HOÀN THÀNH PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ

HOÀN THÀNH PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ

LÍ THUYẾT

I. CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ

1. PHƯƠNG PHÁP THĂNG BẰNG ELECTRON

B₁. Xác định số oxi hoá các nguyên tố. Tìm ra nguyên tố có số oxi hoá thay đổi .

B₂. Viết các quá trình làm thay đổi số oxi hoá

Chất có oxi hoá tăng : Chất khử - ne số oxi hoá tăng

Chất có số oxi hoá giảm: Chất oxi hoá + me số oxi hoá giảm

B₃. Xác định hệ số cân bằng sao cho số e cho = số e nhận

B₄. Đưa hệ số cân bằng vào phương trình, đúng chất (Nên đưa hệ số vào bên phải của pt trước) và kiểm tra lại theo trật tự : kim loại – phi kim – hidro – oxi

VD: Lập pt pứ oxh-k sau: Al + HNO₃ Al(NO₃)₃ + N₂O + H₂O.

2. MỘT SỐ VÍ DỤ VẬN DỤNG

DẠNG 1: PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG CÓ MỘT CHẤT OXI HOÁ VÀ MỘT CHẤT KHỬ

Ví dụ 1: Lập phương trình hoá học sau theo phương pháp thăng bằng electron:

Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂

Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.

Vận dụng các quy tắc xác định số oxi hoá :

Fe⁺³ ₂O₃ + C⁺²O → Fe⁰ + C⁺⁴ O₂

Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Trước khi cân bằng mỗi quá trình để thuận tiện cho các phương trình ta nên dùng một kỹ xảo là cân bằng số nguyên tử thuộc 2 vế phương trình sau đó nhân số lượng các nguyên tử với số electron nhường hoặc nhận.

2 Fe⁺³ + 2x 3e → 2 Fe⁰

C⁺² → C⁺⁴ + 2e

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận

1 2 Fe⁺³ + 2x 3e → 2 Fe⁰

3 C⁺² → C⁺⁴ + 2e

Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hoá học

Fe₂O₃ + 3CO → 2 Fe + 3CO₂

Ví dụ 2: Lập phương trình hoá học sau theo phương pháp thăng bằng electron:

MnO₂ + HCl → MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.

Vận dụng các quy tắc xác định số oxi hoá :

Mn⁺⁴ O₂ + HCl^-1 → Mn⁺²Cl₂ + Cl⁰₂ + H₂O

Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Mn⁺⁴ + 2e → Mn⁺²

2 Cl^-1 → Cl₂ + 2e

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận

1 Mn⁺⁴ + 2e → Mn⁺²

1 2 Cl^-1 → Cl₂ + 2e

Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hoá học

MnO₂ + 4 HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

Ví dụ 3: Lập phương trình hoá học sau theo phương pháp thăng bằng electron:

Fe₃O₄ + HNO₃ _loãng → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O

Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.

Fe₃^+8/3O₄ + HN⁺⁵O₃ _loãng → Fe⁺³(NO₃)₃ + N⁺²O + H₂O

Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Điền trước Fe^+8/3 và Fe⁺³ hệ số 3 trước khi cân bằng mỗi quá trình.

3Fe^+8/3 + 3x(3- 8/3) e → 3 Fe⁺³

N⁺⁵ → N⁺² + 3e

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận

3 3Fe^+8/3 + 3x(3- 8/3) e → 3 Fe⁺³

1 N⁺⁵ → N⁺² + 3e

Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hoá học

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ _loãng → 9 Fe(NO₃)₃ + NO + 14 H₂O

Ví dụ 4 : Lập phương trình hoá học sau theo phương pháp thăng bằng electron:

FeSO₄ + K₂Cr₂O₇+ H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + H₂O

Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.

Fe⁺²SO₄ + K₂Cr⁺⁶₂O₇+ H₂SO₄ Fe⁺³₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + Cr⁺³₂(SO₄)₃ + H₂O

Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Điền trước Fe⁺² và Fe⁺³ hệ số 2. Điền trước Cr⁺⁶ và Cr⁺³ hệ số 2 trước khi cân bằng mỗi quá trình.

2Fe⁺² + 2 x 1e → 2 Fe⁺³

2Cr⁺⁶ → 2Cr⁺³ + 2x3e

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận

3 2Fe⁺² → 2 Fe⁺³ + 2 x 1e

1 2 Cr⁺⁶ + 2x3e → 2Cr⁺³

Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hoá học

6FeSO₄ + K₂Cr₂O₇+ 7 H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 7H₂O

Ví dụ 5:Lập phương trình hoá học sau theo phương pháp thăng bằng electron:

Al + Fe₃O₄→Al₂O₃+ Fe

Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.

Al⁰ + Fe₃^+8/3O₄→Al₂⁺³O₃+ Fe⁰

Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Điền trước Fe^+8/3 và Fe⁰ hệ số 3. Điền trước Al⁰ và Al⁺³ hệ số 2 trước khi cân bằng mỗi quá trình.

