BÀI 15: PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ

MỞ ĐẦU

Trong lò luyện gang, xảy ra phản ứng oxi hóa – khử theo sơ đồ sau:

Fe₂O₃ + CO  Fe + CO₂ 

Về bản chất, phản ứng oxi hóa – khử là gì? Dựa vào dấu hiệu nào để nhận ra loại phản ứng đó? Làm thế nào để lập phương trình hóa học của phản ứng trên?

Đáp án chuẩn:

- Là quá trình nhường và nhận electron

- Sự thay đổi số oxi hóa

- Tổng số electron nhường bằng tổng số electron nhận.

I. SỐ OXI HÓA

Câu 1: Xác định số oxi hóa của nguyên tử Fe và S trong các chất sau:

a) Fe, FeO, Fe₂O₃, Fe(OH)₃, Fe₃O₄.

b) S, H₂S, SO₂, SO₃, H₂SO₄, Na₂SO₃.

Đáp án chuẩn:

a) 0, +2, +3, +8/3. 

b) 0, -2, +4, +6, +6, +4.

II. CHẤT OXI HÓA, CHẤT KHỬ, PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ

Hoạt động: Xác định chất oxi hóa, chất khử

Chuẩn bị: đinh sắt, dung dịch CuSO₄, dung dịch H₂SO₄ loãng, ống nghiệm.

Thực hiện:

Thí nghiệm 1: Cho đinh sắt vào ống nghiệm đựng dung dịch CuSO₄

Thí nghiệm 2: Cho đinh sắt vào ống nghiệm đựng dung dịch H₂SO₄

Quan sát hiện tượng và thực hiện yêu cầu sau:

1. Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử.

2. Xác định chất oxi hóa, chất khử trong hai phản ứng trên.

Đáp án chuẩn:

1. - QT oxi hóa: Fe → Fe²⁺ + 2e. QT khử: Cu²⁺ + 2e → Cu

- QT oxi hóa: Fe → Fe²⁺ + 2e. QT khử: 2H²⁺ + 2e → H₂

2. Chất khử: Fe. Chất oxi hóa: CuSO₄; H₂SO₄

Câu 2: Trong không khí ẩm, Fe(OH)₂ màu trắng xanh chuyển dần sang Fe(OH)₃ màu nâu đỏ:

Fe(OH)₂ + O₂ + H₂O → Fe(OH)₃

a) Hãy xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa.

b) Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử.

c) Dùng mũi tên biểu diễn sự chuyển động electron từ chất khử sang chất oxi hóa.

Đáp án chuẩn:

a) Fe; O.

b) QT oxi hóa: Fe²⁺ → Fe³⁺ + 1e. QT khử: O₂ + 4e → 2O^2-

c) 

III. LẬP PHƯƠNG TRÌNH HOÁ HỌC CỦA PHẢN ỨNG OXI HOÁ – KHỬ

Câu 3: Xét các phản ứng hóa học xảy ra trong công nghiệp:

a) Al(OH)₃  Al₂O₃ + H₂O

b) C + CO₂  CO

Phản ứng nào là phản ứng oxi hóa – khử? Lập phương trình hoá học của phản ứng oxi hóa – khử theo phương pháp thăng bằng electron.

Đáp án chuẩn:

b. Ta có: C → C⁺² + 2e; C⁺⁴ + 2e → C⁺²

PTHH: C + CO₂  2CO

IV. PHẢN ỨNG OXI HOÁ – KHỬ TRONG THỰC TIỄN

Câu 4: Nêu một số phản ứng oxi hóa – khử có lợi và có hại trong thực tế.

Đáp án chuẩn:

- Lợi: đốt cháy nhiên liệu, quang hợp, hoạt động của pin điện tích trữ…

- Hại: ăn mòn, ôi thiu thức ăn, tạo khí thải ô nhiễm…

Câu 5: Lập phương trình hóa học của các phản ứng trong quá trình sản xuất acid theo sơ đồ mục IV.3. Trong các phản ứng đó, phản ứng nào là phản ứng oxi hóa – khử?

Đáp án chuẩn:

S + O₂  SO₂ (1)

4FeS₂ + 11O₂  2Fe₂O₃ + 8SO₂ (2)

2SO₂ + O₂  2SO₃ (3)

SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (4)

→ PƯ (1), (2), (3).

Câu 6: Đèn xì oxygen – acetylene có cấu tạo gồm hai ống dẫn khí: một ống dẫn khí oxygen, một ống dẫn khí acetylene (Hình 15.1). Khi đèn hoạt động, hai khí này được trộn vào nhau để thực hiện phản ứng đốt cháy theo sơ đồ:

C₂H₂ + O₂  CO₂ + H₂O

Phản ứng tỏa nhiệt lớn, tạo ra ngọn lửa có nhiệt độ đạt đến 3000^oC nên được dùng để hàn cắt kim loại.

Hãy xác định chất oxi hóa, chất khử và lập phương trình hóa học của phản ứng trên theo phương pháp thăng bằng electron.

Đáp án chuẩn:

Chất oxi hoá: O₂ (5x|O₂ + 4e → 2O^2-)

Chất khử C₂H₂ (2C^-1 → 2C⁺⁴ + 10e)

PTHH: 2C₂H₂ + 5O₂  4CO₂ + 2H₂O

Câu 7: Trong quá trình luyện gang thép từ quặng chứa Fe₂O₃, ban đầu không khí nóng được nén vào lò cao, đốt cháy hoàn toàn than cốc kèm theo tỏa nhiệt mạnh:

C + O₂ CO₂

Khi CO₂ đi lên phía trên, gặp các lớp than cốc và bị khử thành CO:

CO₂ + C  CO

Tiếp đó, khi CO khử Fe₂O₃ thành Fe theo phản ứng tổng quát:

Fe₂O₃ + CO  Fe + CO₂

Lập các phương trình hóa học ở trên, chỉ rõ chất oxi hóa, chất khử.

Đáp án chuẩn:

- PƯ1: chất khử: C, chất oxi hoá: O₂

2x|C → C⁺² + 2e

O₂ + 4e → 2O^2-

PTHH: 2C + O₂  2CO

- PƯ2: chất khử: C, chất oxi hoá: CO₂

C → C⁺² + 2e

C⁺⁴ + 2e → C⁺²

PTHH: C + CO₂  2CO

- PƯ3: chất khử: CO, chất oxi hoá: Fe₂O₃

2Fe⁺³ + 6e → 2Fe

3x|C⁺²→ C⁺⁴ + 2e

PTHH: Fe₂O₃ + 3CO  2Fe + 3CO₂