Giải SGK Hóa 10 (Cánh diều) Bài 13: Phản ứng oxi hóa – khử

Giải Hóa học 10 Bài 13: Phản ứng oxi hóa – khử

Mở đầu trang 70 Hóa học 10: Quá trình bị gỉ của đinh ốc ngoài không khí được mô tả như hình dưới đây:

Trong quá trình này hãy cho biết nguyên tử nguyên tố nào nhường electron, nguyên tử nguyên tố nào nhận electron. Giải thích.

Lời giải:

Fe nhường electron tạo thành cation Fe²⁺

Quá trình oxi hóa: Fe → Fe²⁺ + 2e

Oxygen (oxi) của không khí nhận electron:

Quá trình khử: 2H₂O + O₂ + 4e → 4OH^-

Fe²⁺ tan vào dung dịch có hóa tan khí O₂. Tại đây, Fe²⁺ tiếp tục bị oxi hóa, dưới tác dụng của ion OH^- tạo ra gỉ sắt có thành phần chủ yếu là Fe₂O₃.nH₂O.

I. Số oxi hoá

Luyện tập 1 trang 71 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử nguyên tố trong các hợp chất ion Al₂O₃, CaF₂.

Lời giải:

Al₂O₃; CaF₂ là các hợp chất ion.

$A{l}_2^{3+}{O}_3^{2-}$: Số oxi hóa của Al là +3, của O là -2.

$C{a}_{}^{2+}{F}_2^{-}$: Số oxi hóa của Ca là +2, của F là -1.

Luyện tập 2 trang 71 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử trong hợp chất sau: NO, CH₄.

Lời giải:

NO: Giả định là hợp chất ion, hai cặp electron sẽ lệch hoàn toàn về phía nguyên tử O (có độ âm điện cao hơn), trong liên kết đôi có hai electron của N bị chuyển sang O nên hợp chất ion giả định là N²⁺=O^2-

Vậy số oxi hóa của N là +2, O là -2

CH₄ gồm 1 nguyên tử C liên kết đơn với 4 nguyên tử H

Giả định CH₄ là hợp chất ion, cặp electron lệch hoàn toàn về phía nguyên tử C (có độ âm điện cao hơn), trong mỗi liên kết đơn C-H có một electron của H bị chuyển sang C nên hợp chất ion giả định là

Vậy số oxi hóa của H là +1, C là -4

Câu hỏi 1 trang 71 Hóa học 10: Dựa theo quy tắc octet, giải thích vì sao số oxi hóa của O là -2, của kim loại nhóm IA là +1, của kim loại nhóm IIA là +2 và của Al là +3.

Lời giải:

- Nguyên tử O có 6 electron lớp vỏ ngoài cùng, theo quy tắc octet nguyên tử O có xu hướng nhận thêm 2 electron để đạt được cấu hình bền vững giống như khí hiếm và trở thành ion mang điện tích -2.

Số oxi hóa của một nguyên tử một nguyên tố trong hợp chất là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó với giả định đây là hợp chất ion.

⇒ Số oxi hóa của O trong hợp chất là 2-.

Tương tự như vậy đối với kim loại nhóm IA, IIA và Al.

- Nguyên tử kim loại nhóm IA có 1 electron lớp vỏ ngoài cùng, theo quy tắc octet nguyên tử kim loại nhóm IA có xu hướng nhường đi 1 electron này để đạt được cấu hình bền vững giống như khí hiếm và trở thành ion mang điện tích +1.

⇒ Số oxi hóa của kim loại nhóm IA là 1+.

- Nguyên tử kim loại nhóm IIA có 1 electron lớp vỏ ngoài cùng, theo quy tắc octet nguyên tử kim loại nhóm IIA có xu hướng nhường đi 2 electron này để đạt được cấu hình bền vững giống như khí hiếm và trở thành ion mang điện tích +2.

⇒ Số oxi hóa của kim loại nhóm IIA là 2+.

- Nguyên tử Al có 3 electron lớp vỏ ngoài cùng, theo quy tắc octet nguyên tử Al có xu hướng nhường đi 3 electron này để đạt được cấu hình bền vững giống như khí hiếm và trở thành ion mang điện tích +3.

⇒ Số oxi hóa của Al là 3+.

Luyện tập 3 trang 72 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử trong các hợp chất: Fe₂O₃, Na₂CO₃, KAl(SO₄)₂.

