Khóa luận Nghiên cứu phản ứng oxi hoá - Khử trong chương trình hoá học phổ thông

Chia sẻ: Trương Châu Phi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:73

Thêm vào BST

Báo xấu

169
lượt xem 42
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Xuất phát từ yêu cầu của sự nghiệp giáo dục, thực trạng giảng dạy bộ môn hóa học ở cấp trung học phổ thông đòi hỏi người giáo viên không ngừng nâng cao năng lực chuyên môn, đổi m ới phương pháp dạy học nhằm giúp học sinh tiếp thu tri thức một cách tốt nhất. - Phản ứng oxi hóa - khử là lo ại phản ứng quan trọng và xuyên suốt trong chương trình hóa học phổ thông. Kiến thức về phản ứng oxi hoá - khử được vận dụng phổ biến trong dạy học cũng như trong...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận Nghiên cứu phản ứng oxi hoá - Khử trong chương trình hoá học phổ thông

Khóa luận Nghiên cứu phản ứng oxi hoá - Khử trong chương trình hoá học phổ thông
1 M CL C Ph l c bìa…………………………………………………………………………...i L i cam ñoan …………………………………………………………………….....ii L i c m ơn……………………………………………………………………….…iii M c l c ……………………………………………………………………………..1 Danh m c các c m t vi t t t……………………………………………………….3 M ð U……………………………………………………………………………4 CHƯƠNG 1 : CƠ S LÝ LU N C A V N ð NGHIÊN C U 1.1. Khái quát v ph n ng hóa h c………………………………………………..7 1.1.1.Khái ni m ph n ng hóa h c………………………………………………7 1.1.2. Các lo i ph n ng hóa h c……………………………………………….7 1.2. Ph n ng oxi hóa - kh ………………………………………………………...9 1.2.1. M t s khái ni m ………………………………………………………..9 1.2.2. Các phương pháp cân b ng ph n ng oxi hóa - kh ……………………15 1.2.3. Ý nghĩa và t m quan tr ng c a ph n ng oxi hóa - kh ……………......22 CHƯƠNG 2 PH N NG OXI HÓA –KH TRONG CHƯƠNG TRÌNH HÓA H C PH THÔNG 2.1. Ph n ng oxi hóa - kh trong chương trình hoá h c ph thông ……………..24 2.1.1. Ph n ng oxi hóa - kh trong chương trìnhtrung h c cơ s …..………..24 2.1.2. Ph n ng oxi hóa – kh trong chương trình trung h c ph thông……...27 2.2. Ph n ng oxi hóa- kh …………………………………………………….....30 2.2.1. N i dung ph n ng oxi hóa – kh trong hóa h c vô cơ……………….....30 2.2.2. N i dung ph n ng oxi hóa – kh trong hóa h c h u cơ………………...32 2.3. V n d ng ph n ng oxi hóa - kh trong d y hóa h c ph thông…………....38 2.3.1. S d ng các khái ni m ph n ng oxi hóa - kh trong d y tính ch t hóa h c c a các ch t……………………………………………………………...38 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
2 2.3.2. S d ng các khái ni m ph n ng oxi hóa - kh ñ gi i bài t p……..........43 2.3.3. S d ng ki n th c ph n ng oxi hoá - kh ñ gi i thích tính ch t các ch t, các hi n tư ng hóa h c có liên quan trong th c ti n………………………….......59 K T LU N VÀ ð XU T 1. K t lu n chung ………………………………………………………………...64 2. Ý ki n ñ xu t………………………………………………………………....64 Tài li u tham kh o………………………………………………………………...65 Ph l c…………………………………………………………………………...- p1- PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
3 DANH M C CÁC C M T VI T T T CTðG : Công th c ñơn gi n CTPT : Công th c phân t ðktc : ði u ki n tiêu chu n GV : Giáo viên HD : Hư ng d n HS : H c sinh SGK : Sách giáo khoa Soh : S oxi hoá THCS : Trung h c cơ s THPT : Trung h c ph thông PTHH : Phương trình hóa h c. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
