Giáo án Bài 12: Phản ứng oxy hóa khử và ứng dụng trong cuộc sống Hóa học 10 Chân trời sáng tạo

Trường THPT ………….

Tổ: …………………..

Họ và tên giáo viên

BÀI 12: PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ

VÀ ỨNG DỤNG TRONG CUỘC SỐNG

Tuần:

Tiết:

Ngày soạn:

Thời gian thực hiện: 3 tiết

CÂU HỎI KHỞI ĐỘNG

Thiết bị thử nồng độ cồn của cảnh sát giao thông được minh họa như hình bên dưới. em hãy cho biết nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi màu sắc của thiết bị và cho biết đó là phản ứng gì?

DỰ KIẾN CÂU TRẢ LỜI

Nếu trong hơi thở của tài xế có hơi cồn (ethanol) thì sẽ xảy ra phản ứng hóa học làm thay đổi màu sắc từ màu da cam sang màu xanh. Phản ứng này là phản ứng oxi hóa khử.

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN

HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập

Yêu cầu học sinh hoạt động cá nhân trả lời câu hỏi khởi động.

Nhận nhiệm vụ.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

Theo dõi và hỗ trợ cho HS.

Suy nghĩ và trả lời câu hỏi.

Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận

Yêu cầu đại diện một học sinh báo cáo kết quả.

Báo cáo sản phẩm.

Bước 4: Kết luận và nhận định

Nhận xét và dẫn dắt vào bài:

Trong cuộc sống cũng như trong tự nhiên có nhiều hiện tượng mà nguyên nhân chính là do phản ứng oxi hoá - khử gây ra. Vậy phản ứng oxi hoá – khử là gì? Chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết trong bài học ngày hôm nay.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Câu 1: Quan sát Hình 12.1 – SGK Hoá 10, hãy viết quá trình nhường và nhận electron trong phản ứng giữa magnesium và oxygen.

Câu 2: Quan sát hình 12.2a – SGK Hoá 10, hydrogen cháy trong chlorine với ngọn lửa sáng, tạo hợp chất hydrogen chloride (HCl). Nếu cặp electron chung trong hợp chất cộng hóa trị HCl lệch hẳn về phía nguyên tử Cl (Hình 12.2b), hãy xác định điện tích của các nguyên tử trong phân tử HCl.

Kết luận: Số oxi hóa của một nguyên tử trong phân tử là …………………………. nguyên tố đó nếu giả định cặp electron chung thuộc hẳn về nguyê tử của nguyên tố có độ âm điện lớn hơn.

Câu 3: Nêu điểm khác nhau giữa kí hiệu số oxi hóa và kí hiệu điện tích của ion M trong hình sau:

Câu 4: Dự đoán số oxi hóa của các nguyên tử trong nhóm IA, IIA, IIIA trong các hợp chất. Giải thích.

Luyện tập: Hãy xác định số oxi hóa của các nguyên tử trong các đơn chất, hợp chất và ion sau: Zn, H₂, Cl^-, O^2-, S^2-, HSO₄^-, Na₂S₂O₃, KNO₃.

Vận dụng: Magnetite là khoáng vật sắt từ có hàm lượng sắt cao nhất được dùng trong ngành luyện gang, thép, với công thức hóa học là Fe₃O₄. Hãy xác định số oxi hóa của nguyên tử Fe trong hợp chất trên.

DỰ KIẾN ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Câu 1: Quá trình nhường electron: Mg → Mg²⁺ + 2e.

Quá trình nhận electron: O₂ + 4e → 2O^2-.

Câu 2: Nếu cặp electron chung trong hợp chất cộng hóa trị HCl lệch hẳn về phía nguyên tử Cl khi đó có thể coi Cl nhận 1 electron và H nhường 1 electron ⇒ Cl mang điện tích 1- và H mang điện tích 1+.

Kết luận: Số oxi hóa của một nguyên tử trong phân tử là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó nếu giả định cặp electron chung thuộc hẳn về nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện lớn hơn

Câu 3: Kí hiệu số oxi hóa: dấu viết trước, số viết sau.

Kí hiệu điện tích ion: số viết trước, dấu viết sau.

Câu 4: Các nguyên tử trong nhóm IA, IIA, IIIA dễ dàng nhường đi 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng. Dự đoán, số oxi hóa của các nguyên tử trong nhóm IA, IIA, IIIA trong các hợp chất lần lượt là +1; +2; +3.

Luyện tập:

- Với các đơn chất:

- Với các ion đơn nguyên tử: Số oxi hóa của nguyên tử Cl, O, S trong Cl^‑, O^2-, S^2- lần lượt bằng -1; -2; -2.

