Vấn đề 1 hóa vô cơ

Chia sẻ: Dao Huong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

332
lượt xem 70
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Số oxi hóa (Số OXID HÓA) Số oxi hóa là một đại lượng qui ước. Tính được số oxi hóa giúp ta nhận diện nhanh chất oxi hóa, chất khử, viết được các phản ứng oxi hóa khử và cân bằng được các phản ứng oxi hóa khử I.1. Định nghĩa Số oxi hóa của một nguyên tố là một đại lượng cho biết khả năng cho hoặc nhận điện tử của nguyên tử nguyên tố đó trong một phân tử. Nó bằng điện tích xuất hiện trên nguyên tử nguyên tố đó với giả thiết tất cả phân tử các...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Vấn đề 1 hóa vô cơ

A- Vấn đề 1 hóa vô cơ I. Số oxi hóa (Số OXID HÓA) Số oxi hóa là một đại lượng qui ước. Tính được số oxi hóa giúp ta nhận diện nhanh chất oxi hóa, chất khử, viết được các phản ứng oxi hóa khử và cân bằng được các phản ứng oxi hóa khử I.1. Định nghĩa Số oxi hóa của một nguyên tố là một đại lượng cho biết khả năng cho hoặc nhận điện tử của nguyên tử nguyên tố đó trong một phân tử. Nó bằng điện tích xuất hiện trên nguyên tử nguyên tố đó với giả thiết tất cả phân tử các hợp chất đều gồm các ion - một - nguyên - tử tạo nên. Người ta qui ước, một liên kết cộng hóa trị phân cực (có cực) coi như một liên kết ion, với các đôi điện tử góp chung bị kéo hẳn về phía nguyên tố nào có có độ âm điện lớn hơn. Như vậy, số oxi hóa bằng điện tích thật nếu đó là một liên kết ion, bằng điện tích qui ước (biểu kiến) nếu đó là một liên kết cộng hóa trị phân cực. Thí dụ: NaCl Na+ Cl- ( ion thật sự) ⇒ xNa = +1 ; xCl = -1 (x: số oxi hóa) CaO Ca2+ O2- (ion thật sự) ⇒ xCa = +2 ; xO = -2 HCl (khí) (ion biểu kiến) ⇒ xH = +1 ; xCl = -1 H 2O (ion biểu kiến) ⇒ xH = +1 ; xO = -2
NH3 (Amoniac) (ion biểu kiến) ⇒ xH = +1 ; xN = - 3 (ion qui ước) CH4 (Metan) (ion biểu kiến) ⇒ xH = +1 ; xC = -4 (ion qui ước) I.2. Các qui ước (qui tắc) để tính số oxi hóa I.2.1. Trong đơn chất Số oxi hóa của các nguyên tử trong đơn chất bằng không (0). Thí dụ: xNa = 0 Na
xH = 0 H2 xN = 0 N2 (Nitơ, Nitrogen) xO = 0 O2 (oxi, oxygen) xO = 0 O3 (ozon) xO = 0 [O] (oxi nguyên tử) xH = 0 [H] (hiđro nguyên tử, hydrogen nguyên tử) xHe = 0 He xCl = 0 Cl2 xFe = 0 Fe I.2.2. Trong hợp chất Tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử trong hợp chất bằng không (0). Thí dụ: H2SO4 2xH + xS + 4xO = 0 KMnO4 xK + xMn + 4xO = 0 K2Cr2O7 2xK + 2xCr +7xO = 0 C12H22O11 12xC + 22xH + 11xO = 0 HNO3 xH + xN + 3xO = 0