Lời giải:

Fe₂O₃

Theo quy tắc 1: Số oxi hóa của O là -2

Theo quy tắc 2: Gọi số oxi hóa của Fe là x ta có:

2.x + 3.(-2) = 0 → x = +3

Vậy trong hợp chất Fe₂O₃ số oxi hóa của Fe là +3, O là -2.

Na₂CO₃

Theo quy tắc 1: Số oxi hóa của O là -2, Na là +1

Theo quy tắc 2: Gọi số oxi hóa của C là x ta có:

2.(+1) + 1.x + 3.(-2) = 0 → x = +4

Vậy trong hợp chất Na₂CO₃ số oxi hóa của Na là +1, C là +4, O là +2.

KAl(SO₄)₂

Theo quy tắc 1: Số oxi hóa của K là +1, Al là +3, O là -2

Theo quy tắc 2: Gọi số oxi hóa của S là x ta có:

1.(+1) + 1.(+3) + 2.x + 4.2.(-2) = 0 → x = +6

Vậy trong hợp chất KAl(SO₄)₂ số oxi hóa của K là +1, Al là +3, S là +6, O là -2.

Luyện tập 4 trang 72 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử trong các ion NO₃^-, NH₄⁺, MnO₄^-.

Lời giải:

NO₃^-

Theo quy tắc 1: Số oxi hóa của O là -2

Theo quy tắc 2: Gọi số oxi hóa của N là x ta có:

1.x + 3.(-2) = -1 → x = +5

Vậy trong ion NO₃^- số oxi hóa của N là +5, O là -2.

NH₄⁺

Theo quy tắc 1: Số oxi hóa của H là +1.

Theo quy tắc 2: Gọi số oxi hóa của N là x ta có:

1.x + 4.(+1) = +1 → x = -3

Vậy trong ion NH₄⁺ số oxi hóa của N là -3, H là +1.

MnO₄^-

Theo quy tắc 1: Số oxi hóa của O là -2

Theo quy tắc 2: Gọi số oxi hóa của Mn là x ta có:

1.x + 4.(-2) = -1 → x = +7

Vậy trong ion MnO₄^-  số oxi hóa của Mn là +7, O là -2.

Luyện tập 5 trang 72 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử trong NH₃ theo cách 2.

Lời giải:

Cách 2: Xác định số oxi hóa dựa theo công thức cấu tạo.

NH₃ có công thức cấu tạo là:

$\begin{array}{l}H-\underset{|}{N}-H\\ H\end{array}$

Trong mỗi liên kết đơn, N góp 1 electron, khi giả định NH₃ là hợp chất ion thì 1 electron này chuyển sang N. Vì có ba liên kết N-H nên NH₃ có công thức ion giả định là

$\begin{array}{l}{H}^{1+}{N}^{3+}{H}^{1+}\\ H^{1+}\end{array}$

Vậy số oxi hóa của N là +3, H là +1

Câu hỏi 2 trang 72 Hóa học 10: Dựa vào độ âm điện, giải thích vì sao công thức ion giả định của OF₂ là F^-O²⁺F^- mà không phải là F⁺O^2-F⁺.

Lời giải:

Độ âm điện của O là 3,4 và của F là 4,0

OF₂ có công thức cấu tạo F – O – F, với giả định là hợp chất ion, hai cặp electron chung sẽ lệch hoàn toàn về phía nguyên tử F (có độ âm điện cao hơn), mỗi liên kết đơn có 1 electron của O chuyển sang nên hợp chất ion giả định là F^-O²⁺F^-

II. Phản ứng oxi hoá - khử

Câu hỏi 3 trang 73 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử trong phản ứng (1), (2). Cho biết nguyên tố nào có sự thay đổi số oxi hóa.

Lời giải:

(1) $2\stackrel{0}{Ag}+{\stackrel{0}{Cl}}_2\to 2\stackrel{+1}{Ag}\stackrel{-1}{Cl}$

Trong phản ứng (1) cả Ag và Cl đều có sự thay đổi số oxi hóa

(2) $2\stackrel{+1}{Ag}\stackrel{+5}{N}{\stackrel{-2}{O}}_3+\stackrel{+2}{Ba}{\stackrel{-1}{Cl}}_2\to 2\stackrel{+1}{Ag}\stackrel{-1}{Cl}+\stackrel{+2}{Ba}{\left(\stackrel{+5}{N}{\stackrel{-2}{O}}_3\right)}_2$

Trong phản ứng (2) không có nguyên tố nào có sự thay đổi số oxi hóa.

