Bài tập lí thuyết về phản ứng oxi hóa - khử

Phản ứng không phải là phản ứng oxi hoá - khử là phản ứng không làm thay đổi số oxi hóa các chất

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S

H₂O không đóng vai trò chất oxi hoá hay chất khử => H₂O không thay đổi số oxi hóa

$A{{l}_{4}}{{C}_{3}}+\text{ }12{{\overset{+1}{\mathop{H}}\,}_{2}}\overset{-2}{\mathop{O}}\,\to 4Al{{(\overset{-2}{\mathop{O}}\,\overset{+1}{\mathop{H}}\,)}_{3}}+\text{ }3C{{\overset{+1}{\mathop{H}}\,}_{4}}$

A.\(2K\overset{+5}{\mathop{Cl}}\,{{\overset{-2}{\mathop{O}}\,}_{3}}\xrightarrow{{{t}^{o}}}2K\overset{-1}{\mathop{Cl}}\,+3{{\overset{0}{\mathop{O}}\,}_{2}}\)

Có sự thay đổi số oxi hóa của Clo và oxi

B. \(2K\overset{+7}{\mathop{Mn}}\,{{\overset{-2}{\mathop{O}}\,}_{4}}\xrightarrow{{{t}^{o}}}{{K}_{2}}Mn{{O}_{4}}+\overset{+4}{\mathop{Mn}}\,{{O}_{2}}+{{\overset{0}{\mathop{O}}\,}_{2}}\)

Có sự thay đổi số oxi hóa của Mn và O

C.\(\text{ }\!\!~\!\!\text{ }2K\overset{+5}{\mathop{N}}\,{{\overset{-2}{\mathop{O}}\,}_{3}}\xrightarrow{{{t}^{o}}}2K\overset{+3}{\mathop{N}}\,{{O}_{2}}+{{\overset{0}{\mathop{O}}\,}_{2}}\)

Có sự thay đổi số oxi hóa của N và O

D. \(\overset{-3}{\mathop{N}}\,{{H}_{4}}\overset{+5}{\mathop{N}}\,{{O}_{3}}\xrightarrow{{{t}^{o}}}{{\overset{+1}{\mathop{N}}\,}_{2}}O\text{ }+\text{ }2{{H}_{2}}O\)

Chỉ có sự thay đổi số oxi hóa của N

Quá trình nhận electron gọi là quá trình khử (sự khử)

Đóng vai trò là chất oxi hóa ⇒ giảm số oxi hóa 

- Phản ứng A và D: $2\overset{-1}{\mathop{Cl}}\,\,\,\,\,\to \,\,\,C{{l}_{2}}+\,\,\,2\text{e}\,$

Số oxi hóa của Clo tăng => HCl là chất khử và là chất tạo môi trường

- Phản ứng B không làm thay đổi số oxi hóa của HCl

- Phản ứng C: $2\overset{+1}{\mathop{H}}\,\,\,\,\,+2\text{e}\,\,\,\to \,\,\,{{H}_{2}}\,$

⇒ H từ +1 → 0 số oxi hóa giảm => HCl là chất oxi hóa

SO₂ có thể là chất oxi hoá hoặc chất khử vì lưu huỳnh trong SO₂ có số oxi hóa trung gian.

Có 5 chất và ion vừa có tính oxi hóa và tính khử là: S, FeO, SO₂, Fe²⁺, HCl

${{\overset{+8/3}{\mathop{Fe}}\,}_{3}}{{O}_{4}}+\text{ }H\overset{+5}{\mathop{N}}\,{{O}_{3}}\to \text{}\overset{+3}{\mathop{Fe}}\,{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{3}}+\text{ }\overset{+2}{\mathop{N}}\,O\text{}+\text{ }{{H}_{2}}O$