3Fe^+8/3 + 3 x 8/3e → 3 Fe⁰

2 Al⁰ → 2Al⁺³ + 2x3e

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận

3 3Fe^+8/3 + 3 x 8/3e → 3 Fe⁰

4 2 Al⁰ → 2Al⁺³ + 2x3e

Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hoá học

8 Al + 3Fe₃O₄→4Al₂O₃+ 9Fe

Ví dụ 6:Lập phương trình hoá học sau theo phương pháp thăng bằng electron:

Fe(OH)₂ + O₂ + H₂O → Fe(OH)₃

Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.

Fe⁺²(OH)₂ + O⁰₂ + H₂O → Fe⁺³(O^-2H)₃

Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Điền trước O^-2 hệ số 2. trước khi cân bằng mỗi quá trình.

Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e

O⁰₂ + 2x2e → 2O^{- 2}

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận

4 Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e

1 O⁰₂ + 2x2e → 2O^{- 2}

Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hoá học

4 Fe(OH)₂ + O₂ + 2 H₂O → 4 Fe(OH)₃

Ví dụ 7:Lập phương trình hoá học sau theo phương pháp thăng bằng electron:

KClO₄ + Al → KCl + Al₂O₃

Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.

KCl⁺⁷O₄ + Al⁰ → KCl^-1 + Al⁺³₂O₃

Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Điền trước Al⁰ và Al⁺³ hệ số 2. trước khi cân bằng mỗi quá trình.

2Al⁰ → 2Al⁺³ + 2x3e

Cl⁺⁷ + 8e → Cl^-

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận

4 2Al⁰ → 2Al⁺³ + 2x3e

3 Cl⁺⁷ + 8e → Cl^-

Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hoá học

3 KCl⁺⁷O₄ + 8 Al⁰ → 3 KCl^-1 + 4 Al⁺³₂O₃

Như vậy cân bằng số nguyên tử bằng số ion hoặc số ion bằng số ion trước khi cân bằng các quá trình oxi hoá và quá trình khử giúp người làm thuận tiện hơn rất nhiều lần, cho kết quả nhanh hơn và đỡ phức tạp hơn.

DẠNG 2: PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG TỰ OXI HOÁ VÀ TỰ KHỬ

Ví dụ 1:Lập phương trình hoá học sau theo phương pháp thăng bằng electron:

Cl₂ + NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.

Cl⁰₂ + NaOH → NaCl^-1 + NaCl⁺¹O + H₂O

Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Điền trước Cl^- và Cl⁺ của các quá trình hệ số 2 trước khi cân bằng.

Cl⁰₂ + 2x1e → 2Cl^-

Cl⁰₂ → 2Cl⁺ + 2x 1e

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận

1 Cl⁰₂ + 2x1e → 2Cl^-

1 Cl⁰₂ → 2Cl⁺ + 2x 1e

Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hoá học

2 Cl₂ + 4 NaOH 2 NaCl + 2 NaClO + 2 H₂O

Rút gọn các hệ số để thu được phương trình với hệ số tối giản

Cl₂ + 2 NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

Ví dụ 2:Lập phương trình hoá học sau theo phương pháp thăng bằng electron:

Cl₂ + NaOH → NaCl + NaClO₃ + H₂O

Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.

Cl⁰₂ + NaOH → NaCl^-1 + NaCl⁺⁵O₃ + H₂O

Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Điền trước Cl^- và Cl⁺⁵ của các quá trình hệ số 2 trước khi cân bằng.

Cl⁰₂ + 2x1e → 2Cl^-

Cl⁰₂ → 2Cl⁺⁵ + 2x 5e

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận

5 Cl⁰₂ + 2x1e → 2Cl^-

1 Cl⁰₂ → 2Cl⁺⁵ + 2x 5e

Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hoá học

6 Cl₂ + 12 NaOH → 10 NaCl + 2NaClO₃ + 6 H₂O

Rút gọn các hệ số để thu được phương trình với hệ số tối giản

3 Cl₂ + 6 NaOH → 5 NaCl + NaClO + 3H₂O

DẠNG 3 : PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG CÓ MỘT CHẤT OXI HOÁ VÀ HAI CHẤT KHỬ

Ví dụ 1:Lập phương trình hoá học sau theo phương pháp thăng bằng electron:

FeS₂ + O₂→Fe₂O₃ + SO₂

Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.

Fe⁺²S^-1₂ + O⁰₂→Fe⁺³₂O^-2₃ + S⁺⁴O^-2₂

Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Trước tiên ta viết các quá trình oxi hoá, tổng hợp các quá trình oxi hoá sao cho là số nguyên lần chất khử. Thêm hệ số 2 vào trước Fe⁺²và Fe⁺³, thêm hệ số 4 vào trước S^-2 và S⁺⁴ để được số nguyên lần FeS₂

Quá trình oxi hoá:

2Fe⁺² → 2 Fe⁺³+ 2x1e

4S^-1 → 4 S⁺⁴ + 4x 5e

2 FeS₂ → 2 Fe⁺³ + 4 S⁺⁴ + 22e

Sau đó cân bằng quá trình khử:

Điền hệ số 2 vào trước O^-2 :

O⁰₂ + 2x 2e → 2 O^-2

Tổng hợp 2 quá trình oxi hoá và quá trình khử:

2 FeS₂ → 2 Fe⁺³ + 4 S⁺⁴ + 22e

O⁰₂ + 2x 2e → 2 O^-2

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận

2 2 FeS₂ → 2 Fe⁺³ + 4 S⁺⁴ + 22e

11 O⁰₂ + 2x 2e → 2 O^-2

Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hoá học

4 FeS₂ + 11 O₂→2Fe₂O₃ + 8 SO₂

Ví dụ 2:Lập phương trình hoá học sau theo phương pháp thăng bằng electron:

Fe S₂ + HNO₃→Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + NO₂ + H₂O

Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.

