Bài giảng Hóa vô cơ - Phản ứng oxi hóa

Hoaù voâ cô

PHAÛN ÖÙNG

OXY HOÙA –

KHÖÛ

MOÄT SOÁ KHAÙI NIEÄM VEÀ

PHAÛN ÖÙNG OXY HOÙA - KHÖÛ

Ñònh nghóa: Phaûn öùng oxy hoùa - khöû laø phaûn

öùng trong ñoù coù söï chuyeån vaän electron töø chaát

khöû sang chaát oxy hoùa daãn ñeán laøm thay ñoåi soá

oxy hoùa cuûa caùc nguyeân toá ñoùng vai troø chaát oxy

hoùa vaø chaát khöû.

Trong moät phaûn öùng oxy hoùa- khöû luoân coù hai

quaù trình:

Quaù trình nhaän electron – quaù trình khöû

Ox₁+ e → Kh₁( S +2e → S^2-)

Chaát nhaän electron laø chaát oxy hoùa

Quaù trình nhöôøng electron – quaù trình oxy hoùa

Kh₂– e → Ox₂( Fe –2e → Fe²⁺)

Chaát nhöôøng electron laø chaát khöû

Keát hôïp hai quaù trình ñöôïc phaûn öùng oxy hoùa - khöû:

Ox₁+ Kh₂= Ox₂+ Kh₁( S + Fe → FeS )

Caëp oxy hoùa – khöû lieân hôïp

S/S^2-vaø Fe²⁺/Fe trong thí duï treân laø caùc caëp oxy hoùa -

khöû lieân hôïp

Nhaéc laïi: Caân baèng phaûn öùng O – K

Nguyeân taéc 1:

− Toång soá electron cho cuûa chaát khöû phaûi baèng

toång soá electron chaát oxy hoùa nhaän vaøo.

Caùc böôùc tieán haønh caân baèng.

− Böôùc 1: Xaùc ñònh söï thay ñoåi soá oxy hoùa cuûa caùc

chaát.

− Böôùc 2: Laäp phöông trình electron – ion, vôùi heä

soá sao cho ñuùng qui taéc treân.

− Böôùc 3: Thieát laäp phöông trình ion cuûa phaûn öùng.

− Böôùc 4: Caân baèng theo heä soá tæ löôïng.

Cân bằng phản ứng OXH – K (bỏ qua)

Mô i trường

Lấy [O] từ MT

Đẩy [O] ra MT

Axit (H⁺, H₂O)

H₂O → [O] + 2H⁺[O] + 2H⁺→ H₂O

Trung tí nh(H₂O) H₂O → [O] + 2H⁺[O] + H₂O → 2OH^-

Baz (OH^-, H₂O) 2OH^-→ [O] + H₂O [O] + H₂O → 2OH^-

Ví duï:

Al + CuSO₄→ Al₂(SO₄)₃+ Cu

Al -3e → Al⁺³

Cu⁺²+ 2e → Cu

X2

X3

_______________________

→2Al + 3Cu⁺²= 2Al⁺³+ 3Cu

2Al + 3CuSO₄→ 2Al₂(SO₄)₃+ 3Cu

Nguyeân taéc 2:

− Ñoái vôùi phaûn öùng O – K xaûy ra trong moâi tröôøng

acid neáu daïng Ox cuûa chaát Ox coù chöùa nhieàu

nguyeân töû Oxy hôn daïng khöû cuûa noù thì phaûi theâm

H⁺vaøo veá traùi (daïng Ox) vaø theâm nöôùc vaøo veá

phaûi (daïng khöû).

− Neáu daïng khöû cuûa chaát Kh chöùa ít nguyeân töû Oxy

hôn daïng Ox cuûa noù thì theâm nöôùc vaøo veá traùi

(daïng Kh) vaø H⁺vaøo veá phaûi (daïng Ox).

Thieáu O beân naøo, theâm H₂O beân ñoù, beân kia theâm H⁺

Ví duï:

KMnO₄+ KNO₂+ H₂SO₄→ MnSO₄+ KNO + K₂SO₄+ H₂O

3

MnO⁻₄+ 5e → Mn⁺²

NO⁻₂− 2e → NO₃⁻

MnO₄⁻+5e+8H⁺→ Mn⁺²+ 4H₂O

X2

X5

NO₂⁻− 2e + H₂O → NO₃⁻+ 2H ⁺

2MnO⁻₄+ 5NO₂+ 6H⁺= 2Mn⁺+ 5NO₃⁻+ 3H₂O

 2KMnO₄+ 5KNO₂+ 3H₂SO₄= 2MnSO₄+ 5KNO₃+ K₂SO₄+ 3H₂O

Nguyeân taéc 3:

− Phaûn öùng O – K xaûy ra trong moâi tröôøng

base, neáu daïng Ox cuûa chaát Ox chöùa nhieàu

Oxy hôn daïng khöû thì phaûi theâm nöôùc vaøo veá

traùi, OH^-vaøo veá phaûi.

− Neáu daïng Kh cuûa chaát Kh chöùa ít Oxy hôn

daïng Ox cuûa noù thì phaûi theâm OH^-vaøo veá traùi,

nöôùc vaøo veá phaûi.

Thieáu O beân naøo theâm OH^-beân ñoù, beân kia laø H₂O.

