Đề tài Góp phần nâng cao hiệu quả giảng dạy phản ứng oxi hóa-khử trong chương trình phổ thông

PhÇn 1 Më ®Çu Quanh ta, ph¶n øng «xi ho¸-khö diÔn ra tõng giê, tõng phót, tõng gi©y. C¸c hiÖn t­îng h« hÊp, trao ®æi chÊt, sù ch¸y, sù lªn men, thèi r÷a, quang hîp,... qu¸ tr×nh ¨n mßn kim lo¹i, qu¸ tr×nh luyÖn kim, qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ n¨ng l­îng trong pin Ganvani, trong ®Iön ph©n... ®Òu cã mÆt ph¶n øng oxi ho¸-khö. X¶y ra kh¾p mäi n¬i vµ cã ý nghÜa to lín trong ®êi sèng còng nh­ trong khoa häc kû thuËt, cho nªn qu¸ tr×nh ph¶n øng oxi ho¸-khö cÇn ph¶i ®­îc hiÓu thÊu ®¸o vµ cã hÖ thèng. Trong ch­¬ng tr×nh phæ th«ng kh¸i niÖm ph¶n øng oxi ho¸-khö ®· ®­îc ®Ò cËp tõ n¨m ®Çu tiªn häc m«n ho¸ häc vµ ®­îc vËn dông vµo viÖc nghiªn cøu tÝnh chÊt cña c¸c ®¬n chÊt, hîp chÊt nh­: Kim lo¹I, phi kim, oxit, axit, muèi, hîp chÊt h÷u c¬ ... Cïng víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kû thuËt, viÖc t×m hiÓu b¶n chÊt cña c¸c ù vËt, hiÖn t­îng vµ sù biÕn ®æi cña chóng nãi chung vµ ph¶n øng oxi ho¸-khö nãi riªng ngµy cµng cã ý nghÜa quan träng v× vËy ®Ò tµi ph¶n øng oxi ho¸-khö trong ch­¬ng tr×nh phæ th«ng lu«n ®­îc c¸c nhµ s­ ph¹m ®Ò cËp ®Õn: kiÓm tra miÖng, 15 phót, 1 tiÕt, häc kú; thi tèt nghiÖp, thi ®¹i häc, thi häc sinh giái cÊp tØnh cÊp quèc gia... Tuy nhiªn, víi néi dung vµ ch­¬ng tr×nh s¸ch gi¸o khoa hiÖn nay th× viÖc t×m hiÓu thÊu ®¸o vµ cã hÖ thèng mét kh¸i niÖm khã nh­ kh¸i niÖm ph¶n øng oxi ho¸-khö kh«ng ph¶i lµ viÖc dÔ dµng. Do ®ã viÖc c¶i tiÕn ph­¬ng ph¸p gi¶ng d¹y, n©ng cao hiÖu qu¶ trong mçi giê d¹y, bµi häc nh»m gióp cho häc sinh h×nh thµnh khi¸n niÖm vÒ ph¶n øng oxi ho¸-khö mét c¸ch râ rµng, l«gic vµ cã hÖ thèng, kh¬i gîi cho häc sinh lßng yªu thÝch bé m«n ho¸ häc, kh¶ n¨ng t­ duy s¸ng t¹o, tÝch cùc t×m hiÓu thÕ giíi xung quanh lµ mét viÖc lµm hÕt søc bøc thiÕt cña mçi gi¸o viªn d¹y bé m«n ho¸ häc hiªn nay. Víi lý do ®ã t«i ®· chän ®Ò tµi “Gãp phÇn n©ng cao hiÖu qu¶ gi¶ng d¹y: ph¶n øng oxi ho¸-khö trong ch­¬ng tr×nh phæ th«ng” §Ò tµi nµy ®· ®­îc thÓ nghiÖm ë häc sinh tr­êng THPT N¨ng KhiÕu TØnh Qu¶ng B×nh ë c¸c líp chuyªn ho¸ vµ kh«ng chuyªn ho¸, ë c¸c ®éi tuyÓn thi häc sinh cÊp tØnh vµ cÊp quèc gia vµ ®· thu ®­îc nh÷ng kÕt qu¶ tèt ®Ñp Tuy nhiªn víi thêi gian vµ kh¶ n¨ng cßn h¹n chÕ ch¾c ch¾n ®Ò tµi kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng khiÕm khuyÕt. Mong muèn cña t«i lµ ®ãng gãp ®­îc mét chót