Fe⁺²S^-1₂ + HN⁺⁵O₃ → Fe⁺³(NO₃)₃ + H₂S⁺⁶O₄ + N⁺⁴O₂ + H₂O

Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Trước tiên ta viết các quá trình oxi hoá, tổng hợp các quá trình oxi hoá sao cho là số nguyên lần chất khử. Thêm hệ số 2 vào trước S^-1và S⁺⁶,để được số nguyên lần FeS₂

Quá trình oxi hoá:

Fe⁺² → Fe⁺³+ 1e

2S^-1 → 2 S⁺⁶ + 2x 7e

FeS₂ → Fe⁺³ + 2 S⁺⁴ + 15e

Sau đó cân bằng quá trình khử:

N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴

Tổng hợp 2 quá trình oxi hoá và quá trình khử:

FeS₂ → Fe⁺³ + 2 S⁺⁴ + 15e

N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận

1 FeS₂ → Fe⁺³ + 2 S⁺⁴ + 15e

15 N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴

Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hoá học

Fe S₂ + 18 HNO₃Fe(NO₃)₃ + 2 H₂SO₄ + 15 NO₂ + 7 H₂O

DẠNG 4 : PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG CÓ HAI CHẤT OXI HOÁ VÀ MỘT CHẤT KHỬ

Ví dụ 1: Lập phương trình hoá học sau theo phương pháp thăng bằng electron:

Fe + HNO₃→Fe(NO₃)₃ + NO + NO₂ + H₂O ( tỉ lệ NO:NO₂=1:2)

Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.

Fe⁰ + HN⁺⁵O₃→Fe⁺³(NO₃)₃ + N⁺²O + N⁺⁴O₂ + H₂O

Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Trước tiên ta viết các quá trình khử, tổng hợp các quá trình khử sao cho đúng tỉ lệ với yêu cầu đề bài. Thêm hệ số 2 vào trước N⁺⁴

Quá trình Khử:

N⁺⁵ + 3e → N⁺²

2N⁺⁵ + 2x 1e → 2 N⁺⁴

3N⁺⁵ + 5e → N⁺² + 2 N⁺⁴

Sau đó cân bằng quá trình oxi hoá :

Fe⁰ → Fe⁺³ + 3e

Tổng hợp 2 quá trình oxi hoá và quá trình khử:

3N⁺⁵ + 5e → N⁺² + 2 N⁺⁴

Fe⁰ → Fe⁺³ + 3e

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận

3 3N⁺⁵ + 5e → N⁺² + 2 N⁺⁴

5 Fe⁰ → Fe⁺³ + 3e

Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hoá học

5Fe + 24 HNO₃→5Fe(NO₃)₃ +3NO + 6NO₂ + 12H₂O ( tỉ lệ NO:NO₂=1:2)

II. HOÀN THÀNH PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ

Để viết được các phản ứng oxi hóa khử thì chúng ta cần biết một số chất oxi hóa và một số chất khử thường gặp. Chất oxi hóa sau khi bị khử thì tạo thành chất khử liên hợp (chất khử tương ứng); Cũng như chất khử sau khi bị oxi hóa thì tạo thành chất khử liên hợp (chất khử tương ứng). Ta phải biết các chất khử và chất oxi hóa tương ứng thì mới viết được phản ứng oxi hóa khử.

1. CÁC CHẤT OXI HÓA THƯỜNG GẶP

a. Các hợp chất của mangan: KMnO₄, K₂MnO₄, MnO₂ (MnO₄^-, MnO₄^2-, MnO₂)

- KMnO₄, K₂MnO₄, MnO₂ trong môi trường axit (H⁺) thường bị khử thành muối Mn²⁺

VD: 2KMnO₄ + 10FeSO₄ + 8H₂SO₄ →2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 8H₂O

2KMnO₄ + 5KNO₂ + 3H₂SO₄→ 2MnSO₄ + 5KNO₃ + K₂SO₄ + 3H₂O

K₂MnO₄ + 4FeSO₄ + 4H₂SO₄→ MnSO₄ + 2Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 4H₂O

MnO₂ + 4HCl(đ) → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

MnO₂ + 2FeSO₄ + 2H₂SO₄→MnSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O

2KMnO₄ + 10NaCl + 8H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5Cl₂ + K₂SO 4 + 5Na₂SO₄ + 8H₂O

- KMnO₄ trong môi trường trung tính (H₂O) thường bị khử thành mangan đioxit (MnO₂)

