I. Hệ thống hoá kiến thức

Hệ thống hoá kiến thức trang 78

Đề bài: Hoàn thành các nội dung còn thiếu sau đây.

Lời giải:

Các nội dung cần điền vào sơ đồ:

1) Khái niệm chất khử, chất oxi hoá:

• Chất nhường electron là chất khử.
• Chất nhận electron là chất oxi hoá.

2) Khái niệm quá trình oxi hoá, quá trình khử:

• Quá trình oxi hoá là quá trình chất khử nhường electron.
• Quá trình khử là quá trình chất oxi hoá nhận electron.

3) Lập phương trình hoá học của phản ứng oxi hoá – khử:

• Nguyên tắc: Tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hoá nhận.
• Các bước lập phương trình hoá học theo phương pháp thăng bằng electron:
  • Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hoá, từ đó xác định chất oxi hoá, chất khử.
  • Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hoá, quá trình khử.
  • Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hoá sao cho tổng số electron nhường = tổng số electron nhận.
  • Bước 4: Đặt hệ số vào sơ đồ phản ứng và kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

II. Luyện tập

Câu 1 trang 78

Đề bài: Trong phản ứng oxi hoá – khử, chất oxi hoá là chất:

A. nhận electron.

B. nhường proton.

C. nhường electron.

D. nhận proton.

Lời giải:

Theo định nghĩa: chất oxi hoá là chất nhận electron.

Đáp án: A. nhận electron.

Câu 2 trang 78

Đề bài: Trong phản ứng hoá học: $\text{Fe} + \text{H}_2\text{SO}_4 \to \text{FeSO}_4 + \text{H}_2$, mỗi nguyên tử Fe đã:

A. nhường 2 electron.

B. nhận 2 electron.

C. nhường 1 electron.

D. nhận 1 electron.

Lời giải:

Xét sự thay đổi số oxi hoá của Fe:

$$\overset{0}{\text{Fe}} \to \overset{+2}{\text{Fe}} + 2e$$

Fe có số oxi hoá tăng từ 0 lên +2 → mỗi nguyên tử Fe đã nhường 2 electron.

Đáp án: A. nhường 2 electron.

Câu 3 trang 78

Đề bài: Trong phản ứng hoá học: $2\text{Na} + 2\text{H}_2\text{O} \to 2\text{NaOH} + \text{H}_2$, chất oxi hoá là:

A. $\text{H}_2\text{O}$.

B. NaOH.

C. Na.

D. $\text{H}_2$.

Lời giải:

Xét sự thay đổi số oxi hoá:

• Na: 0 → +1 (nhường electron) → Na là chất khử.
• H (trong $\text{H}_2\text{O}$): +1 → 0 (trong $\text{H}_2$) (nhận electron) → $\text{H}_2\text{O}$ là chất oxi hoá.

Đáp án: A. $\text{H}_2\text{O}$.

Câu 4 trang 78

Đề bài: Cho nước $\text{Cl}_2$ vào dung dịch NaBr xảy ra phản ứng hoá học:

$$\text{Cl}_2 + 2\text{NaBr} \to 2\text{NaCl} + \text{Br}_2$$

Trong phản ứng hoá học trên, xảy ra quá trình oxi hoá chất nào?

A. NaCl.

B. $\text{Br}_2$.

C. $\text{Cl}_2$.

D. NaBr.

Lời giải:

Xét sự thay đổi số oxi hoá:

• Cl: 0 (trong $\text{Cl}_2$) → −1 (trong NaCl) → $\text{Cl}_2$ là chất oxi hoá (bị khử).
• Br: −1 (trong NaBr) → 0 (trong $\text{Br}_2$) → NaBr là chất khử (bị oxi hoá).

Quá trình oxi hoá xảy ra với chất khử là NaBr.

Đáp án: D. NaBr.

Câu 5 trang 79

Đề bài: Xét các phản ứng hoá học xảy ra trong các quá trình sau:

a) Luyện gang từ quặng hematite đỏ:

$$\text{Fe}_2\text{O}_3 + \text{CO} \xrightarrow{t^o} \text{FeO} + \text{CO}_2 \quad ; \quad \text{FeO} + \text{CO} \xrightarrow{t^o} \text{Fe} + \text{CO}_2$$

b) Luyện zinc (kẽm) từ quặng blend:

$$\text{ZnS} + \text{O}_2 \xrightarrow{t^o} \text{ZnO} + \text{SO}_2 \quad ; \quad \text{ZnO} + \text{C} \xrightarrow{t^o} \text{Zn} + \text{CO}$$

c) Sản xuất xút, chlorine từ dung dịch muối ăn:

$$\text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{điện phân dd, màng ngăn}} \text{NaOH} + \text{Cl}_2 + \text{H}_2$$

d) Đốt cháy ethanol có trong xăng E5:

$$\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + \text{O}_2 \xrightarrow{t^o} \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$$

Hãy chỉ ra các phản ứng oxi hoá – khử, lập phương trình hoá học của các phản ứng đó theo phương pháp thăng bằng electron và chỉ rõ chất oxi hoá, chất khử.