t­ liÖu trong viÖc gi¶ng d¹y ho¸ häc nãi chung vµ phÇn ph¶n øng oxi ho¸-khö nãi riªng. RÊt mong ®­îc c¸c c¸c ®ång chÝ vµ b¹n ®ång nghiÖp gióp ®ì, gãp ý ®Ó viÖc ¸p dông ®Ò tµi nµy ngµy cµng cã hiÖu qu¶ thiÕt thùc h¬n PhÇn 2 Néi dung Ph¶n øng Oxi Ho¸ - Khö A/Sè oxi ho¸ 1/Kh¸i niÖm §Ó thuËn lîi cho viÖc thµnh lËp ph¶n øng oxi ho¸-khö ng­êi ta dïng kh¸i niÖm sè oxi ho¸ (møc oxi ho¸) Sè oxi ho¸ lµ ho¸ trÞ kh¸i niÖm, nÕu gi¶ ®Þnh r»ng mäi liªn kÕt trong ph©n tö ®Òu lµ liªn kÕt ion Quy ­íc: -Sè oxi ho¸ cña ®¬n chÊt b»ng 0 VÝ dô: Zn0, Fe0, Cl20, N20 ... -Tæng sè oxi ho¸ trong mét chÊt b»ng 0 -Sè oxi ho¸ cña oxi th­êng lµ -2 Hi®ro th­êng lµ +1 2/vÝ dô VÝ dô 1: X¸c ®Þnh sè oxi ho¸ cña S trong Fe2+S2x 2x + (+2) = 0 => x = -1 VÝ dô 2: X¸c ®Þnh sè oxi ho¸ cña Clo trong HClO4 (+1) + x + 4(-2) = 0 => x = +7 VÝ dô 3: X¸c ®Þnh sè oxi ho¸ cña Clo trong CaOCl2 Cl-1 Ca O Cl+1 3/Bµi tËp ¸p dông Bµi 1: X¸c ®Þnh sè oxi ho¸ cña Clo trong: Cl2, HCl, FeCl3, HclO, Cl2O, Cl2O7, KclO3 Bµi 2: X¸c ®Þnh sè oxi ho¸ cña Nit¬ trong c¸c phan tö: NH3, NO, NO2, N2O, NH4NO3, HNO3 Bµi 3: ViÕt c«ng thøc ph©n tö cña nh÷ng chÊt trong ®ã S lÇn l­ît cã sè oxi ho¸: -2, -1, 0, +2, +4, +6 B/Ph¶n øng Oxi Ho¸ - Khö I/Sù oxi ho¸-khö Quan niÖm cò Quan niÖm hiÖn nay Sù oxi ho¸ Sù kÕt hîp oxi vµo mét chÊt Qu¸ tr×nh nh­êng electron cña nguyªn tè trong mét chÊt(Lµm t¨ng sè oxi ho¸ cña nguyªn tè) Sù Khö Sù lÊy oxi cña mét chÊt Qu¸ tr×nh nhËn electron cña nguyªn tè trong mét chÊt (Lµm gi¶m sè oxi ho¸ cña nguyªn tè) ChÊt oxi ho¸ ChÊt cung cÊp oxi ChÊt cã nguyªn tè nhËn electron, nguyªn tè gi¶m sè oxi ho¸ ChÊt khö ChÊt kÕt hîp víi oxi ChÊt cã nguyªn tè nh­êng electron, nguyªn tè t¨ng sè oxi ho¸ II/Ph¶n øng oxi ho¸ -khö Ph¶n øng oxi ho¸ khö lµ ph¶n øng trong ®ã cã sù biÕn ®æi sè oxi ho¸ cña c¸c nguyªn tè (th­êng kÌm theo sù dÞch chuyÓn electron tõ nguyen tè nµy sang nguyªn tè kh¸c) III/ChÊt oxi ho¸, chÊt khö -ChÊt mÊt electron lµ chÊt khö, ChÊt nhËn electron lµ chÊt oxi ho¸ 1/ §¬n chÊt cã thÓ lµ chÊt oxi ho¸, cã thÓ lµ chÊt khö a/ ChÊt oxi ho¸ cã thÓ lµ ®¬n chÊt, mµ nguyªn tö trung hoµ cña nã nhËn electron thµnh ion tÝch ®iÖn ©m, cã cÊu tróc electron cña khÝ tr¬ gÇn nhÊt. C¸c nguyªn tö trung hoµ cña nh÷ng nguyªn tè cã ngoµi cïng 7 (s2p5); 6(s2p4); 5(s2p3); 4(s2p2) electron. ChÊt oxi ho¸ m¹nh nhÊt lµ c¸c Halogen vµ oxi ë d¹ng nguyªn tö. Trong c¸c ph©n nhãm chÝnh IV, V, Vi vµ VIi tÝnh oxi ho¸ gi¶m theo sù t¨ng b¸n kÝnh