4 M ð U 1. Lý do ch n ñ tài - Xu t phát t yêu c u c a s nghi p giáo d c, th c tr ng gi ng d y b môn hóa h c c p trung h c ph thông ñòi h i ngư i giáo viên không ng ng nâng cao năng l c chuyên môn, ñ i m i phương pháp d y h c nh m giúp h c sinh ti p thu tri th c m t cách t t nh t. - Ph n ng oxi hóa - kh là lo i ph n ng quan tr ng và xuyên su t trong chương trình hóa h c ph thông. Ki n th c v ph n ng oxi hoá - kh ñư c v n d ng ph bi n trong d y h c cũng như trong ñ i s ng. V y, ph n ng oxi hóa - kh là ph n ng th nào? Phân lo i chúng trong hóa h c vô cơ, h u cơ ra sao? So sánh s khác nhau cơ b n gi a ph n ng oxi hóa – kh và các ph n ng khác; làm th nào có th nh n bi t ñư c ph n ng oxi hóa – kh và các ph n ng thông thư ng cũng như các bư c l p phương trình ph n ng. T m quan tr ng c a ph n ng oxi hóa – kh , ph n ng oxi hóa - kh ñư c nghiên c u và phát tri n như th nào t chương trình trung h c cơ s sang chương trình trung h c ph thông. Khi n m rõ các n i dung trên, giáo viên s v n d ng ph n ng oxi hoá - kh trong d y hóa h c ph thông ñư c t t hơn. - Hóa h c là khoa h c th c nghi m, giáo viên không ch d y cho h c sinh cách ti p thu tri th c mà còn ph i rèn luy n cho h c sinh kh năng v n d ng các ki n th c hoá h c ñ gi i thích các hi n tư ng trong th c ti n như: t t c các ph n ng cháy, các ph n ng t o ra dòng ñi n trong pin, cquy… Các ph n ng x y ra trong cơ th ngư i như s oxi hóa glucôzơ thành khí cacbônic và hơi nư c… T t c các hi n tư ng hoá h c trên ñ u dùng các ki n th c c a ph n ng oxi hoá - kh ñ gi i thích. Do v y, chúng tôi ch n ñ tài “ Nghiên c u ph n ng oxi hoá - kh trong chương trình hoá h c ph thông “ làm n i dung nghiên c u c a khóa lu n t t nghi p. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
5 2. M c tiêu nghiên c u - Nghiên c u h th ng ki n th c ph n ng oxi hoá – kh trong chương trình hoá h c ph thông. - Nghiên c u vi c s d ng ph n ng oxi hóa – kh trong chương trình hóa h c ph thông cũng như các ki n th c có liên quan ñ n ph n ng oxi hóa – kh trong d y các ch t và bài t p v n d ng có liên quan ñ n ph n ng oxi hóa – kh . 3. Nhi m v nghiên c u - Nghiên c u các tài li u có liên quan ñ n ph n ng oxi hóa - kh . - Nghiên c u s hình thành và phát tri n, các quy lu t bi n ñ i trong s t o thành s n ph m oxi hóa – kh . - Tìm hi u s v n d ng ph n ng oxi hóa - kh trong vi c gi ng d y b môn hóa h c trung h c ph thông. 4. Phương pháp nghiên c u Phương pháp nghiên c u lý lu n : sách giáo khoa hóa h c trung h c ph thông và các tài li u có liên quan ñ n ph n ng oxi hóa – kh . 5. ð i tư ng nghiên c u Ph n ng oxi hóa – kh trong chương trình trung h c ph , sách giáo khoa hoá h c ph thông và các tài li u khác có liên quan ñ n ph n ng oxi hóa – kh . 6. Kh năng áp d ng c a ñ tài Nghiên c u ñ tài hoàn thành s góp thêm tài li u tham kh o cho giáo viên d y hóa h c các trư ng THPT, sinh viên ñang h c chuyên ngành hóa h c và tài li u h c t p cho HS trung h c cơ s , trung h c ph thông. 7. L ch s ñ tài ðã có r t nhi u công trình nghiên c u, nhi u sách, tài li u nghiên c u ph n ng oxi hóa - kh c a nhi u tác gi khác nhau như: • Nguy n Tr ng Th , Ngô Ng c An, Ph n ng oxi hóa – kh và s ñi n phân, Nhà xu t b n giáo d c, năm 2006. Khai thác ph n ng oxi hóa - kh nhi u góc ñ như : phân lo i ph n ng, các phương pháp cân b ng ph n ng oxi hóa - kh các d ng bài toán v ph n ng oxi hóa - kh . PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
