy tính chất
hóa học của các chất……………………………………………………………...38
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
2
2.3.2. Sử dụng các khái niệm phản ứng oxi hóa - khử ñể giải bài tập……..........43
2.3.3. Sử dụng kiến thức phản ứng oxi hoá - khử ñể giải thích tính chất các chất,
các hiện tượng hóa học có liên quan trong thực tiễn………………………….......59
KẾT LUẬN VÀ ðỀ XUẤT
1. Kết luận chung ………………………………………………………………...64
2. Ý kiến ñề xuất………………………………………………………………....64
Tài liệu tham khảo………………………………………………………………...65
Phụ lục…………………………………………………………………………...- p1-
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
3
DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
CTðG : Công thức ñơn giản
CTPT : Công thức phân tử
ðktc : ðiều kiện tiêu chuẩn
GV : Giáo viên
HD : Hướng dẫn
HS : Học sinh
SGK : Sách giáo khoa
Soh : Số oxi hoá
THCS : Trung học cơ sở
THPT : Trung học phổ thông
PTHH : Phương trình hóa học.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
4
MỞ ðẦU
1. Lý do chọn ñề tài
- Xuất phát từ yêu cầu của sự nghiệp giáo dục, thực trạng giảng dạy bộ môn hóa học
ở cấp trung học phổ thông ñòi hỏi người giáo viên không ngừng nâng cao năng lực
chuyên môn, ñổi mới phương pháp dạy học nhằm giúp học sinh tiếp thu tri thức một
cách tốt nhất.
- Phản ứng oxi hóa - khử là loại phản ứng quan trọng và xuyên suốt trong chương
trình hóa học phổ thông. Kiến thức về phản ứng oxi hoá - khử ñược vận dụng phổ
biến trong dạy học cũng như trong ñời sống.
Vậy, phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng thế nào? Phân loại chúng trong hóa học vô
cơ, hữu cơ ra sao? So sánh sự khác nhau cơ bản giữa phản ứng oxi hóa – khử và các
phản ứng khác; làm thế nào có thể nhận biết ñược phản ứng oxi hóa – khử và các
phản ứng thông thường cũng như các bước lập phương trình phản ứng. Tầm quan
trọng của phản ứng oxi hóa – khử, phản ứng oxi hóa - khử ñược nghiên cứu và phát
triển như thế nào từ chương trình trung học cơ sở sang chương trình trung học phổ
thông. Khi nắm rõ các nội dung trên, giáo viên sẽ vận dụng phản ứng oxi hoá - khử
trong dạy hóa học ở phổ thông ñược tốt hơn.
- Hóa học là khoa học thực nghiệm, giáo viên không chỉ dạy cho học sinh cách tiếp
thu tri thức mà còn phải rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng các kiến thức hoá
học ñể giải thích các hiện tượng trong thực tiễn như: tất cả các phản ứng cháy, các
phản ứng tạo ra dòng ñiện trong pin, ắcquy… Các phản ứng xảy ra trong cơ thể
người như sự oxi hóa glucôzơ thành khí cacbônic và hơi nước… Tất cả các hiện
tượng hoá học trên ñều dùng các kiến thức của phản ứng oxi hoá - khử ñể giải thích.
Do vậy, chúng tôi chọn ñề tài “ Nghiên cứu phản ứng oxi hoá - khử trong chương
trình hoá học phổ thông “ làm nội dung nghiên cứu của khóa luận tốt nghiệp.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
5
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu hệ thống kiến thức phản ứng oxi hoá – khử trong chương trình hoá học
phổ thông.
- Nghiên cứu việc sử dụng phản ứng oxi hóa – khử trong chương trình hóa học phổ
thông cũng như các kiến thức có liên quan ñến phản ứng oxi hóa – khử trong dạy các
chất và bài tập vận dụng có liên quan ñến phản ứng oxi hóa – khử.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu các tài liệu có liên quan ñến phản ứng oxi hóa - khử.
- Nghiên cứu sự hình thành và phát triển, các quy luật biến ñổi trong sự tạo thành sản
phẩm oxi hóa – khử.