nguyªn tö. b/ ChÊt khö ®iÓn h×nh lµ nh÷ng nguyªn tö cã sè electron ë líp ngoµi cïng chøa tõ mét ®Õn ba electron. Trong c¸c chÊt khö nµy lµ kim lo¹i, nghÜa lµ c¸c nguyªn tè s, p, d vµ f. ChÊt khö m¹nh lµ nh÷ng nguyªn tö cã thÕ ion ho¸ bÐ, trong ®ã gåm c¸c nguyªn tö cña nh÷ng nguyªn tè ë hai ph©n nhãm chÝnh kim lo¹i kiÒm vµ kim lo¹i kiÌem thæ. Trong c¸c ph©n nhãm chÝnh cña hÖ thèng tuÇn hoµn, kh¶ n¨ng khö cña c¸c kim lo¹i t¨ng theo sù t¨ng cña b¸n kÝnh nguyªn tö. Ch¼ng h¹n nh­ trong ph©n nhãm chÝnh nhãm i cña hÖ thèng tuÇn hoµn c¸c nguyªn tè cña §.I. Mendeleep, chÊt khö yÕu lµ Li, chÊt khö m¹nh lµ Fr. C¸c phi kim còng thÓ hiÖn tÝnh khö nh­ Hidro, cacbon (thuéc vÒ c¸c nguyªn tè s vµ p) Tãm t¾t trong b¶ng sau: Nhãm Chu k× IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA 2 3 4 5 6 TÝnh oxi ho¸ t¨ng oxi ho¸ m¹nh (TÝnh phi kim t¨ng) TÝnh khö t¨ng TÝnh oxi ho¸ t¨ng Khö m¹nh TÝnh khö t¨ng (TÝnh kim lo¹i t¨ng) 2/ C¸c oxit axit vµ c¸c muèi cña chóng cã thÓ lµ chÊt oxi ho¸, cã thÓ lµ chÊt khö. a/ ChÊt oxi ho¸ lµ c¸c oxit axit cã sè oxi ho¸ cao nhÊt vµ c¸c muèi cña chóng. Trong thµnh phÇn cña chÊt oxi ho¸ th­êng cã c¸c nguyªn tö cña nguyªn tè ë møc oxi ho¸ cao. +7 +6 +5 +5 +5 VÝ dô: KMnO4, K2CrO7, H2SO4, HclO3, HBrO3 Axit Nit¬ric (khi t¸c dông víi t­ c¸ch lµ chÊt oxi ho¸) phô thuéc vµo nång ®é vµ ®ä ho¹t ®éng cu¶ chÊt khö cã thÓ cho: NO2, NO, N2O, N2, NH4NO3. C¸c hîp chÊt Halogen chøa oxi cã thÓ biÔu diÔn tÝnh oxi ho¸ nh­ sau: T¨ng tÝnh oxi ho¸ +1 +3 +5 +7 HClO HClO2 HClO3 HClO4 Axit Hipocloro Cloro Cloric Pecloric HBrO HBrO3 HIO HIO3, HIO4, H5IO6 T¨ng tÝnh axit Trong d·y HClO-HbrO-HIO tÝnh oxi ho¸ vµ ®é bÒn gi¶m dÇn b/ ChÊt khö lµ c¸c oxit axit cã sè oxi ho¸ thÊp vµ c¸c muèi cña chóng. C¸c ph©n tö cña c¸c chÊt khö nµy chøa mét hoÆc mét sè nguyªn tö cña nguyªn tè ë mét trong sè c¸c tr¹ng th¸i oxi ho¸ thÊp cña nã . Khi t­¬ng t¸c víi c¸c chÊt oxi ho¸ c¸c nguyªn tö nµy nh­êng electron, t¹o thµnh c¸c hîp chÊt øng víi tr¹ng th¸i sè oxi ho¸ d­¬ng cùc ®¹i) cña nguyªn tè nµy. VÝ dô: +4 0 +6 -1 H2SO3 + Br2 + H2O à H2SO4 + 2HBr 3/ Ion kim lo¹i tÝch ®iÖn d­¬ng cã thÓ lµ chÊt «xi ho¸, cã thÓ lµ chÊt khö a/ ChÊt «xi ho¸ lµ c¸c ion kim lo¹i cã tÝch ®iÖn d­¬ng ë sè oxi ho¸ cao nhÊt C¸c ion kim lo¹i tÝch ®iÖn d­¬ng ®Òu thÓ hiÖn ë møc ®é nµo ®Êy tÝnh oxi ho¸. Trong sè chóng, chÊt oxi ho¸ m¹nh h¬n lµ c¸c ion tÝch ®iÖn d­¬ng ë sè oxi ho¸ cao. VÝ dô Fe3+, Cu2+, Hg2+,.... CÇn l­u