VD: 2KMnO₄ + 4K₂SO₃ + H₂O → MnO₂ + K₂SO₄ + KOH

2KMnO₄ + 3MnSO₄ + 2H₂O → 5MnO₂ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄

2KMnO₄ + 3H₂O₂ → 2MnO₂ + 3O₂ + 2KOH + 2H₂O

- KMnO₄ trong môi trường bazơ (OH-) thường bị khử tạo K₂MnO₄

VD: 2KMnO₄ + K₂SO₃ + 2KOH → 2K₂MnO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Lưu ý:

- KMnO₄ trong môi trường axit (thường là H₂SO₄) có tính oxi hóa rất mạnh, nên nó dễ bị mất màu tím bởi nhiều chất khử như: Fe₂+; FeO; Fe₃O₄; SO₂; SO₃^2-; H₂S; S^2-; NaCl; HCl; KBr, HBr, HI; KI; Cl^-; Br^-; I^-; NO₂^-; Anken; Ankin; Ankađien; Aren đồng đẳng benzen; …

- KMnO₄ có thể đóng vai trò chất oxi hóa trong môi trường axit (H⁺), bazơ (OH^-) hoặc trung tính (H₂O). Còn K₂MnO₄, MnO₂ chỉ có thể đóng vai trò chất oxi hóa trong môi trường axit

b. Hợp chất của crom: K₂Cr₂O₇; K₂CrO₄ (Cr₂O₇^2-; CrO₄^2-)

- K₂Cr₂O₇ (Kali đicromat; Kali bicromat), K₂CrO₄ (Kali cromat) trong môi trường axit (H⁺) thường bị khử thành muối crom (III) (Cr³⁺)

VD: K₂Cr₂O₇ + 6FeSO₄ + 7H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 3Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

K₂Cr₂O₇ + 3K₂SO₃ + 4H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 4K₂SO₄ + 4H₂O

- Trong môi trường trung tính, muối cromat (CrO₄^2-) thường bị khử tạo crom (III) hiđroxit (Cr(OH)₃)

VD: 2KCrO₄ + 3(NH₄)₂S + 2H₂O → 2Cr(OH)₃ + 3S + 6NH₃ + 4KOH

c. Axit nitric (HNO₃), muối nitrat trong môi trường axit (NO^3-/H⁺)

- HNO₃ đậm đặc thường bị khử tạo khí màu nâu nitơ đioxit NO₂. Các chất khử thường bị HNO₃ oxi hóa là: các kim loại, các oxit kim loại có số oxi hóa trung gian (FeO, Fe₃O₄), một số phi kim (C, S, P), một số hợp chất của phi kim có số oxi hóa thấp nhất hay trung gian (H₂S, SO₂, SO₃^2-, HI), một số hợp chất của kim loại trong đó kim loại có số oxi hóa trung gian (Fe²⁺, Fe(OH)₂)

VD: Fe + 6HNO₃ (đ, nóng) → Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

FeO + 4HNO₃(đ) → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O

Fe₃O₄ + 10HNO₃(đ) → 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O

Fe(OH)₂ + 4HNO₃(đ) → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 3H₂O

C + 4HNO₃(đ) → CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

S + 6HNO₃(đ) → H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

P + 5HNO₃(đ) → H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

Al + 6HNO₃(đ, nóng) → Al(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

- HNO₃ loãng thường bị khử thành NO (khí nitơ oxit). Các chất khử thường gặp là: các kim loại, các oxit kim loại hay hợp chất kim loại có số oxi hóa trung gian (FeO, Fe(OH)₂, Fe₃O₄, Fe²⁺), một số phi kim (S, C, P), một số hợp chất của phi kim trong đó phi kim có số oxi hoá thấp nhất hoặc có số oxi hóa trung gian (NO₂^-, SO₃ ).

VD: 3Fe(OH)₂ + 10HNO₃(l) → 3Fe(NO₃)₃ + NO + 8H₂O

3FeO + 10HNO₃(l) → 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

3Fe₃O₄ + 28HNO₃(l) → 9Fe(NO₃)₃ + NO + 14H₂O

Cr + 4HNO₃(l) → Cr(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

3P + 5HNO₃(l) + 2H₂O → 3H₃PO₄ + 5NO

- Muối nitrat trong môi trường axit (NO^3-/H⁺) giống như HNO₃ loãng, nên nó oxi hóa được các kim loại tạo muối, NO₃^- bị khử tạo khí NO, đồng thời có sự tạo nước (H₂O)

VD: 3Cu + 2NaNO₃ + 8HCl → 3CuCl₂ + 2NO + 2NaCl + 4H₂O

3Cu + Cu(NO₃)₂ + 8HCl → 4CuCl₂ + 2NO + 4H₂O

- Ba kim loại sắt (Fe), nhôm (Al) và crom (Cr) không bị hòa tan trong dung dịch axit nitric đậm đặc nguội (HNO3 đ, nguội) cũng như trong dung dịch axit sunfuric đậm đặc nguội (H2SO4 đ, nguội) (bị thụ động hóa, bị trơ).