Lời giải:

Tất cả các phản ứng trên đều có sự thay đổi số oxi hoá → đều là phản ứng oxi hoá – khử. Lập phương trình cho từng phản ứng:

a1) $\text{Fe}_2\text{O}_3 + \text{CO} \to \text{FeO} + \text{CO}_2$

Số oxi hoá: Fe: +3 → +2; C: +2 → +4.

• Quá trình oxi hoá: $\overset{+2}{\text{C}} \to \overset{+4}{\text{C}} + 2e$
• Quá trình khử: $\overset{+3}{\text{Fe}} + 1e \to \overset{+2}{\text{Fe}}$

Bội số chung 2 và 1: 2.

$$1 \times | ; \overset{+2}{\text{C}} \to \overset{+4}{\text{C}} + 2e$$ $$2 \times | ; \overset{+3}{\text{Fe}} + 1e \to \overset{+2}{\text{Fe}}$$

$$\text{Fe}_2\text{O}_3 + \text{CO} \xrightarrow{t^o} 2\text{FeO} + \text{CO}_2$$

→ Chất oxi hoá: $\text{Fe}_2\text{O}_3$; chất khử: CO.

a2) $\text{FeO} + \text{CO} \to \text{Fe} + \text{CO}_2$

Số oxi hoá: Fe: +2 → 0; C: +2 → +4.

• Quá trình oxi hoá: $\overset{+2}{\text{C}} \to \overset{+4}{\text{C}} + 2e$
• Quá trình khử: $\overset{+2}{\text{Fe}} + 2e \to \overset{0}{\text{Fe}}$

Cân bằng (đã sẵn 2e):

$$\text{FeO} + \text{CO} \xrightarrow{t^o} \text{Fe} + \text{CO}_2$$

→ Chất oxi hoá: FeO; chất khử: CO.

b1) $\text{ZnS} + \text{O}_2 \to \text{ZnO} + \text{SO}_2$

Số oxi hoá: S: −2 → +4; O: 0 → −2.

• Quá trình oxi hoá: $\overset{-2}{\text{S}} \to \overset{+4}{\text{S}} + 6e$
• Quá trình khử: $\overset{0}{\text{O}}_2 + 4e \to 2\overset{-2}{\text{O}}$

Bội số chung 6 và 4: 12.

$$2 \times | ; \overset{-2}{\text{S}} \to \overset{+4}{\text{S}} + 6e$$ $$3 \times | ; \overset{0}{\text{O}}_2 + 4e \to 2\overset{-2}{\text{O}}$$

$$2\text{ZnS} + 3\text{O}_2 \xrightarrow{t^o} 2\text{ZnO} + 2\text{SO}_2$$

→ Chất oxi hoá: $\text{O}_2$; chất khử: ZnS.

b2) $\text{ZnO} + \text{C} \to \text{Zn} + \text{CO}$

Số oxi hoá: Zn: +2 → 0; C: 0 → +2.

• Quá trình oxi hoá: $\overset{0}{\text{C}} \to \overset{+2}{\text{C}} + 2e$
• Quá trình khử: $\overset{+2}{\text{Zn}} + 2e \to \overset{0}{\text{Zn}}$

Cân bằng (đã sẵn 2e):

$$\text{ZnO} + \text{C} \xrightarrow{t^o} \text{Zn} + \text{CO}$$

→ Chất oxi hoá: ZnO; chất khử: C.

c) $\text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \to \text{NaOH} + \text{Cl}_2 + \text{H}_2$

Số oxi hoá: Cl: −1 → 0; H: +1 → 0.

• Quá trình oxi hoá: $2\overset{-1}{\text{Cl}} \to \overset{0}{\text{Cl}}_2 + 2e$
• Quá trình khử: $2\overset{+1}{\text{H}} + 2e \to \overset{0}{\text{H}}_2$

Cân bằng (đã sẵn 2e):

$$2\text{NaCl} + 2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{đpdd, mn}} 2\text{NaOH} + \text{Cl}_2 + \text{H}_2$$

→ Chất oxi hoá: $\text{H}_2\text{O}$; chất khử: NaCl.

d) $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + \text{O}_2 \to \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$

Số oxi hoá của C trong $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$: 2x + 6(+1) + (−2) = 0 → x = −2.

• C: −2 → +4; O: 0 → −2.
• Quá trình oxi hoá: $\overset{-2}{\text{C}} \to \overset{+4}{\text{C}} + 6e$
• Quá trình khử: $\overset{0}{\text{O}}_2 + 4e \to 2\overset{-2}{\text{O}}$

Bội số chung 6 và 4: 12. Mỗi phân tử $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$ có 2 nguyên tử C nên hệ số của $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$ là 1 (tương ứng với “2 × C → 12e nhường”).

$$2 \times | ; \overset{-2}{\text{C}} \to \overset{+4}{\text{C}} + 6e$$ $$3 \times | ; \overset{0}{\text{O}}_2 + 4e \to 2\overset{-2}{\text{O}}$$

$$\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 3\text{O}_2 \xrightarrow{t^o} 2\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O}$$

→ Chất oxi hoá: $\text{O}_2$; chất khử: $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$.