ý r»ng kim lo¹i, khi ®ãng vai trß chÊt khö, cµng ho¹t ®éng m¹nh th× ë tr¹ng th¸i ion ®ãng vai trß oxi ho¸ cµng yÕu. Ng­îc l¹i, kim lo¹i cµng kÐm ho¹t ®éng khi ë tr¹ng th¸i ion nã lµ chÊt oxi ho¸ cµng m¹nh. b/ ChÊt khö lµ c¸c ion d­¬ng kim lo¹i cã sè oxi ho¸ thÊp, nÕu chóng cßn cã thÓ cã nh÷ng tr¹ng th¸i víi sè oxi ho¸ cao h¬n VÝ dô: Fe2+ - 1e -> Fe3+ Cu+ - 1e -> Cu2+ Cr2+ - 1e -> Cr3+ 4/ ChÊt khö lµ c¸c ion nguyªn tè tÝch ®iÖn ©m C¸c phi kim nÕu lµ chÊt oxi ho¸ yÕu khi ë tr¹ng th¸i ion ©m nã lµ chÊt khö m¹nh. Kh¶ n¨ng khö cña c¸c ion tÝch ®iÖn ©m cã ®iÖn tÝch nh­ nhau t¨ng lªn theo sù t¨ng cña b¸n kÝnh nguyªn tö. VÝ dô: Trong nhãm Halogen ion I- cã kh¶ n¨ng khö lín h¬n so víi ion Br- vµ Cl- cßn F- th× thÓ hiÖn tÝnh khö rÊt yÕu. Ngoµi ra tÝnh khö cña mét sè ion nguyªn tè tÝch ®iÖn ©m cßn phô thuéc vµo ®Æc tÝnh cña m«i tr­êng. VÝ dô: 2Cl- - 2e -> Cl2 Nh­ng trong m«i tr­êng OH- t¹o ra hîp chÊt chøa oxi Cl- + 6OH- -6e -> ClO3 + 3H2O TÝnh khö râ rÖt cña H2S thÓ hiÖn chñ yÕu trong c¸c m«i tr­êng axit, trung tÝnh H2S - 2e -> S + 2H+ H2S + 4H2O –8e -> SO42- +10H+ 5/ Tr­êng hîp mét chÊt võa cã tÝnh oxi ho¸ võa cã tÝnh khö Khi mét nguyªn tè cã trong hîp chÊt hoÆc ®¬n chÊt cã sè oxi ho¸ trung gian th× cã c¶ hai tÝnh chÊt võa cã tÝnh oxi ho¸ võa cã tÝnh khö. VÝ dô: +3 +5 +5 -1 3KNO2 + HClO3 à 3KNO3 + HCl (chÊt khö) +3 -1 0 +2 2KNO2 + 2Ki + 2H2SO4 à I2 + 2NO + 2K2SO4 + 2H2O (chÊt oxi ho¸) 6/ Trong mét sè chÊt, ChÊt oxi ho¸ vµ chÊt khö trong néi ph©n tö +1 +5 -2 -1 0 VÝ dô: K Cl O3 -> KCl + O2 7/ Trong mét sè chÊt, chÊt oxi ho¸ vµ chÊt khö cßn phô thuéc vµo m«i tr­êng tiÕn hµnh ph¶n øng M«i tr­êng H+ Mn2+ (mµu hång nh¹t) +7 KMnO4 M«i tr­êng trung tÝnh MnO2 (Mµu n©u ®en) (Mµu tÝm) M«i tr­êng OH- K2MnO4 (Mµu xanh lôc) C/ c¸c ph­¬ng ph¸p c©n b»ng ph­¬ng tr×nh ph¶n øng oxi ho¸ khö Cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p viÕt ph­¬ng tr×nh cña ph¶n øng oxi ho¸ khö, tÊt c¶ ®Òu dùa vµo nguyªn lý b¶o toµn khèi l­îng vµ b¶o toµn ®iÖn tÝch. I/Ph­¬ng ph¸p ®¹i sè Ph­¬ng ph¸p nµy ¸p dông cho tÊt c¶ c¸c lo¹i ph¶n øng ho¸ häc 1/Nguyªn t¾c: -Dùa vµo sè nguyªn tö cña mçi nguyªn tè ë hai vÕ ph¶i b»ng nhau. -§Æt Èn sè lµ c¸c hÖ sè hîp thøc. Dïng ®Þnh luËt b¶o toµn khèi l­îng ®Ó c©n b»ng nguyªn tè vµ lËp ph­¬ng tr×nh ®¹i sè. -Chän nghiÖm tuú ý cho mét Èn, råi dïng hÖ ph­¬ng tr×nh ®¹i sè ®Ó suy ra c¸c Èn sè cßn l¹i. VÝ dô: aFeS2 + bO2 à cFe2O3 + dSO2 Ta cã: Fe: a=2c S: 2a=d