6 • M t s bài vi t trong T p chí hoá h c & ng d ng : 1. Ph m Hà Thanh, Ph m Ng c Sơn - Cách tính nhanh kh i lư ng mu i t o thành trong ph n ng oxi hóa – kh . (S 3(75)/2008). 2. Lê Ng c Sáng, Các phương pháp cân b ng ph n ng oxi hóa - kh b ng phương pháp thăng b ng electron và phân t ion. (S 8(80)/2008). ð tài chúng tôi quan tâm nghiên c u ph n ng oxi hóa - kh trong chương trình hóa h c ph thông nh m tìm hi u s hình thành, phát tri n và v n d ng ph n ng oxi hoá - kh trong d y hoá h c ph thông. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
7 CHƯƠNG 1 : CƠ S LÝ LU N C A V N ð NGHIÊN C U 1.1. Khái quát v ph n ng hóa h c 1.1.1.Khái ni m ph n ng hóa h c [2] Quá trình bi n ñ i ch t này thành ch t khác g i là ph n ng hóa h c. Ch t ban ñ u b bi n ñ i trong ph n ng g i là ch t ph n ng (ch t tham gia, ch t m i sinh ra là s n ph m). Trong ph n ng hoá h c t ng kh i lư ng các ch t tham gia ph n ng b ng t ng kh i lư ng các ch t t o thành sau ph n ng. Ph n ng hóa h c ñư c ghi theo phương trình ch như sau: Tên các ch t ph n ng → Tên các s n ph m Ví d : Lưu huỳnh + s t → S t (II)sunfua Trong quá trình ph n ng, lư ng ch t ph n ng gi m d n, lư ng s n ph m tăng d n. Trong ph n ng hóa h c ch có liên k t gi a các nguyên t thay ñ i làm cho phân t này bi n thành phân t khác. Ph n ng x y ra ñư c khi các ch t tham gia ti p xúc tr c ti p v i nhau, có trư ng h p ñun nóng, có trư ng h p c n xúc tác. Nh n bi t d u hi u x y ra d a vào d u hi u có ch t m i t o thành. 1.1.2. Các lo i ph n ng hóa h c 1.1.2.1. Các lo i ph n ng trong hóa h c vô cơ : [2] Ph n ng có s thay ñ i s oxi hóa và ph n ng không có s thay ñ i s oxi hóa Các d ng ph n ng hoá h c cơ b n: - Ph n ng phân tích là ph n ng trong ñó m t ch t b phân tích thành nhi u ch t m i. Ví d : CaCO3 = CaO + CO2 ↑ - Ph n ng k t h p là ph n ng trong ñó hai hay nhi u ch t k t h p v i nhau t o thành m t ch t m i. Ví d : BaO + H2O = Ba(OH)2. - Ph n ng th là ph n ng trong ñó nguyên t c a ngyên t này d ng ñơn ch t thay th nguyên t c a nguyên t khác trong h p ch t. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
8 Ví d : Zn + H2SO4 loãng = ZnSO4 + H2 ↑ - Ph n ng trao ñ i là ph n ng trong ñó các h p ch t trao ñ i nguyên t hay nhóm nguyên t v i nhau. Ví d : BaCl2 + NaSO4 = BaSO4 + 2NaCl. Phân lo i d a trên hi u ng nhi t c a ph n ng : - Ph n ng t a nhi t. ð nh nghĩa: Ph n ng t a nhi t là ph n ng hóa h c gi i phóng năng lư ng dư i d ng nhi t. Ví d như ph n ng ñ t cháy xăng d u, cung c p năng lư ng ñ v n hành xe c , máy móc… - Ph n ng thu nhi t ð nh nghĩa : ph n ng thu nhi t là ph n ng hóa h c h p th năng lư ng dư i d ng nhi t. Ví d như khi s n xu t vôi, ngư i ta ph i liên t c cung c p năng lư ng dư i d ng nhi t ñ th c hi n ph n ng phân h y ñá vôi. 1.1.2.2.Các lo i ph n ng trong hóa h u cơ:[2] Ph n ng c ng. Phân t h u cơ k t h p thêm v i các nguyên t ho c phân t khác. 0 Ví d : HC ≡ CH + 2 H 2  H 3C − CH 3 t → Ph n ng th M t ho c m t nhóm nguyên t phân t h u cơ b th b i m t ho c m t nhóm nguyên t khác. Ví d : H3C – OH + H-Br → H3C- Br +HOH Ph n ng tách M t vài nguyên t ho c nhóm nguyên t b tách ra kh i phân t . +  → 0 H ,170 C Ví d : H3C- CH2-OH H2C = CH2 +H2O Ph n ng phân h y Phân t b phá h y hoàn toàn thành các nguyên t ho c các phân t nh . Ví d : CH4 t → C + 2H2 o PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