- Tìm hiểu sự vận dụng phản ứng oxi hóa - khử trong việc giảng dạy bộ môn hóa học
trung học phổ thông.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý luận : sách giáo khoa hóa học trung học phổ thông và
các tài liệu có liên quan ñến phản ứng oxi hóa – khử.
5. ðối tượng nghiên cứu
Phản ứng oxi hóa – khử trong chương trình trung học phổ, sách giáo khoa hoá
học phổ thông và các tài liệu khác có liên quan ñến phản ứng oxi hóa – khử.
6. Khả năng áp dụng của ñề tài
Nghiên cứu ñề tài hoàn thành sẽ góp thêm tài liệu tham khảo cho giáo viên dạy
hóa học ở các trường THPT, sinh viên ñang học chuyên ngành hóa học và tài liệu học
tập cho HS trung học cơ sở, trung học phổ thông.
7. Lịch sử ñề tài
ðã có rất nhiều công trình nghiên cứu, nhiều sách, tài liệu nghiên cứu phản ứng oxi
hóa - khử của nhiều tác giả khác nhau như:
• Nguyễn Trọng Thọ, Ngô Ngọc An, Phản ứng oxi hóa – khử và sự ñiện phân,
Nhà xuất bản giáo dục, năm 2006. Khai thác phản ứng oxi hóa - khử ở nhiều góc ñộ
như : phân loại phản ứng, các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa - khử các
dạng bài toán về phản ứng oxi hóa - khử.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
6
• Một số bài viết trong Tạp chí hoá học & Ứng dụng :
1. Phạm Hà Thanh, Phạm Ngọc Sơn - Cách tính nhanh khối lượng muối tạo
thành trong phản ứng oxi hóa – khử. (Số 3(75)/2008).
2. Lê Ngọc Sáng, Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa - khử bằng
phương pháp thăng bằng electron và phân tử ion. (Số 8(80)/2008).
ðề tài chúng tôi quan tâm nghiên cứu phản ứng oxi hóa - khử trong chương
trình hóa học phổ thông nhằm tìm hiểu sự hình thành, phát triển và vận dụng phản
ứng oxi hoá - khử trong dạy hoá học phổ thông.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
7
CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về phản ứng hóa học
1.1.1.Khái niệm phản ứng hóa học [2]
Quá trình biến ñổi chất này thành chất khác gọi là phản ứng hóa học. Chất
ban ñầu bị biến ñổi trong phản ứng gọi là chất phản ứng (chất tham gia, chất mới
sinh ra là sản phẩm). Trong phản ứng hoá học tổng khối lượng các chất tham gia
phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành sau phản ứng.
Phản ứng hóa học ñược ghi theo phương trình chữ như sau:
Tên các chất phản ứng → Tên các sản phẩm
Ví dụ: Lưu huỳnh + sắt → Sắt (II)sunfua
Trong quá trình phản ứng, lượng chất phản ứng giảm dần, lượng sản phẩm tăng
dần.
Trong phản ứng hóa học chỉ có liên kết giữa các nguyên tử thay ñổi làm cho phân
tử này biến thành phân tử khác.
Phản ứng xảy ra ñược khi các chất tham gia tiếp xúc trực tiếp với nhau, có trường
hợp ñun nóng, có trường hợp cần xúc tác.
Nhận biết dấu hiệu xảy ra dựa vào dấu hiệu có chất mới tạo thành.
1.1.2. Các loại phản ứng hóa học
1.1.2.1. Các loại phản ứng trong hóa học vô cơ : [2]
Phản ứng có sự thay ñổi số oxi hóa và phản ứng không có sự thay ñổi số oxi hóa
Các dạng phản ứng hoá học cơ bản:
- Phản ứng phân tích là phản ứng trong ñó một chất bị phân tích thành nhiều chất
mới.
Ví dụ: CaCO3 = CaO + CO2 ↑
- Phản ứng kết hợp là phản ứng trong ñó hai hay nhiều chất kết hợp với nhau
tạo thành một chất mới.
Ví dụ: BaO + H2O = Ba(OH)2.
- Phản ứng thế là phản ứng trong ñó nguyên tử của ngyên tố này ở dạng ñơn chất
thay thế nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
8
Ví dụ: Zn + H2SO4 loãng = ZnSO4 + H2 ↑
- Phản ứng trao ñổi là phản ứng trong ñó các hợp chất trao ñổi nguyên tử hay
nhóm nguyên tử với nhau.