_ Kim loại kiềm [ Liti (Litium, Li), Natri (Natrium, Na), Kali (Kalium, K), Rubiđi (Rubidium, Rb), Xezi (Cesium, Cs), Franxi (Francium, Fr) ] trong hợp chất luôn luôn có số oxi hóa bằng +1. Thí dụ: NaCl xNa = +1 KOH xK = +1 Li2O xLi = +1 CH3COONa xNa = +1 K2SO4 xK = +1 Na xNa = 0 K xK = 0 Li xLi = 0 - Kim loại kiềm thổ Canxi (Calcium, Ca), Stronti (Strontium, Sr), Bari (Barium, Ba), Rađi (Radium, Ra) ] cũng như Berili (Berilium, Be), Magie (Magnesium, Mg) trong hợp chất luôn luôn có số oxi hóa bằng +2. Thí dụ: CaO xCa = +2 BaSO4 xBa = +2 Mg(NO3)2 xMg = +2 Ba(OH)2 xBa = +2 Ca(HCOO)2 xCa = +2
Mg xMg = 0 Ca xCa = 0 Ba xBa = 0 - Hiđro (Hidrogen, H) trong hợp chất hầu hết có số oxi hóa bằng +1. Nhưng H trong các hiđrua (hidrur) kim loại có số oxi hóa bằng -1. Thí dụ: HNO3 xH = +1 H2SO4 xH = +1 C2H5OH xH = +1 C6H12O6 xH = +1 H2O2 xH = +1 NaH (Natri hiđrua, Hidrur natrium) xH = -1 CaH2 (Canxi hidrua, Hidrur calcium) xH = -1 H2 xH = 0 [H] xH = 0 - Oxi (Oxigen, O) trong hợp chất hầu hết có số oxi hóa bằng -2. Nhưng O trong các peoxit (peroxid, -O-O-) có số oxi hóa bằng -1. O trong hợp chất với Flo
(Fluor, OF2) có số oxi hóa bằng +2. Thí dụ: HNO3 xO = -2 KMnO4 xO = -2 H2SO4 xO = -2 C6H5NO2 xO = -2 K2Cr2O7 xO = -2 H2O xO = -2 H2O2 (H-O-O-H, Hiđro peoxit, Peroxid hidrogen) xO = - 1 Na2O2 (Na-O-O-Na, Natri peoxit, Peroxid natrium) xO = -1 CaO2 (Canxi peoxit, Peroxid calcium) xO = -1 OF2 (F-O-F, oxi florua, Fluorur oxigen) xO = +2 O2 (Oxi) xO = 0 O3 (ozon) xO = 0 [O] (Oxi nguyên tử) xO = 0 I.2.3. Trong ion Tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử trong ion bằng điện tích của ion. Thí dụ:
Na+ xNa = +1 O2 - xO = -2 NH4+ xN + 4xH = +1 Fe3+ xFe = +3 MnO4- xMn + 4xO = -1 MnO42- xMn + 4xO = -2 SO32- xS + 3xO = -2 Ag+ xAg = +1 Cr2O72- 2xCr + 7xO = -2 Cu2+ xCu = +2 Bài tập 1 Tính số oxi hóa của các nguyên tố có gạch dưới trong các chất sau: KMnO4, K2MnO4, MnO2, Mn2+, MnO4-, MnO42-, Mn, MnSO4, MnCl2, HNO3, HNO2, NO3-, NO2, NO2-, N2, NH4+, NH4NO3, N2O, NO, N2O3, N2O5, KNO3, N2O4, (NH4)2SO4, CuO, Cu, Cu2O, Cu2+, CuSO4, CuCl, CuCl2, Cu(OH)2, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeS2, FeCO3, Fe3+, FeSO4, Fe2(SO4)3, Fe(NO3)3, CaC2, Al4C3, C, CO, CO2. Bài tập 1' Tính số oxi hóa của các nguyên tố có gạch dưới trong các phân tử và ion sau đây: K2Cr2O7, Cr, Cr3+, K2CrO4, Cr2O72-, Cr2(SO4)3, Cr2O3, CrO42-, CrCl3, CrO2-, CrO, Cr2O3, CrO3, Cr(OH)3, Na2Cr2O7, CrBr3, NaCrO2, H2SO4, H2SO3, FeSO4, SO3, SO32-, Na2S2O3, Na2S4O6, S, S8, SO42-, SO2, H2S, SF6, FeS2, FeS, K2S, KHS, H3PO4, P4, P, P2O5, P2O3, PH3, PO43-, AlO2-, KAlO2, HCl, Cl2, Cl-, KClO3, NaClO, ClO-. Ghi chú