- Với ion đa nguyên tử: HSO₄^-

+ Số oxi hóa của H là +1, của O là -2

+ Số oxi hóa của S là x ta có: 1.(+1) + 1.x + 4.(-2) = -1 ⇒ x = +6

- Với các phân tử hợp chất:

+ Xét phân tử Na₂S₂O₃:

Số oxi hóa của Na là +1; số oxi hóa của O là -2

Số oxi hóa của S là x ta có: 2.(+1) + 2.x + 3.(-2) = 0 ⇒ x = +2

+ Xét phân tử KNO₃:

Số oxi hóa của K là +1; số oxi hóa của O là -2

Số oxi hóa của N là x ta có: 1.(+1) + 1.x + 3.(-2) = 0 ⇒ x = +5

Vận dụng:

Gọi số oxi hóa của Fe là x ta có:

3.x + 4. (-2) = 0 ⇒ x =

Vậy số oxi hóa của Fe trong Fe₃O₄ là .

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN

HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập

Chia lớp thành 6 nhóm

Yêu cầu học sinh thảo luận và trả lời câu hỏi trong phiếu học tập số 1.

Nhận nhiệm vụ.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

Theo dõi và hỗ trợ cho nhóm HS.

Thảo luận và ghi câu trả lời vào PHT.

Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận

Yêu cầu đại diện một số nhóm báo cáo kết quả PHT số 1.

Báo cáo sản phẩm thảo luận của nhóm.

Bước 4: Kết luận và nhận định

Nhận xét và chốt kiến thức.

Nhận xét sản phẩm của nhóm khác.

Kiến thức trọng tâm

- Số oxi hóa của một nguyên tử trong phân tử là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó nếu giả định cặp electron chung thuộc hẳn về nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện lớn hơn.

- Số oxi hóa của nguyên tử một nguyên tố là một số đại số được gán cho nguyên tử của nguyên tố đó và thường được xác định theo các quy tắc sau:

Quy tắc 1: Số oxi hóa của nguyên tử trong các đơn chất bằng 0.

Quy tắc 2: Trong một phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng 0.

Quy tắc 3: Trong các ion, số oxi hóa của nguyên tử (đối với ion đơn nguyên tử) hay tổng số oxi hóa các nguyên tử (đối với các ion đa nguyên tử) bằng điện tích của ion đó.

Quy tắc 4: Trong đa số các hợp chất, số oxi hóa của hydrogen là +1, trừ các hydride kim loại như NaH, CaH₂ …. Số oxi hóa của oxygen bằng -2, trừ OF₂ và các peroxide; superoxide (như H₂O₂; Na₂O₂; KO₂ …). Kim loại kiềm (nhóm IA) luôn có số oxi hóa + 1; kim loại kiềm thổ (nhóm IIA) có số oxi hóa +2. Nhôm có số oxi hóa +3. Số oxi hóa của các nguyên tử nguyên tố fluorine trong các hợp chất bằng -1.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

☞ Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu về phản ứng oxi hóa – khử

Thí nghiệm 1: Phản ứng oxi hóa kim loại bằng dung dịch acid

Tiến hành: Thả vài mẫu kẽm vào ống nghiệm, sau đó cho vào ống nghiệm 2 – 3 ml dung dịch H₂SO₄.

Thí nghiệm 2: Phản ứng oxi hóa kim loại bằng dung dịch muối

Tiến hành: Thả dây kẽm (Zn) vào cốc chứa dung dịch CuSO₄ 0,5M

Câu 1: Viết các phương trình hóa học xảy ở cả 2 thí nghiệm trên. Xác định số oxi hóa của nguyên tố Zn, Cu, H trong các phản ứng trên.

Câu 2: Hãy nhận xét và giải thích sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử trong chất oxi hóa và chất khử trước và sau phản ứng?

Câu 3: Hoàn thành bảng sau:

☞ Tìm hiểu về phản ứng oxi hóa – khử

Câu 4: Khi chlorine tác dụng với dung dịch sodium chloride theo phương trình sau:

Làm thế nào để biết một phản ứng là phản ứng oxi hóa – khử?

Kết luận: Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học, trong đó có sự …..… giữa các chất phản ứng hay có sự thay đổi ……… của một số nguyên tử trong phân tử. Trong phản ứng oxi hóa – khử luôn xảy ra đồng thời quá trình …… và quá trình ……

Luyện tập: Hãy nêu 3 ví dụ về phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử và 3 ví dụ về phản ứng không có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử.

