Bài tập lí thuyết về phản ứng oxi hóa - khử

Phản ứng : 2CrO₃ + 2NH₃   \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) Cr₂O₃ + N₂ + 3H₂O 

=> cứ 1 NH₃ sẽ phản ứng với 1 CrO₃

\(\mathop N\limits^{ + 4} {O_2} + {H_2}O \to H\mathop N\limits^{ + 5} {O_3} + \mathop N\limits^{ + 2} O\)

Ở phản ứng: \(F{\rm{e}} + 2HCl \to F{\rm{e}}C{l_2} + {H_2}\)ta thấy HCl nhận e nên là chất oxi hóa

\(2{H^ + } + 2{\rm{e}} \to {H_2}\)

\(4\mathop N\limits^{ - 3} {H_3} + 3\mathop {{O_2}}\limits^0  \to 2{\mathop N\limits^0 _2} + 6{H_2}\mathop O\limits^{ - 2} \)

Ta thấy quá trình trên là quá trình nhận e nên là quá trình khử.

Fe₃O₄: Fe có số oxi hóa +8/3 là số oxi hóa trung gian nên có tính khử và tính oxi hóa

HCl: H có số oxi hóa +1 có thể nhận e để lên 0, Cl có số oxi hóa -1 có thể cho e để lên mức oxi hóa cao hơn nên có tính khử và tính oxi hóa

FeSO₄: Fe có số oxi hóa +2 là số oxi hóa trung gian nên có tính khử và tính oxi hóa

Fe₂(SO₄)₃ chỉ có tính oxi hóa

SO₂: S có số oxi hóa +4 là số oxi hóa trung gian nên có tính khử và oxi hóa

Phản ứng oxi hóa khử là phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của một hay nhiều nguyên tố

Fe⁰ – 2e → Fe⁺²

Cu⁺² + 2e → Cu⁰

Fe nhường e nên là chất khử

Cu²⁺ nhận e nên là chất oxi hóa

A đúng vì Fe từ 0 lên +8/3 trong Fe₃O₄ => Fe là chất khử. O từ 0 trong O₂ xuống -2 trong Fe₃O₄ => O₂ là chất oxi hóa

(1) không phải là phản ứng oxi hóa – khử vì không có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tố

(2) là phản ứng oxi hóa – khử. Cu từ +2 trong CuO xuống 0 trong Cu => CuO là chất oxi hóa. H từ 0 trong H₂ lên +1 trong H₂O => H₂ là chất khử

(3) là phản ứng oxi hóa – khử. Al từ +3 trong Al₂O₃ xuống 0 trong Al => Al₂O₃ là chất oxi hóa. Fe từ 0 lên +3 trong Fe₂O₃ => Fe là chất khử

(4) là phản ứng oxi hóa – khử. Cl từ 0 trong Cl₂ đồng thời xuống -1 trong KCl và lên +1 trong KClO => Cl₂ vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử

=> Các phương trình phản ứng oxi hóa – khử là (2), (3) và (4)

Các nguyên tử thay đổi số oxi hóa trong cả hai phương trình là C và O

\(\begin{array}{*{20}{c}}{1x}\\{\mathop {5x}\limits^{} }\end{array}\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{\mathop {{C_3}}\limits^{ - 8/3}  \to 3\mathop C\limits^{ + 4}  + 20e}\\{\mathop {{O_2}}\limits^0  + 4e \to 2\mathop O\limits^{ - 2} }\end{array}} \right.\) => Phương trình cân bằng của (1) là: ${C_3}{H_8} + 5{O_2}\xrightarrow{{{t^o}}}3C{O_2} + 4{H_2}O$

\(\begin{array}{*{20}{c}}{2x}\\{\mathop {13x}\limits^{} }\end{array}\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{\mathop {{C_4}}\limits^{ - 5/2}  \to 4\mathop C\limits^{ + 4}  + 26e}\\{\mathop {{O_2}}\limits^0  + 4e \to 2\mathop O\limits^{ - 2} }\end{array}} \right.\) => Phương trình cân bằng của (2) là: $2{C_4}{H_{10}} + 13{O_2}\xrightarrow{{{t^o}}}8C{O_2} + 10{H_2}O$

A đúng vì O₂ nhận electron (hoặc O₂ có O biến đổi từ số oxi hóa cao xuống thấp)

B đúng

C sai.