O: 2d=3c+2d Chän c=1 th× a=2, d=4, b=11/2, sau ®ã nh©n ca hai vÕ víi 2 ta cã ph­¬ng tr×nh: 4FeS2 + 11O2 à 2Fe2O3 + 8SO2 2/B¶n chÊt cña ph­¬ng ph¸p ®¹i sè Ph­¬ng ph¸p nµy kh«ng cho thÊy b¶n chÊt cña ph¶n øng oxi ho¸ khö, kh«ng thÓ x¸c ®Þnh ®­îc chÊt oxi ho¸, chÊt khö trong mét sè tr­êng hîp kh«ng x¸c ®Þnh ®­îc c¸c hÖ sè. Ngoµi ph­¬ng ph¸p ®¹i sè cßn cã hai ph­¬ng ph¸p phæ biÕn: +Ph­¬ng ph¸p c©n b»ng electron +Ph­¬ng ph¸p ion electron Kh«ng nªn cho r»ng ph­¬ng ph¸p nµo ­u viÖt h¬n ph­¬ng ph¸p nµo. Khi viÕt ph­¬ng tr×nh ph¶n øng oxi ho¸ khö diÔn ra rong dung dÞch n­íc , do ph¶n øng gi÷a chÊt oxi ho¸ chÊt khö ®iÖn li còng lµ c¸c ion th× còng cã thÓ dïng ph­¬ng ph¸p ion electron. Trong khi ®ã ph­¬ng ph¸p c©n b»ng electron cã tÝnh kh¸i qu¸t vµ dïng ®­îc cho mäi tr­êng hîp. II/Ph­¬ng ph¸p c©n b»ng electron Ph­¬ng ph¸p nµy dùa vµo sù b¶o toµn electron nghÜa lµ tæng sè electron cña chÊt khö cho ph¶i b»ng tæng sè electron mµ chÊt oxi ho¸ nhËn. C©n b»ng theo 5 b­íc: C¸c b­íc C¸ch tiÕn hµnh 1 ViÕt s¬ ®å ph¶n øng víi c¸c chÊt tham gia x¸c ®Þnh nguyªn tè cã sè oxi ho¸ thay ®æi. 2 ViÕt c¸c ph­¬ng tr×nh: Khö (Cho electron) Oxi ho¸ (NhËn electron) 3 C©n b»ng electron: Nh©n hÖ sè ®Ó: Tæng sè electron cho=tæng sè electron nhËn 4 C©n b»ng nguyªn tè: Nãi chung theo thø tù: 1:Kim lo¹i (ion d­¬ng) 2:Gèc axits (ion ©m) 3:M«i tr­êng (axit, baz¬) 4:N­íc (C©n b»ng n­íc lµ ®Ó c©n b»ng hi®ro) 5 KiÓm so¸t sè nguyªn tö oxi ë hai vÕ (ph¶i b»ng nhau) VÝ dô: 0 +5 +2 +2 Cu + HNO3 (lo·ng) à Cu(NO3)2 + NO + H2O 0 +2 3 x Cu -2e à Cu +5 +2 2 x N +3e à N 3Cu + 2HNO3 (lo·ng) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + H2O III/Ph­¬ng ph¸p c©n b»ng ion-electron Ph­¬ng ph¸p nµy kh«ng ®ßi hái ph¶i biÕt chÝnh x¸c sè oxi ho¸ cña nguyªn tè, nh­ng chØ ¸p dông ®­îc cho tr­êng hîp c¸c ph¶n øng oxi ho¸ khö x¶y ra trong dung dÞch, ë ®ã phÇn lín c¸c chÊt oxi ho¸ vµ chÊt khö tån t¹i ë d¹ng ion. C©n b»ng theo 5 b­íc C¸c b­íc C¸ch tiÕn hµnh 1 T¸ch ion, x¸c ®Þnh c¸c nguyªn tè cã sè oxi ho¸ thay ®æi vµ viÕt c¸c nöa ph¶n øng oxi ho¸ vµ khö 2 C©n b»ng ph­¬ng tr×nh c¸c nöa ph¶n øng: +C©n b»ng sè nguyªn tö cña mçi nguyªn tè ë hai vÕ cña nöa ph¶n øng. -Thªm H+ hay OH- -Thªm H2O ®Ó c©n b»ng sè nguyªn tö Hi®ro -KiÓm so¸t sè nguyªn tö oxi ë hai vÕ ph¶i b»ng nhau +C©n b»ng ®iÖn tÝch: Thªm electron vµo mçi nöa ph¶n øng ®Ó c©n b»ng ®iÖn tÝch 3 C©n b»ng electron: Nh©n hÖ sè ®Ó: Tæng sè electron cho=tæng sè electron