TRẢ LỜI PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

☞ Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu về phản ứng oxi hóa – khử

Câu 1:

Câu 2:

Thí nghiệm 1:

- Zn số oxi hóa tăng từ 0 đến +2; nhường electron → chất khử

- H(H₂SO₄) số oxi hóa giảm từ +1 về 0; nhận electron → chất oxi hóa

Thí nghiệm 2:

- Zn số oxi hóa tăng từ 0 đến +2; nhường electron → chất khử

- Cu(CuSO₄) số oxi hóa giảm từ +2 về 0; nhận electron → chất oxi hóa

Câu 3: Hoàn thành bảng sau:

☞ Tìm hiểu về phản ứng oxi hóa – khử

Câu 4: Dấu hiệu để nhận biết phản ứng oxi hóa – khử là có sự thay đối số oxi hóa của một số nguyên tử trước và sau phản ứng.

Kết luận: Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học, trong đó có sự chuyển dịch electron giữa các chất phản ứng hay có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tử trong phân tử. Trong phản ứng oxi hóa – khử luôn xảy ra đồng thời quá trình oxi hóa và quá trình khử.

Luyện tập:

3 ví dụ về phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử:

3 ví dụ về phản ứng không có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN

HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập

Chia lớp thành 6 nhóm.

Yêu cầu học sinh thảo luận và trả lời câu hỏi trong phiếu học tập số 2.

Nhận nhiệm vụ.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

Theo dõi và hỗ trợ cho nhóm HS.

Thảo luận và ghi câu trả lời vào PHT.

Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận

Yêu cầu đại diện một số nhóm báo cáo kết quả phiếu học tập số 2.

Báo cáo sản phẩm thảo luận của nhóm.

Bước 4: Kết luận và nhận định

Nhận xét và chốt kiến thức.

Nhận xét sản phẩm của nhóm khác.

Kiến thức trọng tâm

- Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học trong đó có sự chuyển dịch electron giữa các chất phản ứng hay phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tử trong phân tử.

- Chất khử (hay chất bị oxi hóa) là chất nhường electron hay chất có số oxi hóa tăng lên sau phản ứng.

- Chất oxi hóa (hay chất bị khử) là chất nhận electron hay chất có số oxi hóa giảm xuống sau phản ứng.

- Quá trình oxi hóa (sự oxi hóa) là quá trình nhường electron.

- Quá trình khử (sự khử) là quá trình nhận electron.

- Trong phản ứng oxi hóa – khử luôn xảy ra đồng thời sự oxi hóa và sự khử.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3

Lập phương trình hóa học của các phản ứng oxi hóa – khử sau, xác định vai trò của các chất tham gia phản ứng:

1. KMnO₄ + HCl → KCl + MnCl₂ + Cl₂↑ + H₂O
2. NH₃ + Br₂ → N₂↑ + HBr
3. NH₃ + CuO Cu + N₂↑ + H₂O
4. FeS₂ + O₂ Fe₂O₃ + SO₂↑
5. KClO₃ KCl + O₂↑

TRẢ LỜI PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3

(1) KMnO₄ + HCl → KCl + MnCl₂ + Cl↑ + H₂O

Bước 1:

Chất khử: HCl

Chất oxi hóa: KMnO₄

Bước 2:

Quá trình oxi hóa:

Quá trình khử:

Bước 3:

Bước 4:

2KMnO₄ + 16HCl → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂ + 8H₂O

(2) NH₃ + Br₂ → N₂ + HBr

Bước 1:

Chất khử: NH₃

Chất oxi hóa: Br₂

Bước 2:

Quá trình oxi hóa:

Quá trình khử:

Bước 3:

Bước 4:

2NH₃ + 3Br₂ → N₂ + 6HBr

(3) NH₃ + CuO Cu + N₂ + H₂O

Bước 1:

Chất khử: NH₃

Chất oxi hóa: CuO

Bước 2:

Quá trình oxi hóa:

Quá trình khử:

Bước 3:

Bước 4:

2NH₃ + 3CuO 3Cu + N₂ + 3H₂O

(4) FeS₂ + O₂ Fe₂O₃ + SO₂

Bước 1:

Chất khử: FeS₂

Chất oxi hóa: O₂

Bước 2: Quá trình oxi hóa:

Quá trình khử:

Bước 3:

Bước 4:

4FeS₂ + 11O₂ 2Fe₂O₃ + 8SO₂

(5) KClO₃ KCl + O₂↑

Bước 1:

KClO₃ vừa là chất khử, vừa là chất oxi hóa

Bước 2:

Quá trình oxi hóa:

Quá trình khử:

Bước 3:

Bước 4: 2KClO₃ 2KCl + 3O₂↑

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN

HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập

Chia lớp thành 5 nhóm

Yêu cầu học sinh thảo luận và trả lời câu hỏi trong phiếu học tập số 3 (mỗi nhóm hoàn thiện 1 ý).

Nhận nhiệm vụ.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

Theo dõi và hỗ trợ cho nhóm HS.

Thảo luận và ghi câu trả lời vào PHT.

Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận

Yêu cầu đại diện các nhóm báo cáo kết quả PHT số 3.

Báo cáo sản phẩm thảo luận của nhóm.

Bước 4: Kết luận và nhận định

Nhận xét và chốt kiến thức.

Nhận xét sản phẩm của nhóm khác.

Kiến thức trọng tâm

Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử bằng phương pháp thăng bằng electron:

+ Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng, từ đó xác định chất oxi hóa, chất khử.

+ Bước 2: Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử.

+ Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.

+ Bước 4: Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng số lượng nguyên tử các nguyên tố còn lại.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4

Câu 1: Lập phương trình hóa học của phản ứng đốt cháy khí gas (C₃H₈; C₄H₁₀) trong không khí và phản ứng kích nổ hỗn hợp nhiên liệu (hydrogen và oxygen) của tàu con thoi. Xác định vai trò của các chất trong mỗi phản ứng.

Câu 2: Quan sát Hình 12.7 SGK Hoá học 10 và đọc thông tin đi kèm, hãy lập phương trình hóa học của phản ứng quang hợp ở cây xanh. Quá trình quang hợp của thực vật có vai trò quan trọng như thế nào đối với cuộc sống?

Câu 3: Từ thông tin về “Luyện kim” – SGK Hoá 10, viết phản ứng của khí carbon monoxide khử iron(III) oxide ở nhiệt độ cao. Lập phương trình hóa học của phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron, xác định vai trò của các chất trong phản ứng.

Câu 4: Đọc thông tin “Điện hóa” – SGK Hoá 10 để biết được phản ứng oxi hóa – khử gắn liền với cuộc sống. Lập phương trình hóa học của phản ứng sinh ra dòng điện trong pin zinc phản ứng với manganese dioxide.

TRẢ LỜI PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4

Câu 1:

- Gas (thành phần chính là hỗn hợp propane (C₃H₈) và butane (C₄H₁₀) được hóa lỏng).

Phản ứng đốt cháy gas trong không khí:

Trong hai phản ứng trên C₃H₈ và C₄H₁₀ là chất khử, O₂ là chất oxi hóa.

- Phản ứng kích nổ hỗn hợp nhiên liệu của tàu con thoi:

Câu 2:

- Phương trình hóa học của phản ứng quang hợp ở cây xanh:

6CO₂ + 6H₂O C₆H₁₂O₆ + 6O₂

- Vai trò của phản ứng quang hợp:

+ Cung cấp oxygen cho sự sống và sự cháy trên Trái Đất.

+ Điều hòa không khí trên Trái Đất.

+ Tổng hợp chất hữu cơ carbohydrate là nguồn thức ăn cho nhiều sinh vật, là nguyên liệu cho công nghiệp và làm ra thuốc chữa bệnh cho con người.

+ Cung cấp năng lượng cho hoạt động sống của sinh vật.

Câu 3:

Phản ứng của khí carbon monoxide khử iron(III) oxide ở nhiệt độ cao:

CO + Fe₂O₃ CO₂ + Fe

Bước 1:

Chất khử: CO

Chất oxi hóa: Fe₂O₃

Bước 2:

Quá trình oxi hóa:

Quá trình khử:

Bước 3:

Bước 4: Fe₂O₃ + 3CO 2Fe + 3CO₂

Câu 4:

Zn + MnO₂ ZnO + Mn₂O₃

Bước 1:

Chất khử: Zn

Chất oxi hóa: MnO₂

Bước 2:

Quá trình oxi hóa:

Quá trình khử:

Bước 3:

Bước 4: Zn + 2MnO₂ ZnO + Mn₂O₃

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN

HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập

Chia lớp thành 4 nhóm

Yêu cầu học sinh thảo luận và trả lời câu hỏi trong phiếu học tập số 4 (mỗi nhóm hoàn thiện 1 câu).

Nhận nhiệm vụ.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

Theo dõi và hỗ trợ cho nhóm HS.

Thảo luận và ghi câu trả lời vào PHT.

Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận

Yêu cầu đại diện các nhóm báo cáo kết quả PHT số 4.

Báo cáo sản phẩm thảo luận của nhóm.

Bước 4: Kết luận và nhận định

Nhận xét và chốt kiến thức.

Nhận xét sản phẩm của nhóm khác.

Kiến thức trọng tâm

- Một số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng gắn liền với cuộc sống như sự cháy của than, củi; sự cháy của xăng, dầu trong các động cơ đốt trong; các quá trình điện phân; các phản ứng xảy ra trong pin, ắc quy …

- Một số phản ứng oxi hóa – khử là cơ sở của quá trình sản xuất trong các ngành công nghiệp nặng; sản xuất các hóa chất cơ bản; sản xuất phân bón; thuốc bảo vệ thực vật; dược phẩm …