Giáo án Hóa học 12 - Phản ứng oxi hóa – khử (tài liệu bài giảng)

Khóa học LTĐH môn Hóa học – Thầy Sơn Phản ứng oxi hóa – khử Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ TÀI LIỆU BÀI GIẢNG I. PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG HOÁ HỌC Loại 1: Phản ứng hoá học có sự thay đổi số oxi hoá (phản ứng oxi hoá – khử ). Hầu hết các phản ứng hoá học thuộc loại này. Loại 2: Phản ứng hoá học không có sự thay đổi số oxi hoá. Các phản ứng trao đổi, một số phản ứng hoá hợp và một số phản ứng phân huỷ thuộc loại phản ứng hoá học này. II. PHẢN ỨNG TOẢ NHIỆT VÀ PHẢN ỨNG THU NHIỆT 1. Phản ứng toả nhiệt là phản ứng hoá học giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt. 2. Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hoá học hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt. 3. Để biểu diễn một phản ứng hoá học thu nhiệt hay toả nhiệt, người ta dùng phương trình nhiệt hoá học. Nhiệt của phản ứng hoá học được kí hiệu là H (kJ/mol). Phương trình hoá học có ghi thêm giá trị H và trạng thái của các chất được gọi là phương trình nhiệt hoá học. Quy ước : phản ứng thu nhiệt thì H > 0, toả nhiệt thì H < 0. Ví dụ : 2 2 1 1 ; 185,7 / 2 2 H k Cl k HCl k H kJ mol . 1 mol HCl tạo thành từ khí H2 và khí Cl2 toả ra 185,7kJ. CaCO3(r) CaO(r) + CO2(k) ; H = +176 kJ/mol 1mol CaCO3 rắn phân huỷ tạo thành 1mol CaO rắn và 1 mol khí CO2, hấp thụ một lượng nhiệt là 176 kJ/mol. III. PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG OXI HOÁ - KHỬ Số phản ứng oxi hoá – khử có thể phân thành 3 nhóm lớn sau đây : 1) Phản ứng giữa các nguyên tử, phân tử, ion: nghĩa là những phản ứng trong đó có sự chuyển dời electron từ chất này sang chất khác. Các ví dụ điển hình : a) Giữa các nguyên tử : Zn + S ot ZnS. b) Giữa nguyên tử – phân tử: 2Al + Fe2O3 ot 2Fe + Al2O3. c) Giữa phân tử – phân tử : FeO + CO ot Fe + CO2. d) Giữa nguyên tử – ion : 3Cu + 2NO 3 + 8H + ot 3Cu 2+ + 2NO + 4H2O. e) Giữa ion – ion : 2MnO 4 + SO 2 3 + 2OH – 2 24 4 22MnO SO H O . 2) Phản ứng nội phân tử: là phản ứng trong đó quá trình cho – nhận electron xảy ra trong một phân tử. Ví dụ : 2HgO 2Hg + O2. HgO vừa là chất oxi hoá vừa là chất khử, trong đó 2 Hg đóng vai trò chất oxi hoá và 2 O đóng vai trò chất khử. 2Cu(NO3)3 ot 2CuO + 4NO2 + 2O . Cu(NO3)2 vừa là chất oxi hoá vừa là chất khử, trong đó 5 N đóng vai trò chất oxi hoá và 2 O đóng vai trò chất khử. 3) Phản ứng dị li: là phản ứng trong đó các nguyên tử của cùng một nguyên tố ở cùng một mức oxi hoá (cùng số oxi hoá) tách thành nhiều mức oxi hoá khác nhau (phản ứng này còn được gọi là tự oxi hoá – khử): Ví dụ : 4 3 5 2 2 3 22 2N O NaOH Na N O Na N O H O . Chú ý : phản ứng đồng hợp là trường hợp đặc biệt của phản ứng giữa các phân tử, trong đó các nguyên tử của cùng một nguyên tố ở các mức