Ví dụ: BaCl2 + NaSO4 = BaSO4 + 2NaCl.
Phân loại dựa trên hiệu ứng nhiệt của phản ứng :
- Phản ứng tỏa nhiệt.
ðịnh nghĩa: Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng hóa học giải phóng năng lượng
dưới dạng nhiệt.
Ví dụ như phản ứng ñốt cháy xăng dầu, cung cấp năng lượng ñể vận hành xe
cộ, máy móc…
- Phản ứng thu nhiệt
ðịnh nghĩa : phản ứng thu nhiệt là phản ứng hóa học hấp thụ năng lượng dưới
dạng nhiệt.
Ví dụ như khi sản xuất vôi, người ta phải liên tục cung cấp năng lượng dưới
dạng nhiệt ñể thực hiện phản ứng phân hủy ñá vôi.
1.1.2.2.Các loại phản ứng trong hóa hữu cơ:[2]
Phản ứng cộng.
Phân tử hữu cơ kết hợp thêm với các nguyên tử hoặc phân tử khác.
Ví dụ: 02 3 32 tHC CH H H C CH≡ + → −
Phản ứng thế
Một hoặc một nhóm nguyên tử ở phân tử hữu cơ bị thế bởi một hoặc một
nhóm nguyên tử khác.
Ví dụ: H3C – OH + H-Br → H3C- Br +HOH
Phản ứng tách
Một vài nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử bị tách ra khỏi phân tử.
Ví dụ: H3C- CH2-OH
0
,170H C+
→ H2C = CH2 +H2O
Phản ứng phân hủy
Phân tử bị phá hủy hoàn toàn thành các nguyên tử hoặc các phân tử nhỏ.
Ví dụ: CH4 →
ot
C + 2H2
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
9
C4H10 + 5F2 → 4C + 10HF
C6H12 + 9O2 → 6CO2 + 6H2O
Phản ứng este hóa
Là phản ứng ñiều chế este bằng cách ñun nóng ancol với axit cacboxylic, có
axit mạnh làm xúc tác.
RCOOH + R’OH H
+
⇀↽ R – COOR’ + H2O
Phản ứng trùng hợp
Phản ứng trùng hợp là quá trình kết hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau
hoặc tương tự nhau tạo thành những phân tử rất lớn gọi là polime. Trong phản ứng
trùng hợp, chất ñầu (các phân tử nhỏ) ñược gọi là monome. Sản phẩm của phản ứng
gồm nhiều mắt xích monome hợp thành nên ñược gọi là polime. Số lượng mắt xích
monome trong một phân tử polime gọi là hệ số trùng hợp và kí hiệu là n.
1.2. Phản ứng oxi hóa - khử
1.2.1. Một số khái niệm
1.2.1.1. Hóa trị và số oxi hóa [4]
Hóa trị
- Hóa trị ñặc trưng cho khả năng nguyên tử của các nguyên tố ñó có thể hình
thành một số liên kết hoá học nhất ñịnh. Hoá trị thường gắn liền với một kiểu liên kết
cụ thể. Có thể ñịnh nghĩa nó là số nguyên tử của nguyên tố hóa trị một kết hợp với
một nguyên tử của nguyên tố ñã cho.
Chẳng hạn, trong axit clohidric HCl, clo có hóa trị một, trong nước H2O oxi có
hóa trị hai, trong amoniac NH3 nitơ có hóa trị ba, trong metan CH4 cacbon có hóa trị
bốn, trong PCl5 photpho có hóa trị năm, trong SF6 lưu huỳnh có hóa trị sáu….
- Với sự phát triển học thuyết về liên kết hóa học, hóa trị của nguyên tử trong
phân tử ñược hiểu là số cặp ñiện tử mà nguyên tử ñã cho dùng ñể liên kết với những
nguyên tử khác, như vậy hóa trị ñược ñịnh nghĩa là số liên kết nhờ ñó nguyên tử ñã
cho kết hợp với những nguyên tử khác. Số liên kết mà nguyên tử có thể tạo thành
bằng số ñiện tử không kết ñôi của nó. Ở ñây không tính ñến tính có cực của liên kết
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
10
ñược tạo thành và vì vậy hóa trị không có dấu. Cần nhấn mạnh rằng hóa trị xác ñịnh
theo số liên kết không thể âm và cũng có thể bằng không.