Câu hỏi 4 trang 73 Hóa học 10: Nguyên tố Cl thể hiện bao nhiêu số oxi hóa trong phản ứng (3)?

Lời giải:

(3) ${\stackrel{0}{Cl}}_2+2NaOH\to NaO\stackrel{+1}{Cl}+Na\stackrel{-1}{Cl}+H_{2}O$

Trong phản ứng (3) nguyên tố Cl thể hiện 3 số oxi hóa là 0, +1, -1

Câu hỏi 5 trang 74 Hóa học 10: Trong phản ứng ở ví dụ 1, hãy chỉ ra chất khử, chất oxi hóa, quá trình khử, quá trình oxi hóa.

Lời giải:

$\stackrel{0}{Al}\to \stackrel{+3}{Al}+3e$ (1)

$\stackrel{0}{O}+2e\to \stackrel{-2}{O}$ (2)

Chất khử là chất nhường electron ⇒ Al là chất khử.

Chất oxi hóa là chất nhận electron ⇒ O₂ là chất oxi hóa.

Quá trình oxi hóa là quá trình nhường electron ⇒ (1) là quá trình oxi hóa.

Quá trình khử là quá trình nhận electron ⇒ (2) là quá trình khử.

Câu hỏi 6 trang 74 Hóa học 10: Cân bằng các phản ứng oxi hóa – khử sau. Chỉ ra chất oxi hóa, chất khử, sự oxi hóa, sự khử.

a) Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂

b) NH₃ + O₂ → NO + H₂O

Lời giải:

a) ${\stackrel{+3}{Fe}}_2{\stackrel{-2}{O}}_3+\stackrel{+2}{C}\stackrel{-2}{O}\to \stackrel{0}{Fe}+\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2$

$\stackrel{+3}{2Fe}+6e\to 2\stackrel{0}{Fe}$
$\stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+2e$

$\begin{array}{c}1\times \\ 3\times \end{array}\left|\begin{array}{l}\stackrel{+3}{2Fe}+6e\to 2\stackrel{0}{Fe}\\ \stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+2e\end{array}\right.$

⇒ $2\stackrel{+3}{Fe}+3\stackrel{+2}{C}\to 2\stackrel{0}{Fe}+3\stackrel{+4}{C}$

⇒ Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

b) $\stackrel{-3}{N}{\stackrel{+1}{H}}_3+{\stackrel{0}{O}}_2\to \stackrel{+2}{N}\stackrel{-2}{O}+{\stackrel{+1}{H}}_2\stackrel{-2}{O}$

$\begin{array}{l}\stackrel{-3}{N}\to \stackrel{+2}{N}+5e\\ \stackrel{0}{O}+2e\to \stackrel{-2}{O}\end{array}$

$\begin{array}{c}2\times \\ 5\times \end{array}\left|\begin{array}{l}\stackrel{-3}{N}\to \stackrel{+2}{N}+5e\\ \stackrel{0}{O}+2e\to \stackrel{-2}{O}\end{array}\right.$

$2\stackrel{-3}{N}+5\stackrel{0}{O}\to 2\stackrel{+2}{N}+5\stackrel{-2}{O}$

2NH₃ + $\frac{5}{2}$O₂ → 2NO + 3H₂O

Có thể viết thành: 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

Câu hỏi 7 trang 74 Hóa học 10: Các phản ứng trên thường gặp trong đời sống và trong sản xuất. Những phản ứng này thường diễn ra trong quá trình nào?

Lời giải:

- Phản ứng: Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂

Thường diễn ra trong quá trình luyện gang.

