Mục lục bài viết

1. Phân loại các dạng phản ứng oxi hóa khử

Phản ứng oxi hóa khử hay còn được gọi là oxi hóa hoàn nguyên trong hóa học hữu cơ (không nên viết là oxi hóa vì khiến người đọc nhầm lẫn với các quá trình khác mà dùng đến oxygen phân tử) là một loại phản ứng hóa học có sự thay đổi trạng thái oxi hóa hay số oxi hóa của tác chất. Sự oxi hóa là sự nhường, cho, mất đi điện tử (electron) hay sự tăng số oxi hoá. Ngược lại, sự khử là sự nhận điện tử hay giảm số oxi hóa.

Phản ứng oxi hóa khử được chia thành hai nhóm chính:

- Sự chuyển dời điện tử: Thông thường, chỉ có một điện tử di chuyển từ một phân tử, ion, hay một nguyên tử bị oxi hóa đến một phân tử, ion, hay một nguyên tử bị hoàn nguyên. Loại phản ứng này thường được nhắc đến khi nói về sự oxi hóa khử của một cặp hợp chất hay trong điện hóa học.

- Sự chuyển dời phân tử: Một phân tử di chuyển từ tác chất sang tác chất khác. Ví dụ, khi sắt bị gỉ, trạng thái oxi hóa của các phân tử sắt tăng khi sắt biến đổi thành sắt oxi, cùng lúc đó trạng thái oxi hóa của oxygen giảm khi nhận được điện tử từ phân tử sắt. Mặc dù phản ứng oxi hóa thường gắn liền với sự tạo oxi (như sắt (II) oxi), phản ứng này vẫn có thể xảy ra với các tiểu phân (species) khác. Trong phản ứng hydrogen hóa (hydrogenation), nối đôi C=C bị khử hay hoàn nguyên bởi sự chuyển dời của phân tử hydrogen.

Dạng 1: Kim loại tác dụng với phi kim

Trong dạng phản ứng này, kim loại và phi kim phản ứng với nhau tạo thành một hợp chất ion. Kim loại mất electron (bị oxi hóa) và phi kim nhận electron (bị khử).

Ví dụ: Fe + S → FeS

Ở đây, sắt (Fe) bị oxi hóa từ trạng thái 0 lên +2, trong khi lưu huỳnh (S) bị khử từ trạng thái 0 xuống -2.

Dạng 2: Kim loại tác dụng với axit

Trong loại phản ứng này, kim loại phản ứng với axit để tạo ra muối và khí hydro. Kim loại bị oxi hóa và ion H+ trong axit bị khử thành H2.

Ví dụ: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

Kẽm (Zn) bị oxi hóa từ trạng thái 0 lên +2, trong khi ion H+ trong axit HCl bị khử từ +1 xuống 0 (H2).

Dạng 3: Phi kim tác dụng với phi kim

Phản ứng này xảy ra giữa hai phi kim để tạo thành hợp chất cộng hóa trị. Một phi kim bị oxi hóa và phi kim kia bị khử.

Ví dụ: S + O2 → SO2

Lưu huỳnh (S) bị oxi hóa từ trạng thái 0 lên +4, trong khi oxi (O2) bị khử từ 0 xuống -2.

Dạng 4: Hợp chất tác dụng với hợp chất

Trong phản ứng này, hai hợp chất tác dụng với nhau tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau, trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tố.

Ví dụ: KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O

Trong phản ứng này, Mn trong KMnO4 bị khử từ +7 xuống +2, còn Cl trong HCl bị oxi hóa từ -1 lên 0 (Cl2).

Các dạng phản ứng oxi hóa khử này không chỉ quan trọng trong hóa học cơ bản mà còn có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống hàng ngày. Việc hiểu rõ cách phân loại và cơ chế của từng loại phản ứng giúp chúng ta có thể áp dụng hiệu quả trong các thí nghiệm và quá trình sản xuất.

 

2. Phương pháp cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử

Cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử là một bước quan trọng để đảm bảo rằng số nguyên tử và điện tích của các nguyên tố trong phản ứng được bảo toàn. Một trong những phương pháp phổ biến để cân bằng phương trình này là phương pháp thăng bằng electron. 

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong từng chất tham gia phản ứng

Trước tiên, chúng ta cần xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong các chất tham gia phản ứng. Điều này giúp xác định các nguyên tố nào bị oxi hóa (tăng số oxi hóa) và các nguyên tố nào bị khử (giảm số oxi hóa).

Bước 2: Lập phương trình hóa học cho quá trình oxi hóa và quá trình khử

Sau khi xác định được số oxi hóa, chúng ta lập các phương trình riêng lẻ cho quá trình oxi hóa và quá trình khử.

Bước 3: Cân bằng số electron nhường và số electron nhận bằng cách nhân các phương trình với các hệ số thích hợp

Để đảm bảo số electron nhường bằng số electron nhận, chúng ta nhân các phương trình với các hệ số thích hợp.

Bước 4: Cộng các phương trình đã được cân bằng electron để có được phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa khử

Cuối cùng, chúng ta cộng các phương trình đã cân bằng electron để có được phương trình hóa học hoàn chỉnh của phản ứng oxi hóa khử.