Ví duï:

KClO₃+ CrCl₃+ KOH → K₂CrO₄+ KCl⁻+ H₂O

ClO₃⁻+ 6e + 3H₂O = Cl⁻+ 6OH⁻

X1

Cr⁺³−3e +8OH⁻= CrO₄⁻²+ 4H₂O

X2

ClO₃⁻+ 2Cr⁺³+10OH ⁻= Cl⁻+ 2CrO₄⁻²+5H₂O

KClO₃+ 2CrCl₃+10KOH = 7KCl+ 2K₂CrO₄+ 5H₂O

Nguyeân taéc 4:

− Phaûn öùng O-K trong moâi tröôøng trung tính.

Neáu daïng Ox cuûa chaát Ox chöùa nhieàu

nguyeân töû Oxy hôn daïng Kh cuûa noù thì phaûi

theâm nöôùc vaøo veá traùi, OH^-vaøo veá phaûi.

− Neáu daïng Kh cuûa chaát Kh chöùa ít nguyeân töû

Oxy hôn daïng Ox cuûa noù thì phaûi theâm nöôc

vaøo veá traùi, H⁺vaøo veá phaûi.

Theâm nöôùc veá traùi heát, veá phaûi: OH^-neáu

theâm e, H⁺neáu maát e.

Ví duï:

KMnO₄+ KNO₂+ H₂O → MnO₂+ KNO₃+ KOH

MnO⁻₄+ 3e + 2H₂O = MnO₂+ 4OH⁻

NO⁻₂− 2e + H₂O = NO₃⁻+ 2H⁺

X2

X3

2MnO₄⁻+3NO₂⁻+ 7H₂O = 2MnO₂+3NO₃⁻+8OH ⁻+ 6H ⁺

2MnO⁻₄+ 3NO₂⁻+ H₂O = 2MnO₂+ 3NO₃⁻+ 2OH⁻

 2KMnO₄+ 3KNO₂+ H₂O = 2MnO₂+ 3KNO₃+ 2KOH

Đánh giá khả năng tham gia phản ứng

oxy hóa – khử của các chất

1. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính oxy hóa – khử

của các chất

2. Sử dụng các hàm nhiệt động hóa học

3. Thế khử và phương trình Nernst

4. Giản đồ Latimer

5. Giản đồ Frost

1. CAÙC YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG ÑEÁN TÍNH

OXY HOÙA - KHÖÛ CUÛA CAÙC CHAÁT

Khaû naêng oxy hoùa – khöû cuûa chaát phuï thuoäc

caùc yeáu toá sau:

1- Ñaëc ñieåm caáu taïo lôùp voû electron vaø traïng

thaùi oxy hoùa cuûa nguyeân tö û. Theå hieän qua caáu

taïo baûng heä thoáng tuaàn hoaøn

2 - Quy luaät bieán ñoåi tính kim loaïi vaø tính phi

kim loaïi

3- Ñoä beàn vöõng cuûa chaát.

4- Moâi tröôøng tieán haønh phaûn öùng.

Một số quy tắc xác định số

oxi hóa bền của nguyên tố

a. Số oxi hoá không

b. Các nguyên tố họ s

c. Các nguyên tố họ p

d. Các nguyên tố họ d

e. Các nguyên tố họ f

f. Quy tắc chung

a. Số oxi hóa không

• Kim loại mạnh và phi kim mạnh có mức oxi hóa

không kém bền

• Kim loại càng yếu, phi kim càng yếu: mức oxi

hóa không càng bền.

• Các nguyên tố lưỡng tính đều có mức oxi hóa

không bền

b. Các nguyên tố họ s

• Các nguyên tố họ s chỉ có một số oxi hóa dương

bền vững trùng với số thứ tự của phân nhóm.

Ví duï: Na(IA) coù soá oxy hoùa beàn +1; Ca(IIA) coù soá

oxy hoùa beàn +2

• Riêng H có hai số oxi hóa +1 và -1 nhưng số oxi

hóa +1 là bền vững hơn hẳn số oxi hóa -1.

c. Các nguyên tố họ p

• Quy tắc chẵn lẻ của Mendeleev.

• Các mức oxi hóa có cấu hình bão hòa một lớp

(ns²np⁶) hoặc một phân lớp (ns²) bền hơn hẳn.

• Trong một chu kỳ từ trái qua phải số oxi hóa

dương cao nhất của các nguyên tố kém bền dần

(vì raát deã laáy laïi e ñaõ maát do maät ñoä ñieän tích döông

taêng daàn vaø r giaûm daàn).

• Định luật tuần hoàn thứ cấp.

Qui taéc chaün leû Mendeleev.

Nguyeân toá phaân nhoùm chaün coù caùc soá oxy hoaù chaün

beàn hôn haún caùc soá oxy hoùa leû.

Nguyeân toá phaân nhoùm leû coù caùc soá oxy hoaù leû beàn

hôn haún caùc soá oxy hoùa chaün.

− Ví duï: Cl (VIIA) coù caùc soá oxy hoùa -1, +1, +3, +5,

+7 beàn hôn caùc soá oxy hoùa chaün.

S (VIA) coù caùc soá oxy hoùa -2, +2, +4, +6 beàn hôn

caùc soá oxy hoùa leû.

Xe (VIIIA) hieän chæ bieát caùc hôïp chaát coù soá oxy hoùa

+2, +4, +6 vaø +8.

− Ví duï:

Cl coù caùc möùc oxy hoaù beàn hôn: -1 (caáu hình Ar) vaø

+7 (Ne), vaø +5 vì söû duïng heát 5 e ôû phaân lôùp 3p.

S coù caùc möùc oxy hoùa beàn hôn: -2 (caáu hình Ar), +6

(Ne) vaø +4 vì söû duïng heát 4 e ôû phaân lôùp 3p.

Bài giảng Hóa vô cơ - Phản ứng oxi hóa - khử