9 C4H10 + 5F2 → 4C + 10HF C6H12 + 9O2 → 6CO2 + 6H2O Ph n ng este hóa Là ph n ng ñi u ch este b ng cách ñun nóng ancol v i axit cacboxylic, có axit m nh làm xúc tác. + RCOOH + R’OH ↽ H ⇀ R – COOR’ + H2O Ph n ng trùng h p Ph n ng trùng h p là quá trình k t h p liên ti p nhi u phân t nh gi ng nhau ho c tương t nhau t o thành nh ng phân t r t l n g i là polime. Trong ph n ng trùng h p, ch t ñ u (các phân t nh ) ñư c g i là monome. S n ph m c a ph n ng g m nhi u m t xích monome h p thành nên ñư c g i là polime. S lư ng m t xích monome trong m t phân t polime g i là h s trùng h p và kí hi u là n. 1.2. Ph n ng oxi hóa - kh 1.2.1. M t s khái ni m 1.2.1.1. Hóa tr và s oxi hóa [4] Hóa tr - Hóa tr ñ c trưng cho kh năng nguyên t c a các nguyên t ñó có th hình thành m t s liên k t hoá h c nh t ñ nh. Hoá tr thư ng g n li n v i m t ki u liên k t c th . Có th ñ nh nghĩa nó là s nguyên t c a nguyên t hóa tr m t k t h p v i m t nguyên t c a nguyên t ñã cho. Ch ng h n, trong axit clohidric HCl, clo có hóa tr m t, trong nư c H2O oxi có hóa tr hai, trong amoniac NH3 nitơ có hóa tr ba, trong metan CH4 cacbon có hóa tr b n, trong PCl5 photpho có hóa tr năm, trong SF6 lưu huỳnh có hóa tr sáu…. - V i s phát tri n h c thuy t v liên k t hóa h c, hóa tr c a nguyên t trong phân t ñư c hi u là s c p ñi n t mà nguyên t ñã cho dùng ñ liên k t v i nh ng nguyên t khác, như v y hóa tr ñư c ñ nh nghĩa là s liên k t nh ñó nguyên t ñã cho k t h p v i nh ng nguyên t khác. S liên k t mà nguyên t có th t o thành b ng s ñi n t không k t ñôi c a nó. ñây không tính ñ n tính có c c c a liên k t PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
10 ñư c t o thành và vì v y hóa tr không có d u. C n nh n m nh r ng hóa tr xác ñ nh theo s liên k t không th âm và cũng có th b ng không. - ði n hoá tr ñư c xác ñ nh b ng s electron mà m t nguyên t m t ñi hay thu vào khi t o thành ion ñơn. ðó là ñi n tích c a các ion trong h p ch t ion. Ch ng h n, trong phân t CaCl2, nguyên t Caxi có ñi n hoá tr +2, nguyên t Clo -1. - C ng hoá tr ñư c xác ñ nh b ng s liên k t c ng hoá tr do các nguyên t trong phân t t o thành. Nói chung, m i liên k t c ng hoá tr ñư c hình thành t m t c p electron. Ví d trong phân t H2, hydro có c ng hoá tr I (H-H); trong phân t N2, nguyên t nitơ có c ng hoá tr III (N≡N) (M i g ch n i ch m t liên k t th c hi n b ng m t c p electron). S oxi hóa ð thu n ti n khi xem xét ph n ng oxi hoá - kh và tính ch t c a các nguyên t , ngư i ta ñưa ra khái ni m s oxi hoá (còn g i là m c oxi hoá hay ñi n tích hoá tr ). S oxi hoá là ñi n tích quy ư c mà nguyên t có ñư c n u gi thuy t r ng c p e liên k t (do 2 nguyên t góp chung) chuy n hoàn toàn v phía nguyên t có ñ âm ñi n l n hơn. S oxi hoá ñư c tính theo quy t c sau : − T ng ñ i s s oxi hoá c a các nguyên t trong phân t trung hoà ñi n b ng 0. − T ng ñ i s s oxi hoá c a các nguyên t trong m t ion ph c t p b ng ñi n tích c a ion. Ví d trong ion HSO4-, s oxi hoá c a H là +1, c a O là −2 c a S là +6. + 1 + 6 + (−2. 4) = − 1. − Trong ñơn ch t, s oxi hoá c a các nguyên t b ng 0. Ví d : Trong Cl2, s oxi hoá c a Cl b ng 0. − Khi tham gia h p ch t, s oxi hoá c a m t s nguyên t có tr s không ñ i như sau: + Kim lo i ki m luôn b ng +1. + Kim lo i ki m th luôn b ng +2. + Oxi (tr trong peoxit b ng − 1) luôn b ng − 2. + Hiñro (tr trong hiñrua kim lo i b ng − 1) luôn b ng − 2, Al thư ng b ng +3. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