Câu 6 trang 79

Đề bài: Xét phản ứng trong giai đoạn đầu của quá trình Ostwald:

$$\text{NH}_3 + \text{O}_2 \to \text{NO} + \text{H}_2\text{O}$$

Trong công nghiệp, cần trộn 1 thể tích khí ammonia với bao nhiêu thể tích không khí để thực hiện phản ứng trên? Biết không khí chứa 21% thể tích oxygen và các thể tích khí đo ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất.

Lời giải:

Bước 1: Cân bằng phương trình hoá học (đã học ở Bài 15):

$$4\text{NH}_3 + 5\text{O}_2 \xrightarrow{t^o, \text{xt}, p} 4\text{NO} + 6\text{H}_2\text{O}$$

Bước 2: Tính thể tích $\text{O}_2$ cần dùng.

Theo phương trình, ở cùng điều kiện thì tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ số mol:

$$V_{\text{NH}3} : V{\text{O}_2} = 4 : 5$$

Với 1 thể tích $\text{NH}_3$:

$$V_{\text{O}_2} = \dfrac{5}{4} \cdot 1 = 1{,}25 \text{ (thể tích)}$$

Bước 3: Tính thể tích không khí cần dùng.

Vì không khí chứa 21% thể tích $\text{O}_2$, nên:

$$V_{\text{không khí}} = \dfrac{V_{\text{O}_2}}{21\%} = \dfrac{1{,}25}{0{,}21} \approx 5{,}95 \text{ (thể tích)}$$

Kết luận: Cần trộn 1 thể tích khí ammonia với khoảng 5,95 thể tích không khí.

Câu 7 trang 79

Đề bài: Copper(II) sulfate được dùng để diệt tảo, rong rêu trong nước bể bơi; dùng để pha chế thuốc Bordaux (trừ bệnh mốc sương trên cây cà chua, khoai tây; bệnh thối thân trên cây ăn quả, cây công nghiệp);…

Trong công nghiệp, copper(II) sulfate thường được sản xuất bằng cách ngâm đồng phế liệu trong dung dịch sulfuric acid loãng và sục không khí:

$$\text{Cu} + \text{O}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \to \text{CuSO}_4 + \text{H}_2\text{O} \quad (1)$$

a) Lập phương trình hoá học của phản ứng (1) theo phương pháp thăng bằng electron, chỉ rõ chất oxi hoá, chất khử.

b) Copper(II) sulfate còn được điều chế bằng cách cho đồng phế liệu tác dụng với sulfuric acid đặc, nóng:

$$\text{Cu} + \text{H}_2\text{SO}_4(\text{đặc}) \xrightarrow{t^o} \text{CuSO}_4 + \text{SO}_2 + \text{H}_2\text{O} \quad (2)$$

Trong hai cách trên, cách nào sử dụng ít sulfuric acid hơn, cách nào ít gây ô nhiễm môi trường hơn?

Lời giải:

a) Lập phương trình phản ứng (1):

Số oxi hoá thay đổi: Cu: 0 → +2; O (trong $\text{O}_2$): 0 → −2.

• Quá trình oxi hoá: $\overset{0}{\text{Cu}} \to \overset{+2}{\text{Cu}} + 2e$
• Quá trình khử: $\overset{0}{\text{O}}_2 + 4e \to 2\overset{-2}{\text{O}}$

Bội số chung 2 và 4: 4.

$$2 \times | ; \overset{0}{\text{Cu}} \to \overset{+2}{\text{Cu}} + 2e$$ $$1 \times | ; \overset{0}{\text{O}}_2 + 4e \to 2\overset{-2}{\text{O}}$$

Đặt hệ số (2 Cu cần 2 $\text{H}_2\text{SO}_4$ và sinh ra 2 $\text{H}_2\text{O}$):

$$2\text{Cu} + \text{O}_2 + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \to 2\text{CuSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O}$$

→ Chất oxi hoá: $\text{O}_2$; chất khử: Cu.

b) So sánh hai cách:

Trước hết, lập phương trình phản ứng (2):

Số oxi hoá thay đổi: Cu: 0 → +2; S (trong $\text{H}_2\text{SO}_4$): +6 → +4 (trong $\text{SO}_2$).

• Quá trình oxi hoá: $\overset{0}{\text{Cu}} \to \overset{+2}{\text{Cu}} + 2e$
• Quá trình khử: $\overset{+6}{\text{S}} + 2e \to \overset{+4}{\text{S}}$

Cân bằng (đã sẵn 2e):

$$\text{Cu} + 2\text{H}_2\text{SO}_4(\text{đặc}) \xrightarrow{t^o} \text{CuSO}_4 + \text{SO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$$

So sánh để sản xuất 1 mol $\text{CuSO}_4$:

Kết luận:

• Cách (1) sử dụng ít $\text{H}_2\text{SO}_4$ hơn (chỉ cần một nửa so với cách (2)).
• Cách (1) ít gây ô nhiễm môi trường hơn vì không sinh ra khí $\text{SO}_2$ độc (khí $\text{SO}_2$ là một trong những nguyên nhân chính gây mưa acid).

ThS. Lê Thị Mai Nhi

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT

Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