nhËn 4 Céng c¸c nöa ph¶n øng ta cã ph­¬ng tr×nh ion thu gän 5 §Ó chuyÓn ph­¬ng tr×nh d¹ng ion thu gän thµnh ph­¬ng tr×nh ion ®Çy ®ñ vµ phk­¬ng tr×nh ph©n tö c©nf céng vµo hai vÕ nh÷ng l­îng nh­ nhau c¸c cation hoÆc anion ®Ó bï trõ ®iÖn tÝch. VÝ dô: Al + HNO3 à Al(NO3)3 + N2O + H2O 8 x Al - 3e à Al3+ 3 x 2NO3- + 10H+ + 8e à N2O + 5H2O 8Al + 30HNO3 à 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O Trong c¸c ph¶n øng oxi ho¸ khö, th­êng cã sù tham gia cña m«i tr­êng, tuú thuéc vµo m«i tr­êng, kh¶ n¨ng ph¶n øng cña mét chÊt cã thÓ thay ®æi. a/Ph¶n øng cã axit tham gia VÕ nµo thõa oxi th× thªm H+ ®Ó t¹o ra H2O VÝ dô: KMnO4 + KNO2 + H2SO4 --> MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O Ph¶n øng oxi ho¸ NO2- ----> NO3- Ph¶n øng khö: MnO4 ----> Mn2+ 2 x MnO4 + 5e + 8H+ = Mn2+ + 4H2O 5 x NO2- - 2e + H2O = NO3- + 2H+ 2MnO4- +5NO2- +16H+ + 5H2O =2Mn2+ + 8H2O + 5NO3- +10H+ Gi¶n ­íc H+ vµ H2O ë hai vÕ ta cã: 2MnO4- +5NO2- +6H+ =2Mn2+ + 3H2O + 5NO3- 2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5KNO3 + K2SO4 + 3H2O b/Ph¶n øng cã kiÒm tham gia VÕ nµo thõa oxi th× thªm H2O t¹o ra OH- hay vÕ nµo thiÕu oxi th× thªm OH- t¹o ra H2O VÝ dô: NaCrO2 + Br2 + NaOH ---> Na2CrO4 + NaBr + H2O Ph¶n øng khö: 2Br + 2e ---> 2Br- Ph¶n øng oxi ho¸ CrO2- - 3e ---> CrO42- 2 x CrO2- - 3e +4OH- = CrO42- + 2H2O 3 x 2Br + 2e ---> 2Br- 2CrO2- 8OH- +3Br2 = 2CrO42- + 6Br- + 4H2O 2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O c/Ph¶n øng cã n­íc tham gia NÕu s¶n phÈm sau ph¶n øng cã axit t¹o thµnh, ta c©n b»ng theo ph¶n øng cã axit tham gia, nÕu s¶n phÈm sau ph¶n øng cã kiÒm t¹o thµnh ta c©n b»ng theo ph¶n øng cã kiÒm tham gia. VÝ dô: KMnO4 + K2SO3 + H2O --> MnO2 + KOH + K2SO4 Ph¶n øng khö: MnO4- +3e ---> Mn2+ Ph¶n øng oxi ho¸ SO32- -2e ---> SO42- 2 x MnO4- +3e +2H2O = MnO2 + 4OH- 3 x SO32- -2e + 2OH- ---> SO42- + 2H2O 2MnO4- + 4H2O + 3SO32- + 6OH- = 2MnO2 + 8OH- + 3SO42- + 3H2O Gi¶n ­íc OH- vµ H2O tao cã: 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O = 2MnO2 + 2KOH + 3K2SO4 IV/Bµi tËp ¸p dông 1/Bµi 1: C©n b»ng ph¶n øng oxi ho¸-khö sau b»ng ph­¬ng ph¸p c©n b»ng electron. a/ MnO2 + HCl à MnCl2 + Cl2 + H2O b/ K2S + K2Cr2O7 + H2SO4 à S + K2SO4 + Cr2 (SO4)3 + H2O c/ C2H2 + KMnO4 + H2O à axit «xalic + MnO2 + KOH 2/Bµi 2: c©n b»ng c¸c ph¶n øng oxi ho¸-khö sau theo ph­¬ng ph¸p c©n b»ng ion-electron a/ KmnO4 + axit oxalic +H2SO4 à CO2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O