11 Chú ý: D u c a s oxi hoá ñ t trư c giá tr , còn d u c a ion ñ t sau giá tr . +3 Ví d : S oxi hóa c a Fe , c a ion Fe3+. 1.2.1.2. Ch t kh và ch t oxi hóa - M t s ch t kh và ch t oxi hoá quan tr ng nh t [22] NH NG CH T KH VÀ NH NG CH T OXI HÓA QUAN TR NG NH T Ch t kh : Ch t như ng e Ch t oxi hóa : Ch t nh n e - Nguyên t kim lo i, hidro, hidro - Các halogen:F2,Cl2, Br2 . peoxit H2O2. - Các h p ch t c a Mangan : - Cacbon, cacbon(II)oxit. Mn2O7, MnO3, MnO2, KMnO4, - Các h p ch t c a lưu huỳnh: K2MnO4 . H2S, H2SO3 và mu i c a nó, - Các h p ch t c a Crom : CrO3, Na2S2O3… K2CrO4, K2CrO7… - Axit có g c axit là nhóm halogen : - Các h p ch t c a Oxi : O2, O3, HI, HBr, HCl… H2O2 và mu i c a nó. - Mu i : SnCl2, FeSO4, MnSO4, - Các axit có tính oxi hoá m nh Cr2(SO4)3…. như: H2SO4, H2SeO4, HNO3 và mu i - Các h p ch t c a nitơ : HNO2, c a nó… NH3, N2H4, NH2OH, NO… - Ion c a nh ng kim lo i quý (Ag+, - H3PO3, H3AsO3, K4[Fe(CN)6]. Pb2+, Au 3+…) - M t s h p ch t h u cơ: Andehit, - Pb(CH3COO)2, (NH4)2S2O8, rư u, axit fomic và axit oxalic. K3[Fe(CN)6], CuO ,Ag2O, PbO2. - Hipoclorit. Clorat, peclorat. - Nư c cư ng toan, h n h p c a axit nitric ñ m ñ c và axit flohidric ñ m ñ c. ð x y ra ñư c ph n ng oxi hóa - kh c n ph i bi t có nh ng nguyên t , phân t ho c ion có kh năng cho ho c thu nh n ñi n t .[3] • ðơn ch t có th là ch t oxi hoá, có th là ch t kh : PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
12 + Ch t oxi hoá có th là ñơn ch t, mà nguyên t trung hoà c a nó nh n electron thành ion tích ñi n âm, có c u trúc electron c a khí trơ g n nh t. Các nguyên t trung hoà c a nh ng nguyên t có ngoài cùng 7 (s2p5); 6(s2p4); 5(s2p 3) và 4(s2p2) electron. Ch t oxi hoá m nh nh t là halogen và oxi d ng nguyên t . + Ch t kh ñi n hình là nh ng nguyên t có s electron l p ngoài cùng ch a t m t ñ n ba electron. Trong các ch t kh này là kim lo i, là các nguyên t s, d, f. • Các oxiaxit và các mu i c a chúng có th là ch t oxi hoá có th là ch t kh . + Ch t oxi hoá là các oxiaxit có s oxi hoá cao nh t và các mu i c a chúng. Trong thành ph n c a ch t oxi hoá thư ng có các nguyên t c a nguyên t m c oxi hoá cao. +7 +6 Ví d : K MnO4 , K 2 Cr 2 O7 …. + Ch t kh là các oxi axit có s oxi hoá th p và các mu i c a chúng. Các phân t c a các ch t kh này ch a m t ho c m t s nguyên t c a nguyên t m t trong s các tr ng thái oxi hoá th p c a nó. Khi tương tác v i các ch t oxi hoá các nguyên t này như ng electron, t o thành h p ch t ng v i tr ng thái s oxi hoá dương (có th s oxi hoá dương c c ñ i ) c a nguyên t này. +4 0 +6 −1 Ví d : H 2 S O3 + Br 2 + H2O → H 2 S O4 + 2H Br • Ion kim lo i tích ñi n dương có th là ch t oxi hoá, có th là ch t kh . + Ch t oxi hoá là các ion kim lo i tích ñi n dương s oxi hoá cao nh t. Các ion kim lo i tích ñi n dương ñ u th hi n m c ñ nào ñó tính oxi hoá. Trong s chúng, ch t oxi hoá m nh hơn là các ion tích ñi n dương s oxi hoá cao. Ví d : Fe3+, Cu2+, Hg2+…. + Ch t kh là các ion dương kim lo i có s oxi hoá th p, n u chúng còn có th có nh ng tr ng thái v i s oxi hoá cao hơn. Ví d : Fe2+ → Fe3+ + 1e Cu+ → Cu2+ + 1e • Ch t kh là các ion nguyên t tích ñi n âm PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
13 Các phi kim, n u là ch t oxi hoá y u, khi tr ng thái ion âm nó là ch t kh m nh. Kh năng kh c a các ion tích ñi n âm có ñi n tích như nhau tăng lên theo s tăng bán kính nguyên t . Ví d : Trong nhóm halogen, ion I- có kh năng kh l n hơn so v i ion Br- và Cl- còn F- th hi n tính kh r t y u. • Trư ng h p m t ch t v a có tính oxi hoá, v a có tính kh . Khi m t nguyên t có trong m t h p ch t ho c ñơn ch t có s oxi hoá trung gian thì có c hai tính ch t v a có tính oxi hoá v a có tính kh . +3 −5 +5 −1 Ví d : 3K N O2 + H Cl O3 = 3K N O3 + H Cl (Ch t kh ) +3 −1 0 +2 3K N O2 + 2 K I + 2 H 2 