- ðiện hoá trị ñược xác ñịnh bằng số electron mà một nguyên tử mất ñi hay thu vào
khi tạo thành ion ñơn. ðó là ñiện tích của các ion trong hợp chất ion. Chẳng hạn,
trong phân tử CaCl2, nguyên tử Caxi có ñiện hoá trị +2, nguyên tử Clo -1.
- Cộng hoá trị ñược xác ñịnh bằng số liên kết cộng hoá trị do các nguyên tử trong
phân tử tạo thành. Nói chung, mỗi liên kết cộng hoá trị ñược hình thành từ một cặp
electron. Ví dụ trong phân tử H2, hydro có cộng hoá trị I (H-H); trong phân tử N2,
nguyên tử nitơ có cộng hoá trị III (N≡N) (Mỗi gạch nối chỉ một liên kết thực hiện
bằng một cặp electron).
Số oxi hóa
ðể thuận tiện khi xem xét phản ứng oxi hoá - khử và tính chất của các nguyên tố,
người ta ñưa ra khái niệm số oxi hoá (còn gọi là mức oxi hoá hay ñiện tích hoá trị).
Số oxi hoá là ñiện tích quy ước mà nguyên tử có ñược nếu giả thuyết rằng cặp e
liên kết (do 2 nguyên tử góp chung) chuyển hoàn toàn về phía nguyên tử có ñộ âm
ñiện lớn hơn.
Số oxi hoá ñược tính theo quy tắc sau :
− Tổng ñại số số oxi hoá của các nguyên tử trong phân tử trung hoà ñiện bằng 0.
− Tổng ñại số số oxi hoá của các nguyên tử trong một ion phức tạp bằng ñiện tích của
ion. Ví dụ trong ion HSO4-, số oxi hoá của H là +1, của O là −2 của S là +6.
+ 1 + 6 + (−2. 4) = − 1.
− Trong ñơn chất, số oxi hoá của các nguyên tử bằng 0.
Ví dụ: Trong Cl2, số oxi hoá của Cl bằng 0.
− Khi tham gia hợp chất, số oxi hoá của một số nguyên tố có trị số không ñổi như
sau:
+ Kim loại kiềm luôn bằng +1.
+ Kim loại kiềm thổ luôn bằng +2.
+ Oxi (trừ trong peoxit bằng − 1) luôn bằng − 2.
+ Hiñro (trừ trong hiñrua kim loại bằng − 1) luôn bằng − 2, Al thường bằng +3.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
11
Chú ý: Dấu của số oxi hoá ñặt trước giá trị, còn dấu của ion ñặt sau giá trị.
Ví dụ: Số oxi hóa của
3
Fe
+
, của ion Fe3+.
1.2.1.2. Chất khử và chất oxi hóa
- Một số chất khử và chất oxi hoá quan trọng nhất [22]
NHỮNG CHẤT KHỬ VÀ NHỮNG CHẤT OXI HÓA QUAN TRỌNG NHẤT
Chất khử : Chất nhường e Chất oxi hóa : Chất nhận e
- Nguyên tử kim loại, hidro, hidro
peoxit H2O2.
- Cacbon, cacbon(II)oxit.
- Các hợp chất của lưu huỳnh:
H2S, H2SO3 và muối của nó,
Na2S2O3…
- Axit có gốc axit là nhóm halogen :
HI, HBr, HCl…
- Muối : SnCl2, FeSO4, MnSO4,
Cr2(SO4)3….
- Các hợp chất của nitơ : HNO2,
NH3, N2H4, NH2OH, NO…
- H3PO3, H3AsO3, K4[Fe(CN)6].
- Một số hợp chất hữu cơ: Andehit,
rượu, axit fomic và axit oxalic.
- Các halogen:F2,Cl2, Br2 .
- Các hợp chất của Mangan :
Mn2O7, MnO3, MnO2, KMnO4,
K2MnO4 .