G1. Hầu hết các nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn là kim loại, chỉ có một số ít là phi kim (không kim loại). Sau đây là 11 phi kim thường gặp: H C N O F Si P S Cl Br I Dạng đơn chất của 11 phi kim trên là: F2, Cl2, Br2, I2, O2, S, N2, P, C, Si, H2. G2. Kim loại không có số oxi hóa âm. Kim loại có số oxi hóa bằng 0 trong đơn chất, có số oxi hóa dương trong các hợp chất (Bởi vì kim loại chỉ cho điện tử, thể hiện tính khử, chứ không nhận điện tử). Nguyên tố nào có số oxi hóa âm (trong hợp chất) thì đó là nguyên tố phi kim. G3. Độ âm điện Độ âm điện của một nguyên tố là một đại lượng cho biết khả năng thu hút các điện tử góp chung trong một liên kết cộng hóa trị của nguyên tử nguyên tố đó. Độ âm điện càng lớn thì sự thu hút các điện tử góp chung càng nhiều. Flo (F, Fluor) có độ âm điện lớn nhất, bằng 4, các kim loại kiềm có độ âm điện nhỏ nhất, nhỏ hơn 1.
Sau đây là trị số độ âm điện của một số nguyên tố thường gặp: Nguyên C H O N Cl Br F S Ca Na K tố Độ âm 2,5 2,1 3,5 3,0 2,8 2,7 4,0 2,4 1,04 1,0 0,9 điện G4. Liên kết giữa hai nguyên tử của cùng một nguyên tố thì không tính số oxi hóa. Nói cách khác, số oxi hóa của liên kết này bằng 0. (Vì độ âm điện hai nguyên tử của cùng một nguyên tố bằng nhau, nên các điện tử góp chung được phân phối đều giữa hai nguyên tử, liên kết cộng hóa trị không cực, không xuất hiện điện tích, nên số oxi hóa bằng không). Cl- H3C- H2N- H-H O=O N≡N H2C=CH2 HC≡CH Cl CH3 NH2 2xH xH xCl xO = xN = 3xH + 2xH + xC xH + xC + xN =0 =0 0 0 xC = 0 =0 =0 =0 G5. Cacbon (Carbon, C) trong hợp chất hữu cơ chỉ có hóa trị 4 duy nhất, nhưng C có thể có các số oxi hóa: -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4. Để tính số oxi hóa của từng nguyên tử C trong phân tử một chất hữu cơ thì ta phải viết công thức cấu tạo (CTCT) của chất đó ra, và số oxi hóa của mỗi nguyên tử C bằng tổng số số oxi hóa của các liên kết quanh nguyên tử C này, trong đó số oxi hóa của liên kết giữa C với C thì không tính (bằng 0). Số oxi hóa trung bình của C bằng trung bình cộng số oxi hóa của các nguyên tử C có mặt trong phân tử. Số oxi hóa trung bình có thể không nguyên. Có thể tính số oxi hóa trung bình nhanh hơn bằng cách chỉ cần căn cứ vào công thức phân tử (CTPT). Khi cân bằng phản ứng oxi hóa, có thể chỉ cần căn cứ vào số oxi hóa