b/ NO2 + KOH à KNO3 + KNO2 + H2O c/ KMnO4 + KNO2 + H2O à KNO3 + MnO2 + KOH D/§iÒu kiÖn ®Ó ph¶n øng oxi ho¸-khö x¶y ra §Ó biÕt mét ph¶n øng «xi ho¸-khö cã thùc hiÖn ®­îc hay kh«ng häc sinh cÇn nhí d·y ®iÖn ho¸ cña mét sè kim lo¹i th«ng dông TÝnh khö cña kim lo¹i gi¶m dÇn Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb Fe H Cu Fe2+ Hg Ag Hg Pt Au Li+K+Ba2+Ca2+Na+Mg2+Al3+Mn2+Zn2+Cr3+Fe2+Ni2+Sn2+Pb2+Fe2+H+Cu2+Fe3+Hg+Ag+Hg2+Pt2+Au3+ TÝnh oxi ho¸ cña ion kim lo¹i t¨ng dÇn I/So s¸nh tÝnh chÊt nh÷ng cÆp oxi ho¸-khö liªn hîp §Ó so s¸nh tÝnh chÊt oxi ho¸-khö cña c¸c chÊt ta ph¶i dùa vµo dÉy ®iÖn ho¸ cña kim lo¹i VÝ dô: CÆp oxi ho¸-khö Fe2+/Fe vµ Cu2+/Cu Ta cã ph­¬ng tr×nh: Fe + Cu2+ ---> Cu + Fe2+ Nh­ vËy Fe cã tÝnh khö m¹nh h¬n Cu, Cu2+ cã tÝnh oxi ho¸ m¹nh h¬n Fe2+ II/§iÒu kiÖn ®Ó ph¶n øng oxi ho¸ khö x¶y ra §Ó biÕt mét sè ph¶n øng oxi ho¸-khö cã thÓ x¶y ra ®­îc hay kh«ng ph¶i dùa vµo sù t¹o thµnh chÊt oxi ho¸ vµ chÊt khö. NÕu ph¶n øng t¹o Thµnh chÊt oxi ho¸ vµ chÊt khö yÕu h¬n th× ph¶n øng oxi ho¸-khö x¶y ra. V× vËy ph¶n øng ph¶n øng oxi ho¸-khö x¶y ra theo chiÒu: OXm¹nh + Khm¹nh à OXyÕu + KhyÕu VÝ dô: Ta cã cÆp oxi ho¸ khö Mg2+/Mg vµ Fe2+/Fe. Ph¶n øng x¶y ra theo chiÒu: Mg + Fe2+ à Mg2+ + Fe Ph¶n øng x¶y ra ®­îc v× Mg lµ chÊt khö m¹nh, t¹o ra Fe cã tÝnh khö yÕu h¬n nã. Fe2+ lµ chÊt oxi ho¸ m¹nh t¹o ra Mg2+ cã tÝnh oxi ho¸ yÕu h¬n nã IIi Mét sè bµi tËp ¸p dông 1/Bµi 1: h·y so s¸nh tÝnh chÊt c¸c cÆp oxi ho¸ khö sau: a/ Ni2+/Ni vµ Fe2+/Fe b/ Sn2+/Sn vµ Cu2+/Cu DÉn ra c¸c ph¶n øng ho¸ häc ®Ó minh ho¹ 2/Bµi 2: Cho d·y ®iÖn ho¸: K Ca Na Mg ... Cu Ag Hg K+Ca2+Na+Mg2+ ...Cu2+Ag+Hg2+ a/ Cã hiÖn t­îng g× x¶y ra khi cho Ca vµo dung dÞch NaOH vµ dung dÞch MgCl2 b/ Cã ph¶n øng g× x¶y ra khi cho a (mol) Zn vµo dung dÞch cã chøa b (mol) AgNO3 vµ c (mol) Hg(NO3)2 3/ Bµi 3: Ng©m mét l¸ kÏm vµo ®ung dÞch muèi sau. H·y cho biÕt muèi nµo cã ph¶n øng: NiSO4, NaCl, MgSO4, CuSO4, AlCl3, CaCl2, Pb(NO3)2 Gi¶i thÝch vµ viÕt ph­¬ng tr×nh ph¶n øng 4/ Bµi 4 Cho c¸c cÆp oxi ho¸ khö sau: Fe2+/Fe, Cu2+/Cu, Fe3+/Fe2+. Dùa vµo d·y ®Iön ho¸ cho biÕt a/ Fe cã kh¶ n¨ng tan ®­îc trong dung dÞch FeCl3 vµ trong dung dÞch CuCl2 hay kh«ng? b/ Cu cã kh¶ n¨ng tan trong dung dÞch FeCl3 vµ dung dÞch FeCl2 hay kh«ng? 5/ Bµi 5: Cã 5 dung dÞch, mçi dung dÞch cã chøa mét ion sau: Zn2+, Cu2+, Fe2+, Mg2+, Pb2+ vµ 5 kim lo¹i Zn, Cu, Mg, Fe vµ Pb. H·y: -Cho biÕt nh÷ng kim lo¹i t¸c