- Các kim loại mạnh như magie (Mg), nhôm (Al), kẽm (Zn) không những khử HNO₃ tạo NO₂, NO, mà có thể tạo N₂O, N₂, NH₄NO₃. Dung dịch HNO₃ càng loãng thì bị khử tạo hợp chất của N hay đơn chất của N có số oxi hóa càng thấp.

VD: 8Al + 30HNO₃(khá loãng) → 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

10Al + 36HNO₃(rất loãng) → 10Al(NO₃)₃ + 3N₂ + 18H₂O

8Al + 30HNO₃(quá loãng) → 8Al(NO₃)₃ + 3NH₄NO₃ + 9H₂O

Lưu ý: - thường bài tập không viết rõ là khá loãng, rất loãng, quá loãng mà chỉ viết loãng. Nếu đề viết loãng mà tạo sản phẩm khử N₂O, N₂, NH₄NO₃ thì ta vẫn viết phản ứng bình thường như trên chứ không được nói là không thể tạo ra N₂O, N₂, NH₄NO₃

- Một kim loại tác dụng dung dịch HNO₃ tạo các khí khác nhau, tổng quát mỗi khí ứng với một phản ứng riêng. Chỉ khi nào biết tỉ lệ số mol các khí này thì mới viết chung các khí trong cùng một phản ứng với tỉ lệ số mol khí tương ứng.

d. Axit sunfuric đậm đặc nóng, H₂SO₄(đ, nóng)

- H₂SO₄(đ, nóng) thường bị khử tạo khí SO₂. Các chất khử thường tác dụng với H₂SO₄(đ, nóng) là: các kim loại, các hợp chất của kim loại số oxi hóa trung gian (như FeO, Fe₃O₄), một số phi kim (như C, S, P), một số hợp chất của phi kim (như HI, HBr, H₂S)

VD: 2Fe + 6H₂SO₄(đ, nóng) → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

2FeO + 4H₂SO₄(đ, nóng) → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4H₂O

2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄(đ, nóng) → 3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 10H₂O

Fe₂O₃ + 3H₂SO₄(đ, nóng) → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O (phản ứng trao đổi)

S + 2H₂SO₄(đ, nóng) → 3SO₂ + 2H₂O

C + 2H₂SO₄(đ, nóng) → CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

2P + 5H₂SO₄(đ, nóng) → 2H₃PO₄ + 5SO₂ +2H₂O

2HBr + H₂SO₄(đ, nóng) → Br₂ + SO₂ + 2H₂O

- Các kim loại mạnh như Mg, Al, Zn không những khử H₂SO₄ đậm đặc, nóng thành SO₂ mà còn thành S, H₂S. H₂SO₄ đậm đặc nhưng nếu loãng bớt thì sẽ bị khử tạo lưu huỳnh (S) hay hợp chất của lưu huỳnh có số oxi hóa thấp hơn (H₂S). Nguyên nhân của tính chất trên là do kim loại mạnh nên dễ cho điện tử (để H₂SO₄ nhận nhiều điện tử) và do H₂SO₄ ít đậm đặc nên nó không oxi hóa tiếp S, H₂S.

VD: 2Al + 6H₂SO₄(đ, nóng) → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

8Al + 15H₂SO₄(hơi đặc, nóng) → 4Al₂(SO₄)₃ + 3H₂S + 12H₂O

2Al + 3H₂SO₄(loãng) → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

- Khác với HNO₃, dung dịch H₂SO₄ loãng là a xit thông thường (tác nhân oxi hóa là H⁺), chỉ dung dịch H₂SO₄ đậm đặc, nóng mới là axit có tính oxi hóa mạnh (tác nhân oxi hóa là SO₄^2-). Trong khi dung dịch HNO₃ kể cả đậm đặc lẫn loãng đều là axit có tính o xi hóa mạnh (tác nhân oxi hóa là NO₃^-)

2. CÁC CHẤT KHỬ THƯỜNG GẶP

a. Kim loại

- Tất cả kim loại đều là chất khử. Kim loại bị khử tạo thành hợp chất của kim loại trong đó kim loại có số oxi hóa dương. Phản ứng nào có kim loại tham gia thì đó là phản ứng oxi hóa khử và kim loại luôn luôn đóng vai trò chất khử. Kim loại có thể khử các phi kim, axit thông thường, nước, axit có tính oxi hóa mạnh, muối của kim loại yếu hơn, oxit của kim loại yếu hơn, dung dịch kiềm,…

- Kim loại khử phi kim (F₂, Cl₂, Br₂, I₂, O₂, S, N₂, P, C, Si, H₂) tạo muối hay oxit

VD: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Fe + S → FeS

3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄

- Kim loại khử ion H⁺ của axit thông thường, tạo muối và khí hiđro.

Kim loại đứng trước H trong dãy thế điện hoá khử được ion H+ của axit thông thường tạo khí hiđro (H₂), còn kim loại bị oxi hoá tạo muối: K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Pt Au

VD: Fe + H₂SO₄(l) → FeSO₄ + H₂

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

Cu + HCl → không phản ứng

- Kim loại kiềm, kiềm thổ khử được nước ở nhiệt độ thường, tạo hiđroxit kim loại và khí hiđro.