- Phản ứng 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O
Thường diễn ra trong quá trình điều chế HNO₃

Phương pháp hiện đại sản xuất HNO₃ từ NH₃ gồm ba giai đoạn

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O (phản ứng này thường được thực hiện ở 850 – 900^oC, có mặt chất xúc tác platin)
2NO + O₂ → 2NO₂

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

Luyện tập 6 trang 74 Hóa học 10: Cân bằng các phản ứng oxi hóa – khử sau:

a) HCl + PbO₂ → PbCl₂ + Cl₂ + H₂O

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

Lời giải:

a) $\stackrel{+1}{H}\stackrel{-1}{Cl}+\stackrel{+4}{Pb}{\stackrel{-2}{O}}_2\to \stackrel{+2}{Pb}{\stackrel{-1}{Cl}}_2+{\stackrel{0}{Cl}}_2+{\stackrel{+1}{H}}_2\stackrel{-2}{O}$

$\begin{array}{l}\stackrel{+4}{Pb}+2e\to \stackrel{+2}{Pb}\\ \stackrel{-1}{Cl}\to \stackrel{0}{Cl}+1e\end{array}$

$\begin{array}{c}1\times \\ 2\times \end{array}\left|\begin{array}{l}\stackrel{+4}{Pb}+2e\to \stackrel{+2}{Pb}\\ \stackrel{-1}{Cl}\to \stackrel{0}{Cl}+1e\end{array}\right.$

⇒ $\stackrel{+4}{Pb}+2\stackrel{-1}{Cl}\to \stackrel{+2}{Pb}+2\stackrel{0}{Cl}$

4HCl + PbO₂ → PbCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

b) $\stackrel{+1}{K}\stackrel{+7}{Mn}{\stackrel{-2}{O}}_4+\stackrel{+1}{H}\stackrel{-1}{Cl}\to \stackrel{+1}{K}\stackrel{-1}{Cl}+\stackrel{+2}{Mn}{\stackrel{-1}{Cl}}_2+{\stackrel{0}{Cl}}_2+{\stackrel{+1}{H}}_2\stackrel{-2}{O}$

$\begin{array}{l}\stackrel{+7}{Mn}+5e\to \stackrel{+2}{Mn}\\ \stackrel{-1}{Cl}\to \stackrel{0}{Cl}+1e\end{array}$

$\begin{array}{c}1\times \\ 5\times \end{array}\left|\begin{array}{l}\stackrel{+7}{Mn}+5e\to \stackrel{+2}{Mn}\\ \stackrel{-1}{Cl}\to \stackrel{0}{Cl}+1e\end{array}\right.$

⇒ $\stackrel{+7}{Mn}+5\stackrel{-1}{Cl}\to \stackrel{+2}{Mn}+5\stackrel{0}{Cl}$

⇒ $\stackrel{+7}{2Mn}+10\stackrel{-1}{Cl}\to \stackrel{+2}{2Mn}+10\stackrel{0}{Cl}$

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

Vận dụng trang 75 Hóa học 10: Sắt bị gỉ trong không khí ẩm. Đó có phải là phản ứng oxi hóa – khử không? Đề xuất một vài biện pháp hạn chế sự tạo gỉ kim loại nêu trên.

Lời giải:

Sắt bị gỉ trong không khí ẩm là phản ứng oxi hóa khử. Các quá trình diễn ra như sau:

Fe nhường electron tạo thành cation Fe²⁺

Quá trình oxi hóa: Fe → Fe²⁺ + 2e

Oxi của không khí nhận electron:

Quá trình khử: 2H₂O + O₂ + 4e → 4OH^-

Fe²⁺ tan vào dung dịch có hòa tan khí O₂. Tại đây, Fe²⁺  tiếp tục bị oxi hóa, dưới tác dụng của ion OH^- tạo ra gỉ sắt có thành phần chủ yếu là Fe₂O₃.nH₂O (oxit sắt(III) ngậm n phân tử nước).

4Fe + 3O₂ + nH₂O  2Fe₂O₃.nH₂O

Một số biện pháp hạn chế sự tạo gỉ kim loại:

- 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 thép không gỉ (inox) để làm các vật dụng, máy móc …

Câu hỏi 8 trang 75 Hóa học 10: Hãy viết các quá trình thay đổi số oxi hóa của mỗi nguyên tử nguyên tố trong phản ứng oxi hóa hoàn toàn methane (thành phần chính của khí thiên nhiên).