$\begin{matrix}   \text{3x}  \\   {}  \\   \text{1x}  \\\end{matrix}\left| \begin{align}  & 3\overset{+8/3}{\mathop{F\text{e}}}\,\,\,\to \,\,3\overset{+3}{\mathop{F\text{e}}}\,\,\,+\,\,1\text{e} \\  & \overset{+5}{\mathop{N}}\,\,\,+\,\,3\text{e}\,\,\to \,\,\overset{+2}{\mathop{N}}\, \\ \end{align} \right.$

=> cân bằng:  3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃ + NO + 14H₂O

=> hệ số cân bằng là: 3, 28, 9, 1, 14

$\overset{+2}{\mathop{Fe}}\,O\text{ }+\text{ }H\overset{+5}{\mathop{N}}\,{{O}_{3}}\to \overset{+3}{\mathop{\text{ }Fe}}\,{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{3}}+\text{ }\overset{+2}{\mathop{N}}\,O\text{ }+\text{ }{{H}_{2}}O$

$\begin{matrix}   \text{3x}  \\   {}  \\   \text{1x}  \\\end{matrix}\left| \begin{align}  & \overset{+2}{\mathop{F\text{e}}}\,\,\,\to \,\,\overset{+3}{\mathop{F\text{e}}}\,\,\,+\,\,1\text{e} \\  & \overset{+5}{\mathop{N}}\,\,\,+\,\,3\text{e}\,\,\to \,\,\overset{+2}{\mathop{N}}\, \\ \end{align} \right.$

=> cân bằng: 3FeO + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

=> Tỉ lệ số phân tử HNO₃ đóng vai trò là chất oxi hoá và môi trường là 1 : 9

$\overset{0}{\mathop{Zn}}\,\text{ }+\text{ }H\overset{+5}{\mathop{N}}\,{{O}_{3}}\to \overset{+2}{\mathop{\text{ }Zn}}\,{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}+\text{ }{{\overset{+1}{\mathop{N}}\,}_{2}}O\text{ }+\text{ }{{\overset{0}{\mathop{N}}\,}_{2}}+\text{ }{{H}_{2}}O$

$\begin{matrix}   \text{23x}  \\   {}  \\   \text{1x}  \\\end{matrix}\left| \begin{align}  & \overset{0}{\mathop{Zn}}\to \overset{+2}{\mathop{Zn}}+2\text{e} \\  & 10\overset{+5}{\mathop{N}}+46\text{e}\to2{{\overset{+1}{\mathop{N}}}_{2}}O+3{{\overset{0}{\mathop{N}}}_{2}} \\ \end{align} \right.$

+) Vì tỉ lệ mol của N₂O : N₂ là 2 : 3 => thêm 2 trước N₂O và thêm 3 trước N₂ sau đó tính tổng e nhận = 10.5 - 2.2.1 - 0 = 46

+) Chọn hệ số sao cho tổng e cho = tổng e nhận => nhân 23 ở quá trình cho e và nhân 1 ở quá trình nhận e

=> cân bằng:  23Zn + 56HNO₃ → 23Zn(NO₃)₂ + 2N₂O + 3N₂ + 28H₂O

Xét cả phân tử FeS₂ có số oxi hóa là 0

${{\overset{0}{\mathop{FeS}}\,}_{2}}+\text{ }H\overset{+5}{\mathop{N}}\,{{O}_{3}}\to \text{ }\overset{+3}{\mathop{Fe}}\,{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{3}}+\text{ }{{H}_{2}}\overset{+6}{\mathop{S}}\,{{O}_{4}}+\text{ }\overset{+2}{\mathop{N}}\,O\uparrow +\text{ }{{H}_{2}}O$

$\begin{matrix}   \text{1x}  \\   {}  \\   \text{5x}  \\\end{matrix}\left| \begin{align}  & \overset{0}{\mathop{F\text{e}{{S}_{2}}}}\to\overset{+3}{\mathop{F\text{e}}}+2\overset{+6}{\mathop{S}}\text{+15e} \\  & \overset{+5}{\mathop{N}}+3\text{e}\to \overset{+2}{\mathop{N}}O\\ \end{align} \right.$