Phương trình cuối cùng này đã được cân bằng về số nguyên tử của từng nguyên tố và số electron trao đổi. Phương pháp thăng bằng electron giúp chúng ta dễ dàng cân bằng các phương trình phức tạp và đảm bảo tính chính xác trong các phản ứng hóa học.

 

3. Bài tập áp dụng

Câu 1: Hàm lượng iron (II) sulfate được xác định qua phản ứng oxi hóa – khử với potassium permanganate theo sơ đồ sau:

FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O

Thể tích KMnO4 0,02M để phản ứng vừa đủ 20 mL dung dịch FeSO­4 0,1M là

A. 20 mL.

B. 30 mL.

C. 40 mL.

D. 50 mL.

Câu 2: Cho potassium iodide (KI) tác dụng với potassium permanganate (KMnO4) trong dung dịch sulfuric acid (H2SO4) thu được 3,02 gam manganese (II) sulfate (MnSO4), I2 và K2SO4. Khối lượng iodine (I2) tạo thành là

A. 1,27 gam.

B. 12,7 gam.

C. 2,54 gam.

D. 25,4 gam.

Câu 3. Hòa tan 14 gam Fe trong dung dịch H2SO4 loãng, dư thu được dung dịch X. Thêm dung dịch KMnO4 1M vào dung dịch X. Biết KMnO4 có thể oxi hóa FeSO4 trong môi trường H2SO4 thành Fe2(SO4)3 và bị khử thành MnSO4. Thể tích dung dịch KMnO4 1M đã phản ứng là

A. 20 mL.

B. 30 mL.

C. 40 mL.

D. 50 mL.

Câu 4: Cho 2,34 gam kim loại M (có hóa trị không đổi là n) tác dụng với dung dịch H2SO4 (đặc nóng, dư) thu được 3,2227 L SO2 (điều kiện chuẩn). Kim loại M là

A. Mg.

B. Fe.

C. Al.

D. Cu.

Câu 5. Xét phản ứng trong giai đoạn đầu của quá trình Ostwald:

NH3 + O2 → NO + H2O

Biết trong không khí chứa 21% thể tích oxygen và các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Trong công nghiệp, lượng thể tích không khí cần trộn với 1 thể tích khí ammonia với để thực hiện phản ứng trên là

A. 4,95.

B. 5,95.

B. 6,95.

D. 1,25.

Câu 6: Dẫn khí SO2 vào 100 mL dung dịch KMnO4 0,02 M đến khi dung dịch vừa mất màu tím. Phản ứng xảy ra theo sơ đồ sau:

SO2 + KMnO4 + H2O → H2SO4 + K2SO4 + MnSO4

Thể tích khí SO2 đã tham gia phản ứng ở điều kiện chuẩn là

A. 123,95 L.

B. 123,95 mL.

C. 12,395 L.

D. 12,935 mL.

Câu 7: Quặng pyrite có thành phần chính là FeS2 được dùng làm nguyên liệu để sản xuất sulfuric acid. Phản ứng xảy ra theo sơ đồ sau:

FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2

Thể tích không khí (chứa 21% thể tích oxygen, ở điều kiện chuẩn) cần dùng để đốt cháy hoàn toàn 2,4 tấn FeS2 trong quặng pyrite là

A. 6492,6 L.

B. 6492,6 m3.

C. 6492,6 cm3.

D. 6492,6 dm3.

Câu 8: Dưới tác dụng của các chất xúc tác, glucose lên men tạo thành ethanol:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 (1)

Ethanol sinh ra lên men thành acetic acid:

C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O (2)

Giả sử hiệu suất cả quá trình là 60%. Lượng glucose cần dùng để thu được 1 lít acetic acid 1M là

A. 150 gam.

B. 180 gam.

D. 240 gam.

D. 210 gam.

Câu 9: Sodium peroxide (Na2O2), potassium superoxide (KO2) được sử dụng trong bình lặn để hấp thụ khí carbon dioxide và cung cấp khí oxygen cho con người theo các phản ứng sau:

Na2O2 + CO2 → Na2CO3 + O2↑

KO2 + CO2 → K2CO3 + O2↑

Để thể tích khí carbon dioxide hấp thụ bằng thể tích khí oxygen sinh ra cần trộn Na2O2 và KO2 theo tỉ lệ số mol là

A. 1 : 2.

B. 1 : 3.

C. 1 : 4.

D. 3 : 1.

Câu 10: Cho 8,4 gam Fe phản ứng hoàn toàn với lượng dư dung dịch HNO3, thể tích khí NO (đkc) bay ra là (coi NO là sản phẩm khử duy nhất)

A. 2,2400 lít.

B. 3,3600 lít.

C. 3,7185 lít

D. 5,6360 lít

Câu 11: Cân bằng phương trình phản ứng sau:

Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

Câu 12: Cho 10 gam hỗn hợp gồm Al và Fe tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được 8,96 lít khí H2 (đktc). Xác định thành phần phần trăm khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.

Như vậy trên đây là toàn bộ thông tin về Các phương trình oxi hóa khử thường gặp và bài tập áp dụng mà Công ty Luật Minh Khuê muốn gửi đến quý khách mang tính tham khảo. Bài viết liên quan: Phản ứng oxi hóa khử là gì? Ví dụ về phản ứng oxi hóa khử lớp 10?