Kim loại kiềm: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Kim loại kiềm thổ: Ca, Sr, Ba, Ra

VD: Na + H2O → NaOH + ½ H₂

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

- Kim loại (trừ vàng, bạch kim) khử được axit có tính oxi hoá mạnh [HNO₃, H₂SO₄(đặc, nóng)] tạo muối, khí NO₂, NO hay SO₂ và H₂O.

- Kim loại mạnh (trừ kim loại kiềm, kiềm thổ) khử được ion kim loại yếu hơn trong dung dịch muối.

K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Pt Au

- Các kim loại có oxit lưỡng tính (trừ Cr, gồm Al, Zn, Be, Sn, Pb) khử được dung dịch kiềm, tạo muối và khí hiđro.

b. Hợp chất của kim loại trong đó kim loại có số oxi hóa trung gian, mà thường gặp là Fe(II) [như FeO, Fe(OH)₂, FeSO₄, FeCl₂, Fe(NO₃)₂, Fe₂+, FeS, FeS₂], Fe₃O₄, Cr(II), Cu₂O. Các chất khử này bị oxi hóa tạo thành hợp chất của kim loại đó có số oxi hóa cao hơn.

VD: 2FeO + 1/2O₂ → Fe₂O₃

3FeO + 10HNO₃(l) → 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

4Fe(OH)₂ + O₂ → 2Fe₂O₃ + 4H₂O

3Fe(OH)₂ + 10HNO₃(l) → 3Fe(NO₃)₃ + NO + 8H₂O

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

FeCO₃ + 4HNO₃(đ) → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + CO₂ + 2H₂O

FeS₂ + 18HNO₃(đ) → Fe(NO₃)₃ + 2H₂SO₄ + 15NO₂ + 7H₂O

2FeS₂ + 14H₂SO₄(đ, nóng) → Fe₂(SO₄)₃ + 15SO₂ + 14H₂O

c. Một số phi kim, như H₂, C, S, P, Si, N₂, Cl₂. Các phi kim này bị oxi hóa tạo thành hợp chất của phi kim, trong đó phi kim có số oxi hóa dương. Các chất oxi hóa thường dùng để oxi hóa các phi kim là oxit kim loại, oxi, HNO₃, H₂SO₄(đặc, nóng).

d. Một số hợp chất của phi kim, trong đó phi kim có số oxi hóa trung gian, như CO, NO, NO₂, NO₂⁻, SO₂, SO₃²⁻, Na₂S₂O₃, FeS₂, P₂O₃, C₂H₄, C₂H₂,…Các hợp chất này bị oxi hóa tạo thành hợp chất của phi kim trong đó phi kim có số oxi hóa cao hơn.

e. Các hợp chất của phi kim, trong đó phi kim có số oxi hóa thấp nhất (cực tiểu), như X⁻ (Cl⁻, Br⁻, I⁻, HCl, HBr, HI), S²⁻, H₂S, NH₃, PH₃, CH₄, NaH, CaH₂, …Các hợp chất bị oxi hóa tạo phi kim đơn chất hay hợp chất của phi kim có số oxi hóa cao hơn.

Lưu ý: - Phân tử nào chỉ cần chứa một nguyên tố có số oxi hóa giảm sau phản ứng thì có thể kết luận phân tử đó là chất oxi hóa; Cũng phân tử nào chỉ cần chứa một nguyên tố có số oxi hóa tăng sau phản ứng thì có thể kết luận phân tử chất đó là chất khử.

- Nguyên tố nào có số oxi hóa tối đa (trong hợp chất) nếu tham gia phản ứng oxi hóa khử thì nguyên tố này chỉ có thể đóng vai trò chất oxi hóa, vì số oxi hóa của nguyên tố này chỉ có thể giảm, chứ không tăng được nữa.

VD: Fe³⁺ ; KMnO₄ ; K₂Cr₂O₇ ; HNO₃ ; H₂SO₄(đ, nóng) ; CuO ; H⁺ ; Ag⁺ ; Au³⁺ ; Zn²⁺

- Nguyên tố nào có số oxi hóa thấp nhất (trong đơn chất kim loại, trong hợp chất của phi kim) nếu tham gia phản ứng oxi hóa khử thì sẽ đóng vai trò chất khử, vì số oxi hóa của nguyên tố này chỉ có thể tăng chứ không giảm được nữa.

VD: Tất cả các kim loại, như: Na ; Mg ; Al ; Ag ; Hg ; Au ; Các hợp chất của phi kim,

như: X⁻ (F⁻, Cl⁻ , Br⁻ , I⁻) ; HCl ; HBr ; HI ; H₂S ; S²⁻; H⁻ ; NaH ; CaH₂ ; NH₃ ; PH₃ ; CH₄; SiH₄ ; O²⁻.

- Còn nguyên tố nào có số oxi hóa trung gian (trong đơn chất phi kim, các hợp chất của kim loại hay phi kim trong đó kim loại hay phi kim có số oxi hóa trung gian) nếu tham gia phản ứng oxi hóa khử thì tùy trường hợp (tùy theo tác chất mà chúng phản ứng) mà có thể đóng vai trò chất oxi hóa hoặc đóng vai trò chất khử.