trung bình. Thí dụ: Tính số oxi hóa của từng nguyên tử cacbon, số oxi hóa trung bình của C trong các phân tử hợp chất hữu cơ sau đây: Propan (CH3CH2CH3), Axit axetic (CH3COOH), Acrolein (CH2=CH-CHO), Glucozơ (mạch hở) (HOCH2CHOHCHOHCHOHCHOHCHO). Bài tập 2 Tính số oxi hóa của từng nguyên tử C, O, N, Cl trong các phân tử chất hữu cơ sau đây:
Bài tập 2 Tính số oxi hóa của từng nguyên tử C, H, N, O trong các phân tử hữu cơ sau: Glixin (Glicin, H2N-CH2-COOH); Axit lactic (Acid lactic, CH3-CHOH-COOH); Axit cloaxetic (Acid cloroacetic, Cl-CH2-COOH); Anilin (C6H5-NH2); Nitrobenzen (C6H5- NO2); đietylete (Dietyl eter, C2H5-O-C2H5); Rượu benzylic (C6H5-CH2-OH); Lizin (Lysin, H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-CHNH2-COOH); Cloropren (2-Clobuta đien-1,3 CH2=CH-CCl=CH2); Metylamin (CH3-NH2); Axit acrilic (CH2=CH-COOH). Bài tập 2’ Tính số oxi hóa của từng nguyên tử C, H, N, O trong các phân tử hữu cơ sau: Benzanđehit (Benzaldehid, C6H5-CHO); Phenol (C6H5-OH); Glixerin (Glicerin, CH2OH-CHOH-CH2OH); p-Cresol (p-CH3-C6H4-OH); Axit fomic (Acid formic, HCOOH); Axit picric (2,4,6-Trinitrophenol); TNT (2,4,6-Trinitrotoluen); Axit glutamic (HOOC-CH2-CH2-CHNH2-COOH); Alanin (CH3-CHNH2-COOH); Isopren (CH2=CH- CCH3=CH2); Axit ω-aminoenantoic (H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH); Axit ađipic [ Acid adipic, HOOC-(CH2)4-COOH ]. Cho biết: Nguyên tố: C H O N Cl Độ âm điện 2,5 2,1 3,5 3,0 2,8
G.6. Phân biệt khái niệm hóa trị với số oxi hóa Định nghĩa hóa trị: Hóa trị của một nguyên tố là một đại lượng cho biết khả năng kết hợp của một nguyên tử nguyên tố đó với bao nhiêu nguyên tử khác để tạo thành phân tử một chất. Người ta chọn nguyên tử hiđro làm đơn vị hóa trị (H có hóa trị 1). Do đó, hóa trị của một nguyên tố là bằng số nguyên tử H (hay số nguyên tử hóa trị 1 tương đương) mà một nguyên tử của nguyên tố đó có thể kết hợp để tạo thành phân tử một chất. Với phân tử AHn thì A có hóa trị n. Thí dụ: HCl ⇒ Cl có hóa trị 1 H2O ⇒ O có hóa trị 2 NH3 ⇒ N có hóa trị 3 CH4 ⇒ C có hóa trị 4 PCl5 ⇒ P có hóa trị 5 SO2 ⇒ S có hóa trị 4 SO3 ⇒ S có hóa trị 6 Mn2O7 ⇒ Mn có hóa trị 7 Như vậy, hóa trị là một số nguyên dương, còn số oxi hóa là điện tích, nên có thể âm hoặc dương. Khi nói hóa trị âm, hóa trị dương (hóa trị ion), thực chất là nói về số oxi hóa.