oxi hoá khác nhau tác dụng với nhau thành một chất có cùng mức oxi hoá. Ví dụ : 5 1 0 3 2 4 2 4 2 25 3 3 3 3K Br O K Br H SO K SO Br H O . (chất oxi hoá) (chất khử) Khóa học LTĐH môn Hóa học – Thầy Sơn Phản ứng oxi hóa – khử Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - IV. CÂN BẰNG NHANH PHẢN ỨNG OXI HOÁ – KHỬ Nguyên tắc chung: - Tìm số e trao đổi bằng cách lấy số oxi hoá trước phản ứng – số oxi hoá sau phản ứng: e trao đổi = Số oxi hóa trước – Số oxi hóa sau - Đặt số e trao đổi của chất khử làm hệ số cho chất oxi hoá và ngược lại. - Cân bằng các chất khác như là môi trường. - Chú ý hệ số chất trong phản ứng. Dạng 1. Phản ứng chỉ có một quá trình oxi hoá một quá trình khử Fe2O3 + 3CO ot 2Fe + 3CO2. 3Cu + 2NO 3 + 8H + ot 3Cu 2+ + 2NO + 4H2O. Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + H2O + NO. Fe3O4 + HNO3 Fe(NO3)3 + H2O + NO2. FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + H2SO4 + MnSO4 + H2O. Dạng 2. Phản ứng có nhiều quá trình khử (nhiều chất oxi hoá) Số e trao đổi trao đổi được tính bằng tổng số e nhận của các chất oxi hoá với hệ số tương ứng. 19Mg + 48HNO3 19Mg(NO3)2 + 2NO + 4N2O + 24H2O. Với tỉ lệ mol NO : N2O = 1 : 2. 14Al + 37HNO3 14Al(NO3)2 + 6NO + 3NH3 + 14H2O. Với tỉ lệ mol NO : NH3 = 2 : 1. Dạng 3. Phản ứng có nhiều quá trình oxi hoá (nhiều chất khử) Thường gặp phản ứng trong đó các chất khử cùng nằm trong một phân tử, khi đó: - Cách 1: Giả sử số oxi hoá của mỗi nguyên tố trong phân tử đều là 0. Tính tổng số e trao đổi như dạng 2, với tỉ lệ mol các chất là 1 : 1. - Cách 2: Sử dụng số oxi hoá “ảo”, giả sử có n – 1 chất khử có mức oxi hoá bằng sản phẩm, khi đó chỉ còn một chất là chất khử. Phương trình trở về dạng 1. FeS2 + O2 ot Fe2O3 + SO2. As2S3 + HNO3 + H2O H3AsO4 + H2SO4 + NO. FeS + H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O. Dạng 4: Phản ứng có hệ số là ẩn. Chú ý về dấu của số e trao đổi, luôn có một chất – và một chất + e. Đổi dấu cho phù hợp nếu cần. V. PHẢN ỨNG TRUNG HOÀ Khi chưa xác định được ngay sản phẩm của các phản ứng, chúng ta xem xét các vấn đề sau đây: - Chất phản ứng có tính axit hay bazơ ? - Viết phương trình điện li của các chất trong dung dịch. - Xem xét tính axit – bazơ của các ion. Ví dụ: 2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O 2Fe(OH)3 + 6NaCl + 3CO2. NaAlO2 + NH4Cl + H2O Al(OH)3 + NaCl + NH3. AlCl3 + 3C6H5ONa + 3H2O Al(OH)3 + 3NaCl + 3C6H5OH. Một số ví dụ: Cl2 + NaOH ot NaCl + NaClO3 + H2O. FexOy + HNO3 Fe(NO3)3 + H2O + NH4NO3. KMnO4 + KNO2 + H2SO4 MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O. NaCrO2 + Br2 + NaOH Na2CrO4 + NaBr + H2O. KMnO4 + K2SO3 + H2O MnO2 + K2SO4 + KOH. As2S3 + KClO4 + H2O H3AsO4 + H2SO4 + KCl. KClO3 + HCl KCl + Cl2 + H2O. Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn Nguồn: Hocmai.vn