+) Chọn hệ số thích hợp để tổng e cho và e nhận bằng nhau => nhân 1 vào quá trình cho e và nhân 5 vào quá trình nhận e

+) Vì $\overset{+6}{\mathop{S}}\,$ có hệ số là 2 => thêm 2 vào H₂SO₄

+) Thêm 5 vào NO, tính tổng số N bên vế phải => điền hệ số HNO₃

=> cân bằng:  FeS₂ + 8HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + 2H₂SO₄ + 5NO↑ + 2H₂O

$\overset{0}{\mathop{FeS}}\,\text{ }+\text{ }{{H}_{2}}\overset{+6}{\mathop{S}}\,{{O}_{4}}~\to {{\overset{+3}{\mathop{Fe}}\,}_{2}}{{\left( S{{O}_{4}} \right)}_{3}}+\text{ }\overset{+4}{\mathop{S}}\,{{O}_{2}}\uparrow +\text{ }{{H}_{2}}O$

$\begin{matrix}   \text{2x}  \\   {}  \\   \text{9x}  \\\end{matrix}\left| \begin{align}  & \overset{0}{\mathop{F\text{e}S}}\,\,\,\to\,\,\overset{+3}{\mathop{F\text{e}}}\,\,\,+\,\,\overset{+6}{\mathop{S}}\,\text{+9e} \\  & \overset{+6}{\mathop{S}}\,\,\,+\,\,2\text{e}\,\,\to \,\overset{+4}{\mathop{S}}\,\, \\ \end{align} \right.$

=> cân bằng:   2FeS + 10H₂SO₄  → Fe₂(SO₄)₃ + 9SO₂↑ + 10H₂O

$\overset{+2}{\mathop{Fe}}\,O\text{ }+\text{ }H\overset{+5}{\mathop{N}}\,{{O}_{3}}\to \text{ }\overset{+3}{\mathop{Fe}}\,{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{3}}+\text{ }{{\overset{+2y/x}{\mathop{N}}\,}_{x}}{{O}_{y}}+\text{ }{{H}_{2}}O$

$\begin{matrix}   \text{(5x-2y)}  \\   {}  \\   \text{1x}  \\\end{matrix}\left| \begin{align}  & \overset{+2}{\mathop{F\text{e}}}\,\,\,\to \,\,\overset{+3}{\mathop{F\text{e}}}\,\,\,+\,1\text{e} \\  & x\overset{+5}{\mathop{N}}\,\,\,+\,\,(5\text{x}-2y)\text{e}\,\,\to \,x\overset{+2y/x}{\mathop{N}}\,\, \\ \end{align} \right.$

(5x – 2y)FeO + (16x – 6y)HNO₃ → (5x – 2y)Fe(NO₃)₃ + N_xO_y + (8x – 3y)H₂O

Phản ứng thuộc loại phản ứng tự oxi hoá, tự khử là chất khử đồng thời cũng là chất oxi hóa (thuộc cùng 1 nguyên tố) => Cl₂ + 2KOH → KClO + KCl + H₂O

Phản ứng oxi hóa – khử nội phân tử: chất khử và chất oxi hóa thuộc cùng 1 phân tử nhưng ở 2 nguyên tử khác nhau

=> những phản ứng là:

2HgO → 2Hg + O₂                                                    (2)

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂                                              (4)

2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂                           (6)

Loại phản ứng luôn là oxi hoá − khử là phản ứng thế

Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ → FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O

Dung dịch X gồm Fe²⁺, Fe³⁺, H⁺, SO₄^2-.

Phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố.

Khi NaOH phản ứng với Fe²⁺, Fe³⁺ và H⁺ đều là phản ứng trao đổi (không có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố)

3Mg + 4H₂SO₄ → 3MgSO₄ + S + 4H₂O

Tổng hệ số cân bằng là: 3 + 4 + 3 + 1 + 4 = 15

Quá trình đúng là: \(\;\mathop S\limits^{ - 2} \; \to \mathop S\limits^0  + 2e\)

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