- Các hợp chất của Crom : CrO3,
K2CrO4, K2CrO7…
- Các hợp chất của Oxi : O2, O3,
H2O2 và muối của nó.
- Các axit có tính oxi hoá mạnh
như: H2SO4, H2SeO4, HNO3 và muối
của nó…
- Ion của những kim loại quý (Ag+,
Pb2+, Au3+…)
- Pb(CH3COO)2, (NH4)2S2O8,
K3[Fe(CN)6], CuO ,Ag2O, PbO2.
- Hipoclorit. Clorat, peclorat.
- Nước cường toan, hỗn hợp của axit
nitric ñậm ñặc và axit flohidric ñậm
ñặc.
ðể xảy ra ñược phản ứng oxi hóa - khử cần phải biết có những nguyên tử, phân tử
hoặc ion có khả năng cho hoặc thu nhận ñiện tử.[3]
• ðơn chất có thể là chất oxi hoá, có thể là chất khử :
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
12
+ Chất oxi hoá có thể là ñơn chất, mà nguyên tử trung hoà của nó nhận
electron thành ion tích ñiện âm, có cấu trúc electron của khí trơ gần nhất. Các nguyên
tử trung hoà của những nguyên tố có ngoài cùng 7 (s2p5); 6(s2p4); 5(s2p3) và 4(s2p2)
electron. Chất oxi hoá mạnh nhất là halogen và oxi ở dạng nguyên tử.
+ Chất khử ñiển hình là những nguyên tử có số electron ở lớp ngoài cùng chứa
từ một ñến ba electron. Trong các chất khử này là kim loại, là các nguyên tố s, d, f.
• Các oxiaxit và các muối của chúng có thể là chất oxi hoá có thể là chất khử.
+ Chất oxi hoá là các oxiaxit có số oxi hoá cao nhất và các muối của chúng.
Trong thành phần của chất oxi hoá thường có các nguyên tử của nguyên tố ở mức oxi
hoá cao.
Ví dụ :
7
4K MnO
+
,
6
22 7K Cr O
+
….
+ Chất khử là các oxi axit có số oxi hoá thấp và các muối của chúng. Các phân
tử của các chất khử này chứa một hoặc một số nguyên tử của nguyên tố ở một trong
số các trạng thái oxi hoá thấp của nó. Khi tương tác với các chất oxi hoá các nguyên
tử này nhường electron, tạo thành hợp chất ứng với trạng thái số oxi hoá dương (có
thể số oxi hoá dương cực ñại ) của nguyên tố này.
Ví dụ :
4
2 3H S O
+
+
0
2Br + H2O →
6
2 4H S O
+
+
1
2H Br
−
• Ion kim loại tích ñiện dương có thể là chất oxi hoá, có thể là chất khử.
+ Chất oxi hoá là các ion kim loại tích ñiện dương ở số oxi hoá cao nhất.
Các ion kim loại tích ñiện dương ñều thể hiện ở mức ñộ nào ñó tính oxi hoá. Trong
số chúng, chất oxi hoá mạnh hơn là các ion tích ñiện dương ở số oxi hoá cao.
Ví dụ : Fe3+, Cu2+, Hg2+….
+ Chất khử là các ion dương kim loại có số oxi hoá thấp, nếu chúng còn có
thể có những trạng thái với số oxi hoá cao hơn.
Ví dụ : Fe2+ → Fe3+ + 1e
Cu+ → Cu2+ + 1e
• Chất khử là các ion nguyên tố tích ñiện âm
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
13
Các phi kim, nếu là chất oxi hoá yếu, khi ở trạng thái ion âm nó là chất khử
mạnh. Khả năng khử của các ion tích ñiện âm có ñiện tích như nhau tăng lên theo sự
tăng bán kính nguyên tử.
Ví dụ : Trong nhóm halogen, ion I- có khả năng khử lớn hơn so với ion Br- và
Cl- còn F- thể hiện tính khử rất yếu.
• Trường hợp một chất vừa có tính oxi hoá, vừa có tính khử.
Khi một nguyên tố có trong một hợp chất hoặc ñơn chất có số oxi hoá trung
gian thì có cả hai tính chất vừa có tính oxi hoá vừa có tính khử.