SO4 → I 2 + 2 N O + 2 K 2 SO4 + 2 H 2O (Ch t oxi hoá) Trong m t s ch t, ch t oxi hoá và ch t kh trong n i phân t +1 +5 −2 −1 0 Ví d : 2 K Cl O 3 → 2 K Cl + 3O 2 • Trong m t s ch t, ch t oxi hoá và ch t kh còn ph thu c vào môi trư ng ti n hành ph n ng. ði u ki n ñ ph n ng oxi hóa - kh có th x y ra: [8] - ði u ki n c n : Ph n ng oxi hóa kh x y ra theo chi u: ch t oxi hóa m nh s oxi hóa ch t kh m nh nh t, sinh ra ch t oxi hóa y u hơn và ch t kh y u hơn. D a vào dãy ñi n hóa c a kim lo i ñ bi t qui lu t bi n thiên tính oxi hóa c a ion kim lo i và tính kh c a nguyên t kim lo i. - ði u ki n khác : Ngoài ñi u ki n c n, ph n ng oxi hóa – kh x y ra ñư c còn ph thu c vào các y u t : môi trư ng, xúc tác, nhi t ñ th c hi n ph n ng . + nh hư ng c a môi trư ng: Ph n ng oxi hóa – kh có th x y ra trong nh ng môi trư ng khác nhau: trong môi trư ng axit (dư ion H+), trung tính (H2O) và ki m (OH-). Tùy theo môi trư ng, ñ c ñi m di n bi n ph n ng gi a cá ch t cho trư c có th thay ñ i.Môi trư ng nh hư ng ñ n s bi n ñ i m c oxi hóa c a các nguyên t . Ví d như ion PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
14 MnO4- làm cho dung d ch có màu ñ th m, trong môi trư ng axit nó b kh ñ n Mn 2+, trong môi trư ng trung tính b kh ñ n MnO2, trong môi trư ng ki m b kh ñ n MnO42-. Ví d : Trong môi trư ng axit: 5Na2SO3 +2KMnO4 + 3H2SO4 → 5NaSO4 + 2MnSO4 + 3H2O + K2SO4 Trong môi trư ng trung tính ho c bazơ y u: 3Na2SO3 +2KMnO4 + H2O → 2MnO2 ↓ + 3Na2SO4 + 2KOH + nh hư ng c a xúc tác ñ n s n ph m ph n ng: 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O 4NH3 + 5O2 xtPt 4NO + 6H2O →  + nh hư ng c a nhi t ñ : nhi t ñ cũng nh hư ng ñ n s n ph m ph n ng. Ch ng h n, khi ñ t khí H2S trong ñi u ki n dư oxi và nhi t ñ cao thì s n ph m thu ñư c là SO2 và trong trư ng h p này oxi không khí ñã oxi hoá lưu huỳnh trong h p ch t H2S t S-2 tăng lên S+4 còn khi ñ t H2S trong ñi u ki n thi u oxi và nhi t ñ không cao thì s n ph m thu ñư c là lưu huỳnh và trong trư ng h p này oxi không khí −2 ñã oxi hoá lưu huỳnh trong h p ch t H2S t S tăng lên S0. tocao PTHH : 2H2S + 3O2( dư)  → 2 SO2 + 2H2O  tothâp 2H2S + 3O2( thi u)  → 2S + 2H2O  1.2.1.3. S kh , s oxi hóa - S kh (quá trình kh ) m t ch t là làm cho ch t ñó như ng electron hay làm tăng s oxi hóa c a ch t ñó. - S oxi hóa (quá trình oxi hóa) m t ch t là làm cho ch t ñó nh n electron hay làm gi m s oxi hóa c a ch t ñó. 1.2.1.4. C p oxi hóa - kh [14] quá trình kh , ch t oxi hóa b kh chuy n thành ch t kh . quá trình oxi hóa, ch t kh b oxi hóa chuy n thành ch t oxi hóa. Ch t oxi hóa và ch t kh c a cùng m t quá trình h p thành m t c p oxi hóa – kh hay m t h oxi hóa - kh (kí hi u là Ox/Kh). PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
15 Ví d : Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu Có th vi t thành hai n a ph n ng: Zn Zn2+ + 2e k1 ox1 + ne (1) Cu2+ + 2e Cu ox2 + ne k2 (2) Zn + Cu 2+ Zn2+ + Cu K1 +ox2 ox1 +k2 Trong n a ph n ng (1), Zn như ng e, gi vai trò ch t kh (k1), Zn 2+ có kh năng nh n e (trong ph n ng ngh ch) gi vai trò tác nhân oxi hóa (ox1). Ta có c p oxi hóa - kh : ox1/k1(Zn2+/Zn). M t cách tương t , trong n a ph n ng (2) ta có c p oxi hóa - kh : ox2/k2 (Cu2+/Cu). Như v y, trong m t ph n ng oxi hóa - kh có s trao ñ i e gi a tác nhân k1(Zn) c a c p oxi hóa kh và tác nhân oxi hóa ox2 (Cu2+) c a m t c p oxi hóa - kh khác. 1.2.1.5. Ph n ng oxi hóa - kh . - ð nh nghĩa: Ph n ng oxi hóa - kh là ph n ng hóa h c trong ñó trong ñó có s chuy n electron gi a các ch t ph n ng. Hay còn có cách ñ nh nghĩa khác: Ph n ng oxi hóa - kh là ph n ng hóa h c trong ñó có s thay ñ i s oxi hóa c a m t s nguyên t . 