Bài 13: Phản ứng oxi hoá - khử

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

C^-4H₄⁺ + O₂⁰ → C⁴⁺O₂^2- + H₂⁺O^2-

Quá trình thay đổi số oxi hóa

C^-4  → C⁴⁺ + 8e

O₂⁰ + 4e → 2O^2-

a) HCl + PbO₂ → PbCl₂ + Cl₂ + H₂O

H⁺Cl^- + Pb⁴⁺O₂^2- → Pb²⁺Cl₂^- + Cl₂⁰ + H₂⁺O^2-

⇒ 2Cl^- + Pb⁴⁺ → Pb²⁺ + Cl₂⁰

2HCl + PbO₂ → PbCl₂ + Cl₂ + H₂O

b) KMnO₄ + HCl → KCl + MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

K⁺Mn⁷⁺O₄^2- + H⁺Cl^- → K⁺Cl^- + Mn²⁺Cl₂^- + Cl₂⁰ + H₂⁺O^2-

⇒ 10Cl^- + 2Mn⁷⁺ → 2Mn²⁺ + 5Cl₂⁰

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

Độ âm điện của F (3,98) lớn hơn O (3,44) nên nguyên tử F mang phần điện tích âm còn nguyên tử O mang phần điện tích dương.

a) Ag⁺ + Fe²⁺ → Ag + Fe³⁺

Ag⁺ + 1e → Ag (quá trình khử)

Fe²⁺ → Fe³⁺+ 1e (quá trình oxi hóa)

Chất oxi hóa: Ag⁺

Chất khử: Fe²⁺

b) 3Hg²⁺ + 2Fe → 3Hg + 2Fe³⁺

Hg²⁺ + 2e → Hg (quá trình khử)

Fe → Fe³⁺ + 3e (quá trình oxi hóa)

Chất oxi hóa: Hg²⁺

Chất khử: Fe

c) 2As + 3Cl₂ → 2AsCl₃

As → As³⁺ + 3e (quá trình oxi hóa)

Cl₂ + 2e → 2Cl^- (quá trình khử)

Chất khử: As

Chất oxi hóa: Cl₂

d) Al + 6H⁺ + 3N⁵⁺O₃^- → Al³⁺ + 3N⁴⁺O₂ + 3H₂O

Al → Al³⁺ + 3e (quá trình oxi hóa)

N⁵⁺ + 1e → N⁴⁺ (quá trình khử)

Chất khử: Al

Chất oxi hóa: NO₃^-

- Nguyên tử O với cấu hình electron là 1s²2s²2p⁴, có 6 electron ở lớp vỏ ngoài cùng nên xu hướng cơ bản là nhận thêm 2 electron để đạt được lớp vỏ có 8 electron ở lớp ngoài như khí hiếm ⇒ Vậy số oxi hóa của O là -2.

O + 2e → O^2-

- Nguyên tử kim loại nhóm IA có cấu hình electron chung là ns¹, có 1 electron ở lớp vỏ ngoài cùng nên xu hướng cơ bản là nhường đi 1 electron để đạt được lớp vỏ có 8 electron ở lớp ngoài như khí hiếm ⇒ Vậy số oxi hóa của kim loại nhóm IA là +1.

- Nguyên tử kim loại nhóm IIA có cấu hình electron chung là ns², có 2 electron ở lớp vỏ ngoài cùng nên xu hướng cơ bản là nhường đi 2 electron để đạt được lớp vỏ có 8 electron ở lớp ngoài như khí hiếm ⇒ Vậy số oxi hóa của kim loại nhóm IIA là +2.

- Nguyên tử Al với cấu hình electron là [Ne]3s²3p¹, có 3 electron ở lớp vỏ ngoài cùng nên xu hướng cơ bản là nhường đi 3 electron để đạt được lớp vỏ có 8 electron ở lớp ngoài như khí hiếm ⇒ Vậy số oxi hóa của Al là +3.

Al → Al³⁺ + 3e

(3) Cl₂⁰ + 2NaOH → Na⁺O^2-Cl⁺ + Na⁺Cl^- + H₂O

Nguyên tố Cl thể hiện 3 số oxi hóa trong phản ứng (3).

PT: 3O₂ + 4Fe + 6H₂O → 4Fe(OH)₃↓

Fe → Fe³⁺ + 3e (nhường electron).

O₂ + 4e → 2O^2- (nhận electron).

- N = O có công thức ion giả định là N²⁺O^2-

Vậy số oxi hóa của N là +2, O là -2.

- CH₄ có công thức ion giả định là C^4-H₄⁺

Vậy số oxi hóa của C là -4, H là +1.

Bước 1: Viết cấu hình electron của N (Z = 7) và H (Z = 1)

N (Z = 7): 1s²2s²2p³

H (Z = 1): 1s¹

Bước 2: Biểu diễn sự hình thành các cặp electron chung cho NH₃

H có 1e ở lớp electron ngoài cùng, N có 5e ở lớp electron ngoài cùng.

⟹ Mỗi nguyên tử góp chung 1e để đạt cấu hình khí hiếm bền vững.

Bước 3: Công thức Lewis của NH₃

NH₃ có công thức ion giả định là N^3-H₃⁺

Vậy số oxi hóa của N là -3, của H là +1.

Sắt bị gỉ trong không khí ẩm có là phản ứng oxi hóa – khử vì có sự trao đổi electron trong đó Fe là chất khử, O₂ là chất oxi hóa.

3O₂ + 4Fe + 6H₂O → 4Fe(OH)₃↓

Đề xuất một vài biện pháp hạn chế sự tạo gỉ kim loại nêu trên.

- Ngăn không cho kim loại tiếp xúc với môi trường: sơn mạ, bôi dầu mỡ ... lên trên bề mặt kim loại.

- Chế tạo hợp kim ít bị ăn mòn: ví dụ như cho thêm vào thép một số kim loại như crom, niken để làm tăng độ bền.