dông víi dung dÞch nµo. -S¾p xÕp kh¶ n¨ng khö vµ kh¶ n¨ng oxi ho¸ t¨ng dÇn PhÇn 3 KÕt luËn Trong ph¹m vi ®Ò tµi nµy, t«i ®· nghiªn cøu, t×m hiÓu vµ rót ra ®­îc mét sè kinh nghiÖm nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ gi¶ng d¹y phÇn ph¶n øng oxi ho¸-khö, gåm: -Sè oxi ho¸ -ph¶n øng oxi ho¸-khö +§Þnh nghÜa ph¶n øng oxi ho¸-khö +ChÊt oxi ho¸-khö +Qu¸ tr×nh oxi ho¸-khö -C¸c ph­¬ng ph¸p c©n b»ng ph¶n øng oxi ho¸-khö +Ph­¬ng ph¸p c©n b»ng ®¹i sè +Ph­¬ng ph¸p c©n b»ng e +Ph­¬ng ph¸p c©n b»ng ion-e -§iÒu kiÖn ®Ó ph¶n øng oxi ho¸-khö x¶y ra Trong mçi phÇn ®Òu cã vÝ dô minh häa vµ mét sè bµi tËp ¸p dông tù gi¶I §Ò tµi nµy ®· ®­îc thÓ nghiÖm ë häc sinh tr­êng THPT N¨ng KhiÕu TØnh Qu¶ng B×nh ë c¸c líp chuyªn ho¸ vµ kh«ng chuyªn ho¸, ë c¸c ®éi tuyÓn thi häc sinh cÊp tØnh vµ cÊp quèc gia. Qua nhiÒu n¨m gi¶ng d¹y t«i nhËn thÊy: NÕu gi¸o viªn bé m«n ho¸ häc biÕt c¶i tiÕn ph­¬ng ph¸p gi¶ng d¹y nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ giê d¹y, t¹o cho häc sinh lßng say mª, høng thó häc tËp bé m«n ho¸ häc, th× víi néi dung-ch­¬ng tr×nh h¹n chÕ cña s¸ch gi¸o khoa phæ th«ng hiÖn nay, häc sinh vÉn cã thÓ hiÓu ®­îc c¸c kh¸i niÖm khã nh­ kh¸i niÖm ph¶n øng oxi ho¸-khö mét c¸ch thÊu ®¸o vµ cã hÖ thèng. KÕt qu¶ häc tËp bé m«n ho¸ häc cña häc sinh tr­êng THPT N¨ng KhiÕu Qu¶ng B×nh trong nh÷ng n¨m qua ®· chøng minh ®iÒu ®ã. Mong r»ng ®Ò tµi nµy sÏ gãp phÇn nhá bÐ trong viÖc n©ng cao hiÖu qu¶ gi¶ng d¹y bé m«n ho¸ häc nãi chung vµ phÇn ph¶n øng oxi ho¸-khö nãi riªng trong ch­¬ng tr×nh phæ th«ng. Môc lôc Trang PhÇn 1 Më ®Çu 1 PhÇn 2 Néi dung: Ph¶n øng oxi ho¸-khö 2 A/ Sè oxi ho¸ 2 B/Ph¶n øng oxi ho¸-khö 3 I/Sù oxi ho¸ khö 3 II/ph¶n øng oxi ho¸-khö 3 III/ChÊt oxi ho¸-khö 3 C/C¸c ph­¬ng ph¸p c©n b»ng ph­¬ng tr×nh 6 ph¶n øng oxi ho¸-khö I/Ph­¬ng ph¸p ®¹i sè 6 II/Ph­¬ng ph¸p c©n b»ng e 7 III/Ph­¬ng ph¸p c©n b»ng ion-e 8 IV/Bµi tËp ¸p dông 10 D/§iÒu kiÖn ®Ó ph¶n øng oxi ho¸-khö x¶y ra 10 I/So s¸nh tÝnh chÊt nh÷ng cÆp oxi ho¸-khö liªn hîp 10 II/§iÒu kiÖn ®Ó ph¶n øng oxi ho¸-khö x¶y ra 11 III/ Bµi tËp ¸p dông 11 PhÇn 3 KÕt luËn 13 Tµi liÖu tham kh¶o 1/S¸ch gi¸o khoa líp 8, 9, 10, 11, 12 - NXB GD 2/S¸ch gi¸o khoa chuyªn ho¸ 10, 11 - NXB GD 3/Gi¶i to¸n ho¸ häc 10, 11, 12 -Tr­êng chuyªn Lª Hång Phong-TPHCM 4/Ho¸ v« c¬ -Hoµng Ngäc Cang-Hoµng Nh©m-NXB §¹i häc vµ THCN 5/Ho¸ ph©n tÝch -NguyÔn Tinh Dung - NXB GD 6/Ho¸ c¬ së-§Æng TrÇn Ph¸ch- - NXB GD vµ c¸c tµi liÖu kh¸c