1.2.2. Các phương pháp cân b ng ph n ng oxi hóa - kh 1.2.2.1. Phương pháp ñ i s [22] - Nguyên t c: S nguyên t c a m i nguyên t hai v ph i b ng nhau. - Các bư c cân b ng : + ð t n s là các h s h p th c. Dùng ñ nh lu t b o toàn kh i lư ng ñ cân b ng nguyên t và l p phương trình ñ i s . + Ch n nghi m tùy ý cho 1 n, r i dùng h phương trình ñ i s ñ suy ra các n s còn l i. Ví d : KMnO4 + HCl → MnCl2 + Cl2 + KCl + H2O aKMnO4 + bHCl → cMnCl2 + dCl2 + eKCl + fH2O K: a=e (1) Mn : a=c (2) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
16 O: 4a = f (3) H: b = 2f (4) Cl : b = 2c + 2d + e (5) (Có h 5 phương trình, 6 n s ) Ch n e = 1 ⇒ (1) a = 1 (2) c = 1 (3) f = 4 (4) b = 8 (5) d = 5/2 Nhân các nghi m s v i 2 , ta ñư c : 2KMnO4 + 16HCl → 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O Nh n xét: Phương pháp này cho phép áp d ng v i m i phương trình t ñơn gi n ñ n ph c t p. Tuy nhiên, khi cân b ng phương trình ph n ng theo phương pháp này s m t r t nhi u th i gian vì ph i gi i c m t h nhi u phương trình toán h c, nhi u khi r t ph c t p, ñòi h i HS nhi u kĩ năng toán h c, tính ch t toán h c l n át tính ch t hoá h c hơn, làm lu m b n ch t hoá h c. Phương pháp này không giúp h c sinh hi u rõ b n ch t c a ph n ng oxi hoá – kh là s như ng và nh n electron, t ng electron cho b ng t ng electron nh n. HS không xác ñ nh ñư c s oxi hóa. ð ti t ki m th i gian ta nên s d ng phương pháp cân b ng ñi n t (thăng b ng electron). 1.2.2.2. Phương pháp cân b ng electron [3] Trong chương trình hoá h c THPT thì phương pháp cân b ng electron là phương pháp cơ b n, ph bi n và ñư c áp d ng ñ cân b ng phương trình ph n ng oxi hoá – kh vì phương pháp cân b ng electron ch rõ b n ch t c a ph n ng oxi hoá – kh là s như ng và nh n electron, t ng electron cho b ng t ng electron nh n, giúp h c sinh có th cân b ng nhanh, ñơn gi n, chính xác các phương trình ph n ng oxi hóa - kh t ñơn gi n ñ n ph c t p. - Nguyên t c: d a vào s b o toàn electron nghĩa là t ng s electron c a ch t kh cho ph i b ng t ng s electron ch t oxi hóa nh n. - Các bư c cân b ng : PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
17 Bư c 1 : Vi t sơ ñ ph n ng v i các nguyên t có s thay ñ i s oxi hóa. Bư c 2 : Vi t các quá trình: kh (cho electron), oxi hóa (nh n electron). Bư c 3: Cân b ng electron: nhân h s ñ : T ng s electron cho = t ng s electron nh n. (t ng s oxi hóa gi m = t ng s oxi hóa tăng). Bư c 4: Cân b ng nguyên t không thay ñ i s oxi hoá (thư ng theo th t ): - Kim lo i (ion dương) ; g c axit (ion âm) - Môi trư ng (axit, bazơ) ; nư c (cân b ng H2O ñ cân b ng hiñro). Bư c 5: Ki m soát s nguyên t oxi 2 v (ph i b ng nhau). - Lưu ý: Khi vi t các quá trình oxi hoá và quá trình kh c a t ng nguyên t , c n theo ñúng ch s qui ñ nh c a nguyên t ñó. Ví d : Fe + H2SO4 ñ c nóng → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + H2O 0 +6 +3 +4 Bư c1: Fe+ H 2 S O4 → Fe 2 (SO4 )3 + S O2 ↑ + H 2O Bư c 2,3 1x 2Fe0 → 2Fe+3 + 6e 3x S+6 + 2e → S+4 Bư c 4,5. 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2↑+ 6H2O Tuy nhiên, có m t s phương trình mà ta không th cân b ng theo phương pháp thăng b ng electron ñư c. Nhi u ph n ng thì c n thêm ñi u ki n ho c môi trư ng thì ph n ng m i x y ra. M t phương pháp ñư c ñưa ra, nó ñáp ng ñ y ñ các yêu c u trên, chính xác hơn ñó là phương pháp cân b ng ion – electron. 