G.7. H có hóa trị 1 duy nhất trong mọi chất; O có hóa trị 2 duy nhất trong mọi chất. Nhưng H có thể có các số oxi hóa +1, 0, -1. O có thể có các số oxi hóa -2; -1; 0; +2. G.8. Hóa trị ion Hóa trị ion của một nguyên tố là bằng điện tích xuất hiện trên nguyên tử của nguyên tố đó khi nó hiện diện ở dạng ion. Hóa trị ion cho biết số điện tử mà một nguyên tử của nguyên tố đó đã cho hoặc nhận để tạo thành ion tương ứng. Như vậy hóa trị ion cũng chính là số oxi hóa nhưng hóa trị ion là bằng điện tích thật, còn số oxi hóa có thể chỉ là điện tích biểu kiến (qui ước). Thí dụ: Na có hóa trị ion là +1 (Natri đã nhận 1 + - NaCl Na Cl điện tử) Cl có hóa trị ion là -1 (Clo đã nhận 1 điện tử) Mg có hóa trị ion là +2 (Mg đã cho 2 điện MgF2 Mg2+ 2F- tử) F có hóa trị ion là -1 (F nhận 1 điện tử) Ca có hóa trị ion là +2 (Ca cho 2 electron) CaO Ca2+ O2 O có hóa trị ion là -2 (O nhận 2 electron) Al2S3 2Al3+ 3S2- Al có hóa trị ion là +3 S có hóa trị ion là -2 G.9. Cộng hóa trị (Hóa trị cộng hóa trị) Cộng hóa trị của một nguyên tố là bằng số điện tử hóa trị mà một nguyên tử của nguyên tố đó đã đưa ra góp chung để tạo liên kết cộng hóa trị.
Cộng hóa trị của một nguyên tố bằng số liên kết cộng hóa trị xuất phát từ nguyên tử đó đi ra trong công thức cấu tạo. Cộng hóa trị cũng chính là hóa trị của nguyên tố đó, nhưng khái niệm hóa trị tổng quát hơn (Cũng giống như khái niệm số oxi hóa tổng quát hơn hóa trị ion). Thí dụ: H - Cl H có cộng hóa trị 1 (H đưa ra 1 điện tử đóng góp để tạo liên kết cộng hóa trị) Cl có cộng hóa trị là 1 (Cl đưa ra 1 điện tử đóng góp để tạo liên kết cộng htrị) H có cộng hóa trị 1 N có cộng hóa trị 3 H có cộng hóa trị 1 C có cộng hóa trị 4 Bài tập 3 Hãy cho biết hóa trị, số oxi hóa của các nguyên tử trong các phân tử, ion sau đây: Nước (H2O); Hiđropeoxit (Peroxid hidrogen, H2O2); Sắt (II) sunfua (Sulfur sắt (II), FeS); Pirit sắt (FeS2); Canxi cacbua (Carbur calcium, CaC2); Nhôm cacbua (Al4C3); Kali pemanganat (Permanganat kalium, KMnO4); Axit sunfuric (Acid sulfuric, H2SO4); Kali sunfat (K2SO4);
Etilen (C2H4); Axetilen (Acetilen, C2H2); Mesitilen (1,3,5- Trimetylbenzen); Kali ñicromat (K2Cr2O7); Kali cromat (K2CrO4); Axit picric (2,4,6- Trinitrophenol); Oxi (O2); Ozon (O3, giả sử coi ozon có cấu tạo vòng); NO3-; NH4+; SO42-; Cu2+; MnO42; Fe2+; Fe3+; CrO42-; Cr2O72-; NO2-. O2-, O22-; Axit nitrô (HNO2). Bài tập 3' Hãy xác định hóa trị, số oxi hóa, hóa trị ion, cộng hóa trị (nếu có) của các nguyên tố trong các chất sau đây: Benzen (C6H6); Natri oxit (Na2O); Natri peoxit (Na2O2); Axit photphoric (Acid phosphoric, H3PO4); đồng (II) clorua (Clorur đồng (II)); đồng (I) clorua: Amoniac; Axit nitric; Bari nitrat; Axit hipoclorô (HClO); Axit clorơ (HClO2); Axit cloric (HClO3); Axit pecloric (HClO4); Canxi peoxit (CaO2); Hidro sunfua (Sulfur hidrogen, H2S); Hidro pesunfua (Persulfur hidrogen, H2S2); o - Cresol (o - Metyl phenol); Vinyl clorua (CH2=CH-Cl); Iot (Iod, I2); I-; S2-; S22-; N3-; Vinylaxetilen (CH2=CH-C≡CH).