Ví dụ :
3
23K N O
+
+
5
3H Cl O
−
=
5 1
33K N O H Cl
+ −
+
(Chất khử)
3
23K N O
+
+
1 0 2
22 4 2 4 22 2 2 2 2K I H SO I N O K SO H O
− +
+ → + + +
(Chất oxi hoá)
Trong một số chất, chất oxi hoá và chất khử trong nội phân tử
Ví dụ :
1 5 2 1 0
3 22 2 3K Cl O K Cl O
+ + − −
→ +
• Trong một số chất, chất oxi hoá và chất khử còn phụ thuộc vào môi
trường tiến hành phản ứng.
ðiều kiện ñể phản ứng oxi hóa - khử có thể xảy ra: [8]
- ðiều kiện cần : Phản ứng oxi hóa khử xảy ra theo chiều: chất oxi hóa mạnh sẽ oxi
hóa chất khử mạnh nhất, sinh ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn.
Dựa vào dãy ñiện hóa của kim loại ñể biết qui luật biến thiên tính oxi hóa của ion
kim loại và tính khử của nguyên tử kim loại.
- ðiều kiện khác : Ngoài ñiều kiện cần, phản ứng oxi hóa – khử xảy ra ñược còn
phụ thuộc vào các yếu tố: môi trường, xúc tác, nhiệt ñộ thực hiện phản ứng .
+ Ảnh hưởng của môi trường:
Phản ứng oxi hóa – khử có thể xảy ra trong những môi trường khác nhau:
trong môi trường axit (dư ion H+), trung tính (H2O) và kiềm (OH-). Tùy theo môi
trường, ñặc ñiểm diễn biến phản ứng giữa cá chất cho trước có thể thay ñổi.Môi
trường ảnh hưởng ñến sự biến ñổi mức oxi hóa của các nguyên tử. Ví dụ như ion
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
14
MnO4- làm cho dung dịch có màu ñỏ thẫm, trong môi trường axit nó bị khử ñến
Mn2+, trong môi trường trung tính bị khử ñến MnO2, trong môi trường kiềm bị khử
ñến MnO42-.
Ví dụ : Trong môi trường axit:
5Na2SO3 +2KMnO4 + 3H2SO4 → 5NaSO4 + 2MnSO4 + 3H2O + K2SO4
Trong môi trường trung tính hoặc bazơ yếu:
3Na2SO3 +2KMnO4 + H2O → 2MnO2 ↓ + 3Na2SO4 + 2KOH
+ Ảnh hưởng của xúc tác ñến sản phẩm phản ứng:
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
4NH3 + 5O2 →xtPt 4NO + 6H2O
+ Ảnh hưởng của nhiệt ñộ : nhiệt ñộ cũng ảnh hưởng ñến sản phẩm phản ứng.
Chẳng hạn, khi ñốt khí H2S trong ñiều kiện dư oxi và ở nhiệt ñộ cao thì sản phẩm thu
ñược là SO2 và trong trường hợp này oxi không khí ñã oxi hoá lưu huỳnh trong hợp
chất H2S từ S-2 tăng lên S+4 còn khi ñốt H2S trong ñiều kiện thiếu oxi và ở nhiệt ñộ
không cao thì sản phẩm thu ñược là lưu huỳnh và trong trường hợp này oxi không khí
ñã oxi hoá lưu huỳnh trong hợp chất H2S từ
2
S
−
tăng lên S0.
PTHH : 2H2S + 3O2( dư) →
tocao
2 SO2 + 2H2O
2H2S + 3O2( thiếu) →
tothâp
2S + 2H2O
1.2.1.3. Sự khử, sự oxi hóa
- Sự khử (quá trình khử) một chất là làm cho chất ñó nhường electron hay làm
tăng số oxi hóa của chất ñó.
- Sự oxi hóa (quá trình oxi hóa) một chất là làm cho chất ñó nhận electron hay làm
giảm số oxi hóa của chất ñó.
1.2.1.4. Cặp oxi hóa - khử [14]
Ở quá trình khử, chất oxi hóa bị khử chuyển thành chất khử. Ở quá trình oxi hóa,
chất khử bị oxi hóa chuyển thành chất oxi hóa. Chất oxi hóa v