Từ phương trình cân bằng của (1) => Số mol O₂ cần dùng khi đốt cháy 1 mol C₃H₈ là 5 mol

Từ phương trình cân bằng của (2) => Số mol O₂ cần dùng khi đốt cháy 1 mol C₄H₁₀ là 13/2 mol

=> Số mol O₂ cần dùng của (2) gấp 1,3 số mol O₂ cần dùng của (1)

D đúng. Số electron nhường của (1) là 20 electron, số electron nhường của (2) là 26 electron

Tổng hệ số (số nguyên, tối giản) của tất cả các chất phản ứng trong phương trình trên là 2+10+8 = 20

Mn có số oxi hóa là 0

MnO₂: Mn có số oxi hóa là +4

MnSO₄: Mn có số oxi hóa là +2

KMnO₄: Mn có số oxi hóa là +7

=> Chiều sắp xếp giảm dần về số oxi hóa của Mn trong các chất trên là: KMnO₄, MnO₂, MnSO₄, Mn

A có chất khử là FeCl₂ (vì Fe từ +2 trong FeCl₂ lên +3 trong FeCl₃), chất oxi hóa là Cl₂ (vì Cl từ 0 trong Cl₂ xuống -1 trong FeCl₃)

B có chất khử là Cl₂ (vì Cl từ 0 trong Cl₂ lên +5 trong KClO₃), chất oxi hóa là Cl₂ (vì Cl từ 0 trong Cl₂ xuống -1 trong KCl)

C có chất khử là NaCl (vì Cl từ -1 trong NaCl lên 0 trong Cl₂), chất oxi hóa là H₂O (vì H từ +1 trong H₂O xuống 0 trong H₂)

D có chất khử là KClO₃ (vì O từ -2 trong KClO₃ lên 0 trong O2), chất oxi hóa là KClO₃ (vì Cl từ +5 trong KClO₃ xuống -1 trong KCl)

Phản ứng oxi hóa – khử là phương trình phản ứng (d), (e) và (g) vì có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử nguyên tố

\((d)2\mathop {Na}\limits^0  + 2\mathop {{H_2}}\limits^{ + 1} O \to 2\mathop {Na}\limits^{ + 1} OH + \mathop {{H_2}}\limits^0 \)

$(e)\mathop C\limits^0  + \mathop {{H_2}}\limits^{ + 1} O\xrightarrow{{{t^o}}}\mathop C\limits^{ + 2} O + \mathop {{H_2}}\limits^0 $

$(g)2K\mathop {Mn}\limits^{ + 7} \mathop {{O_4}}\limits^{ - 2} \xrightarrow{{{t^o}}}{K_2}\mathop {Mn}\limits^{ + 6} {O_4} + \mathop {Mn}\limits^{ + 4} {O_2} + \mathop {{O_2}}\limits^0 $

Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng có kèm theo sự thay đổi số oxi hóa.

Phản ứng oxi hoá - khử xảy ra theo chiều tạo chất oxi hoá yếu hơn và chất khử yếu hơn.

$4\overset{-3}{\mathop{N}}\,{{H}_{3}}+\text{ }5{{\overset{0}{\mathop{O}}\,}_{2}}\to 4\overset{+2}{\mathop{N}}\,\overset{-2}{\mathop{O}}\,\text{ }+\text{ }6{{H}_{2}}O$

Quá trình cho – nhận e của N:

$\mathop N\limits^{ - 3} {\mkern 1mu} {H_3}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu}   {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\text{}} \to {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop N\limits^{ + 2} {\mkern 1mu} O{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} $ + 5e

=> NH₃ đóng vai trò là chất khử.

$4\overset{+2}{\mathop{Fe}}\,{{\left( OH \right)}_{2}}~+~{{\overset{0}{\mathop{O}}\,}_{2}}~+\text{ }2{{H}_{2}}O\text{ }\to \text{ }4\overset{+3}{\mathop{Fe}}\,{{(\overset{-2}{\mathop{O}}\,H)}_{3}}.$

Quá trình cho – nhận e:

$\overset{+2}{\mathop{Fe}}\,~\,\,\to \text{ }\overset{+3}{\mathop{Fe}}\,\,\,+\,\,1\text{e}$  => Fe(OH)₂ là chất khử

${{\overset{0}{\mathop{O}}\,}_{2}}~+\text{ 4e }\to \text{ 2}\overset{-2}{\mathop{O}}\,$ => O₂ là chất oxi hóa

Phản ứng oxi hóa – khử làm thay đổi số oxi hóa của các chất

=> có 2 phản ứng oxi hóa khử là

$\begin{align}  & 1)~2\overset{0}{\mathop{Na}}\,~+~2{{\overset{+1}{\mathop{H}}\,}_{2}}{{O}_{{}}}\to \text{}2\overset{+1}{\mathop{Na}}\,OH~+{{\overset{0}{\mathop{~H}}\,}_{2}} \\  & 3)\text{ }2K\overset{+5}{\mathop{Cl}}\,{{\overset{-2}{\mathop{O}}\,}_{3}}~\to 2K\overset{1}{\mathop{Cl}}\,~+\text{ }3{{\overset{0}{\mathop{O}}\,}_{2}} \\ \end{align}$