VD: H₂ ; C ; Si ; O₂ ; S ; Cl₂ ; Br₂ ; I₂ ; Fe²⁺; FeO ; Fe₃O₄ ; FeCl₂ ; FeSO₄ ; Cu₂O ; SO₂ ;Na₂S₂O₃ ; NO₂.

- Có phân tử mà trong phân tử có chứa cả nguyên tố có oxi hóa cao nhất lẫn nguyên tố có số oxi hóa thấp nhất, do đó tùy trường hợp mà phân tử này hoặc là chất oxi hóa hoặc là chất khử hoặc là chất trao đổi (không là chất oxi hóa, không là chất khử).

VD: HCl, H₂S, KMnO₄, K₂Cr₂O₇, Fe₂O₃, KClO₃

CÂU HỎI

Câu 1: Tổng hệ số (các số nguyên, tối giản) của tất cả các chất trong phương trình phản ứng giữa Cu với dung dịch HNO₃ đặc, nóng là

A. 10. B. 9. C. 8. D. 11.

Câu 2: Trong phản ứng đốt cháy CuFeS2 tạo ra sản phẩm CuO, Fe₂O₃ và SO₂ thì một phân tử CuFeS₂ sẽ

A. nhận 13 electron. B. nhận 12 electron.

C. nhường 13 electron. D. nhường 12 electron.

Câu 3: Cho phương trình hoá học: Fe₃O₄ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NxOy + H₂O

Sau khi cân bằng phương trình hoá học trên với hệ số của các chất là những số nguyên, tối giản thì hệ số của HNO₃ là

A. 23x - 9y. B. 45x - 18y. C. 13x - 9y. D. 46x - 18y.

Câu 4: Thực hiện các thí nghiệm sau:

(I) Sục khí SO₂ vào dung dịch KMnO₄. (II) Sục khí SO₂ vào dung dịch H₂S.

(III) Sục hỗn hợp khí NO₂ và O₂ vào nước. (IV) Cho MnO₂ vào dung dịch HCl đặc, nóng.

(V) Cho Fe₂O₃ vào dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng. (VI) Cho SiO₂ vào dung dịch HF.

Số thí nghiệm có phản ứng oxi hoá - khử xảy ra là

A. 3. B. 6. C. 4. D. 5.

Câu 5: Cho các phản ứng sau:

a) FeO + HNO₃ (đặc, nóng) → b) FeS + H₂SO₄ (đặc, nóng) →

c) Al₂O₃ + HNO₃ (đặc, nóng) → d) Cu + dung dịch FeCl₃ →

e) CH₃CHO + H₂ f) glucozơ + AgNO₃ trong dung dịch NH₃ →

g) C₂H₄ + Br₂ → h) Glixerol + Cu(OH)₂ →

Dãy gồm các phản ứng đều thuộc loại phản ứng oxi hóa - khử là:

A. a, b, c, d, e, h. B. a, b, c, d, e, g. C. a, b, d, e, f, h. D. a, b, d, e, f, g.

Câu 6: Cho dãy các chất: FeO, Fe(OH)₂, FeSO₄, Fe₃O₄, Fe₂(SO₄)₃, Fe₂O₃. Số chất trong dãy bị oxi hóa khi tác dụng với dung dịch HNO₃ đặc, nóng là

A. 3. B. 5. C. 4 D. 6.

Câu 7: Cho từng chất: Fe, FeO, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃, Fe₃O₄, Fe₂O₃, Fe(NO₃)₂, Fe(NO₃)₃, FeSO₄, Fe₂(SO₄)₃, FeCO₃ lần lượt phản ứng với HNO₃ đặc, nóng. Số phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hoá - khử là

A. 5. B. 6. C. 7. D. 8.

Câu 8: Trong phản ứng: K₂Cr₂O₇ + HCl → CrCl₃ + Cl₂ + KCl + H₂O

Số phân tử HCl đóng vai trò chất khử bằng k lần tổng số phân tử HCl tham gia phản ứng. Giá trị

của k là

A. 1/7. B. 4/7. C. 3/7. D. 3/14.

Câu 9: Cho dung dịch X chứa KMnO₄ và H₂SO₄ (loãng) lần lượt vào các dung dịch: FeCl₂, FeSO₄, CuSO₄, MgSO₄, H₂S, HCl (đặc). Số trường hợp có xảy ra phản ứng oxi hoá - khử là

A. 5. B. 4. C. 6. D. 3.

Câu 10: Cho phản ứng:

Na₂SO₃ + KMnO₄ + NaHSO₄ → Na₂SO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O.