1.2.2.3. Phương pháp cân b ng ion – electron [3] - Ph m vi áp d ng: ñ i v i các quá trình x y ra trong dung d ch, có s tham gia c a môi trư ng (H2O, dung d ch axit ho c bazơ tham gia). - Nguyên t c: • N u ph n ng có axit tham gia: v nào th a O ph i thêm H+ ñ t o H2O và ngư c l i. • N u ph n ng có bazơ tham gia: v nào th a O ph i thêm H2O ñ t o ra OH- - Các bư c ti n hành: PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
18 Bư c 1: Tách ion, xác ñ nh các nguyên t có s oxi hóa thay ñ i và vi t các n a ph n ng oxi hóa – kh . Bư c 2: Cân b ng các bán ph n ng: Cân b ng s nguyên t m i nguyên t hai v Thêm H+ hay OH- Thêm H2O ñ cân b ng s nguyên t hiñro Ki m soát s nguyên t oxi 2 v (ph i b ng nhau). Cân b ng ñi n tích: thêm electron vào m i n a ph n ng ñ cân b ng ñi n tích Bư c 3: Cân b ng electron: nhân h s ñ : T ng s electron cho = t ng s electron nh n. (t ng s oxi hóa gi m = t ng s oxi hóa tăng). Bư c 4: C ng các n a ph n ng ta có phương trình ion thu g n. Bư c 5: ð chuy n phương trình d ng ion thu g n thành phương trình ion ñ y ñ và phương trình phân t c n c ng vào 2 v nh ng lư ng b ng nhau các cation ho c anion ñ bù tr ñi n tích. Ví d : Cân b ng phương trình ph n ng: Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO ↑ + H2O Bư c 1 : Cu + H+ + NO3- → Cu2+ + NO3- + NO↑ + H2O Cu0 → Cu2+ NO3- → NO Bư c 2 : Cân b ng nguyên t : Cu → Cu 2+ NO3- + 4H+ → NO + 2H2O Cân b ng ñi n tích Cu → Cu2+ + 2e NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O Bư c 3 : Cân b ng electron: 3x Cu → Cu2+ + 2e 2x NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O Bư c 4 : 3Cu + NO3- + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
19 Bư c 5 : 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O Nh n xét: Phương pháp cân b ng ion – ñi n t (ion – electron) cũng gi ng như phương pháp cân b ng electron, nhưng khác là vi t các ch t oxi hóa và ch t kh dư i d ng ion, th hi n ñúng s t n t i c a chúng trong dung d ch. S khác nhau gi a phương pháp cân b ng e và phương pháp ion – electron: - Phương pháp n a ph n ng chia phương trình ph n ng oxi hóa – kh thành hai n a ph n ng. - Cân b ng kh i lư ng và cân b ng ñi n tích ñ i v i m i n a ph n ng - Phương pháp n a ph n ng không dùng khái ni m s oxi hóa. Phương pháp này cũng không ch rõ b n ch t c a ph n ng oxi hoá – kh là s như ng và nh n electron, t ng electron cho b ng t ng electron nh n. Do v y trong chương trình ph thông, HS ch s d ng phương pháp này ñ i v i các ph n ng x y ra trong dung d ch, có s tham gia c a môi trư ng. ðây ñư c xem là n i dung khó ñ i v i HS trung h c ph thông. Ngoài ra còn có m t s phương pháp cân b ng khác: 1.2.2.4. Phương pháp thăng b ng s oxi hóa.[1] Phương pháp này d a trên nguyên t c sau: Trong ph n ng oxi hóa – kh , t ng s oxi hóa tăng b ng t ng s oxi hóa gi m. Các bư c cân b ng ph n ng: Bư c 1 : Ghi s oxi hóa c a nh ng nguyên t có s oxi hóa thay ñ i. Bư c 2 : Ghi t ng s s oxi hóa tăng hay gi m. Bư c 3: Tìm h s thích h p sao cho t ng s oxi hóa tăng b ng t ng s oxi hóa gi m. Bư c 4 : ð t h s c a ch t oxi hóa và ch t kh vào sơ ñ ph n ng. Th l i hai v c a phương trình t ng ñi n tích ñ u b ng không. Ví d : Cân b ng ph n ng oxi hóa - kh sau: Fe2O3 + CO → Fe + CO2↑ +3 −2 +2 0 +4 Bư c 1: Fe 2 O 3 + C O → Fe+ C O2 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com