Tổng hệ số của các chất (là những số nguyên, tối giản) trong phương trình phản ứng là

A. 27. B. 47. C. 31. D. 23.

Câu 11: Dãy gồm các kim loại đều tác dụng được với dung dịch HCl nhưng không tác dụng với dung dịch HNO₃ đặc, nguội là:

A. Cu, Fe, Al. B. Fe, Al, Cr. C. Cu, Pb, Ag. D. Fe, Mg, Al.

Câu 12: Cho các chất: KBr, S, SiO₂, P, Na₃PO₄, FeO, Cu và Fe₂O₃. Trong các chất trên, số chất có thể bị oxi hóa bởi dung dịch axit H₂SO₄ đặc, nóng là

A. 4. B. 5. C. 7. D. 6.

Câu 13: Thực hiện các thí nghiệm với hỗn hợp bột gồm Ag và Cu (hỗn hợp X):

(a) Cho X vào bình chứa một lượng dư khí O₃ (ở điều kiện thường).

(b) Cho X vào một lượng dư dung dịch HNO₃ (đặc).

(d) Cho X vào một lượng dư dung dịch FeCl₃.

Thí nghiệm mà Cu bị oxi hoá còn Ag không bị oxi hoá là

A. (c). B. (a). C. (d). D. (b).

Câu 14: Dãy chất nào sau đây đều thể hiện tính oxi hóa khi phản ứng với SO₂?

A. Dung dịch BaCl₂, CaO, nước brom. B. Dung dịch NaOH, O₂, dung dịch KMnO₄.

C. O₂, nước brom, dung dịch KMnO₄. D. H₂S, O₂, nước brom.

Câu 15: Cho các chất riêng biệt sau: FeSO₄, AgNO₃, Na₂SO₃, H₂S, HI, Fe₃O₄, Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng. Số trường hợp xảy ra phản ứng oxi hoá - khử là

A. 6. B. 3. C. 4. D. 5.

Câu 16: Cho các chất sau: FeCO₃, Fe₃O₄, FeS, Fe(OH)₂. Nếu hoà tan cùng số mol mỗi chất vào dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng (dư) thì chất tạo ra số mol khí lớn nhất là

A. Fe₃O₄. B. Fe(OH)₂. C. FeS. D. FeCO₃.

Câu 17.Câu 42-B₁₂-359: Cho phương trình hóa học (với a, b, c, d là các hệ số):

aFeSO₄ + bCl₂ → cFe₂(SO₄)₃ + dFeCl₃

Tỉ lệ a : c là

A. 4 : 1. B. 3 : 2. C. 2 : 1. D. 3 : 1.

Câu 18: Hoà tan Au bằng nước cường toan thì sản phẩm khử là NO; hoà tan Ag trong dung dịch HNO₃ đặc thì sản phẩm khử là NO₂. Để số mol NO₂ bằng số mol NO thì tỉ lệ số mol Ag và Au tương ứng là

A. 1 : 2. B. 3 : 1. C. 1 : 1. D. 1 : 3.

Câu 19. Câu 29-CD₁₂-169: Cho phản ứng hóa học: Cl₂+ KOH → KCl + KClO₃ + H₂O

Tỉ lệ giữa số nguyên tử clo đóng vai trò chất oxi hóa và số nguyên tử clo đóng vai trò chất khử

trong phương trình hóa học của phản ứng đã cho tương ứng là

A. 1 : 5. B. 5 : 1. C. 3 : 1. D. 1 : 3.

Câu 20: Tiến hành các thí nghiệm sau:

(a) Sục khí etilen vào dung dịch KMnO₄ loãng.

(b) Cho hơi ancol etylic đi qua bột CuO nung nóng.

(d) Cho dung dịch glucozơ vào dung dịch AgNO₃ trong NH₃ dư, đun nóng.

(e) Cho Fe₂O₃ vào dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng.

Trong các thí nghiệm trên, số thí nghiệm có xảy ra phản ứng oxi hóa - khử là

A. 3. B. 4. C. 2. D. 5.

Câu 21: Cho phương trình phản ứng aAl + bHNO₃ → cAl(NO₃)₃ + dNO + eH₂O

Tỉ lệ a: b là

A. 1 : 3 B. 2 : 3 C. 2 : 5 D. 1 : 4

Câu 22: Cho phương trình phản ứng

aFeSO₄ + bK₂Cr₂O₇ + cH₂SO₄ → dFe₂(SO₄)₃ + eK₂SO₄ + fCr₂(SO₄)₃ + gH₂O

Tỉ lệ a : b là

A. 6 : 1. B. 2 : 3. C. 3 : 2. D. 1 : 6.

Câu 23: Cho phản ứng: FeO + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O.

Trong phương trình của phản ứng trên, khi hệ số của FeO là 3 thì hệ số của HNO₃ là

A. 6. B. 8. C. 4. D. 10.

Câu 24: Cho các phương trình phản ứng:

(a) 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃. (b) NaOH + HCl → NaCl + H₂O.

Trong các phản ứng trên, số phản ứng oxi hóa - khử là

A. 3. B. 2. C. 4. D. 1.

HOÀN THÀNH PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ

Bài viết gợi ý:

1. lý thuyết về oxi và lưu huỳnh

2. Phương pháp giải bài tập chương nguyên tử

3. Cân bằng hóa học

4. Tốc độ phản ứng

5. Ứng dụng và sản xuất axit sunfuric - oleum

6. Axit sunfuric đặc

7. Axit sunfuric loãng và muối sunfat