Lời giải:

Phản ứng oxi hóa hoàn toàn methane:

CH₄ + O₂ $\stackrel{t°}{\to }$ CO₂ + H₂O

$\stackrel{-4}{C}{\stackrel{+1}{H}}_4+{\stackrel{0}{O}}_2\stackrel{t°}{\to }\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2+{\stackrel{+1}{H}}_2\stackrel{-2}{O}$

$\begin{array}{l}\stackrel{-4}{C}\to \stackrel{+4}{C}+8e\\ \stackrel{0}{O}+2e\to \stackrel{-2}{O}\end{array}$

$\begin{array}{c}1\times \\ 4\times \end{array}\left|\begin{array}{l}\stackrel{-4}{C}\to \stackrel{+4}{C}+8e\\ \stackrel{0}{O}+2e\to \stackrel{-2}{O}\end{array}\right.$

⇒ $\stackrel{-4}{C}+4\stackrel{0}{O}\to \stackrel{+4}{C}+4\stackrel{-2}{O}$

CH₄ + 2O₂ $\stackrel{t°}{\to }$ CO₂ + 2H₂O

Bài tập (trang 76)

Bài 1 trang 76 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử trong phân tử và ion sau đây:

a) H₂SO₃

b) Al(OH)₄^-

c) NaAlH₄

d) NO₂^-

Lời giải:

a) H₂SO₃

Theo quy tắc 1: Số oxi hóa của O là -2, H là +1

Theo quy tắc 2: Gọi số oxi hóa của S là x ta có:

2.(+1) + 1.x + 3.(-2) = 0 → x = +4

Vậy trong H₂SO₃ số oxi hóa của O là -2, H là +1, S là +4

b) Al(OH)₄^-

Theo quy tắc 1: Số oxi hóa của O là -2, H là +1, Al là +3

Theo quy tắc 2:

1.(+3) + 4.(-2) + 4.(+1) = -1 (Thỏa mãn)

Vậy trong Al(OH)₄^-  số oxi hóa của O là -2, H là +1, Al là +3.

c) NaAlH₄

Theo quy tắc 1: Số oxi hóa của Na là +1, Al là +3

Theo quy tắc 2: Gọi số oxi hóa của H là x ta có:

1.(+1) + 1.(+3) + 4.x = 0 → x = -1

Vậy trong NaAlH₄  số oxi hóa của Na là +1, H là -1, Al là +3.

d) NO₂^-

Theo quy tắc 1: Số oxi hóa của O là -2

Theo quy tắc 2: Gọi số oxi hóa của N là x ta có:

1.x + 2.(-2) = -1 → x = +3

Vậy trong NO₂^-  số oxi hóa của N là +3, O là -2.

Bài 2 trang 76 Hóa học 10: Xác định chất oxi hóa, chất khử, viết quá trình oxi hóa, quá trình khử trong các phản ứng sau:

a) Ag⁺ + Fe²⁺ → Ag + Fe³⁺                 

b) 3Hg²⁺ + 2Fe → 3Hg + 2Fe³⁺

c) 2As + 3Cl₂ → 2AsCl₃                     

d*) Al + 6H⁺ + 3NO₃^- → Al³⁺ + 3NO₂ + 3H₂O

Lời giải:

a) Ag⁺ + Fe²⁺ → Ag + Fe³⁺

Chất oxi hóa: Ag⁺

Chất khử: Fe²⁺

Quá trình khử: $\stackrel{+1}{Ag}+\text{ 1e}\to \stackrel{0}{Ag}$

Quá trình oxi hóa: $\stackrel{+2}{Fe}\to \stackrel{+3}{Fe}+1e$

b) 3Hg²⁺ + 2Fe → 3Hg + 2Fe³⁺

Chất oxi hóa: Hg²⁺

Chất khử: Fe

Quá trình khử: $\stackrel{+2}{Hg}+2e\to \stackrel{0}{Hg}$

Quá trình oxi hóa: $\stackrel{0}{Fe}\to \stackrel{+3}{Fe}+3e$

c) 2As + 3Cl₂ → 2AsCl₃   

$2\stackrel{0}{As}+3{\stackrel{0}{Cl}}_2\to 2\stackrel{+3}{As}{\stackrel{-1}{Cl}}_3$       

Chất oxi hóa: Cl₂

Chất khử: As

Quá trình khử: ${\stackrel{0}{Cl}}_{}+1e\to \stackrel{-1}{Cl}$

Quá trình oxi hóa: $\stackrel{0}{As}\to \stackrel{+3}{As}+3e$

d*) Al + 6H⁺ + 3NO₃^- → Al³⁺ + 3NO₂ + 3H₂O

Chất khử: Al

Chất oxi hóa: NO₃^-

Quá trình khử: $N{O_3}^{-}+2H^{+}+1e\to N{O}_2+H_{2}O$

Quá trình oxi hóa: $\stackrel{0}{Al}\to \stackrel{+3}{Al}+3e$

Bài 3 trang 76 Hóa học 10: Cân bằng các phản ứng oxi hóa – khử sau đây bằng phương pháp thăng bằng electron:

a) NaBr + Cl₂ → NaCl + Br₂              

b) Fe₂O₃ + CO →  Fe + CO₂

c) CO + I₂O₅ →  CO₂ + I₂                   

d) Cr(OH)₃ + Br₂ + OH^- →  CrO₄^2- + Br^- + H₂O

e) H⁺ + MnO­₄^- + HCOOH →  Mn²⁺ + H₂O + CO₂

Lời giải:

a) NaBr + Cl₂ → NaCl + Br₂  

$\stackrel{+1}{Na}\stackrel{-1}{Br}+{\stackrel{0}{Cl}}_2\to \stackrel{+1}{Na}\stackrel{-1}{Cl}+{\stackrel{0}{Br}}_2$

$\begin{array}{l}\stackrel{-1}{Br}\to {\stackrel{0}{Br}}_{}+1e\\ \stackrel{0}{Cl}+1e\to \stackrel{-1}{Cl}\end{array}$

$\begin{array}{c}1\times \\ 1\times \end{array}\left|\begin{array}{l}\stackrel{-1}{Br}\to {\stackrel{0}{Br}}_{}+1e\\ \stackrel{0}{Cl}+1e\to \stackrel{-1}{Cl}\end{array}\right.$

⇒ $\stackrel{-1}{Br}+\stackrel{0}{Cl}\to \stackrel{0}{Br}+\stackrel{-1}{Cl}$

2NaBr + Cl₂ → 2NaCl + Br₂

b) Fe₂O₃ + CO →  Fe + CO₂

_{${\stackrel{+3}{Fe}}_2{\stackrel{-2}{O}}_3+\stackrel{+2}{C}\stackrel{-2}{O}\to \stackrel{0}{Fe}+\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2$}

_{$\begin{array}{l}\stackrel{+3}{Fe}+3e\to \stackrel{0}{Fe}\\ \stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+2e\end{array}$}

_{$\begin{array}{c}2\times \\ 3\times \end{array}\left|\begin{array}{l}\stackrel{+3}{Fe}+3e\to \stackrel{0}{Fe}\\ \stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+2e\end{array}\right.$}

⇒ $2\stackrel{+3}{Fe}+3\stackrel{+2}{C}\to 2\stackrel{0}{Fe}+3\stackrel{+4}{C}$

Fe₂O₃ + 3CO →  2Fe + 3CO₂

c) CO + I₂O₅ →  CO₂ + I₂

_{$\stackrel{+2}{C}\stackrel{-2}{O}+{\stackrel{+5}{I}}_2{\stackrel{-2}{O}}_5\to \stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2+{\stackrel{0}{I}}_2$}

_{$\begin{array}{l}\stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+2e\\ \stackrel{+5}{I}+5e\to \stackrel{0}{I}\end{array}$}

_{$\begin{array}{c}5\times \\ 2\times \end{array}\left|\begin{array}{l}\stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+2e\\ \stackrel{+5}{I}+5e\to \stackrel{0}{I}\end{array}\right.$}

⇒ $5\stackrel{+2}{C}+2\stackrel{+5}{I}\to 5\stackrel{+4}{C}+2\stackrel{0}{I}$

5CO + I₂O₅ →  5CO₂ + I₂

d) Cr(OH)₃ + Br₂ + OH^- →  CrO₄^2- + Br^- + H₂O

$\begin{array}{l}\stackrel{0}{Br}+1e\to B{r}^{-}\\ Cr{\left(OH\right)}_3+\text{ 5}O{H}^{-}\to Cr{O_4}^{2-}+\text{ 4}{H}_{2}O+3e\end{array}$

$\begin{array}{c}3\times \\ 1\times \end{array}\left|\begin{array}{l}\stackrel{0}{Br}+1e\to B{r}^{-}\\ Cr{\left(OH\right)}_3+\text{ 5}O{H}^{-}\to Cr{O_4}^{2-}+\text{ 4}{H}_{2}O+3e\end{array}\right.$

⇒ $Cr{\left(OH\right)}_3+\text{ 3}Br+\text{ 5}O{H}^{-}\to Cr{O_4}^{2-}+\text{ 3}B{r}^{-}+\text{ 4}{H}_{2}O$

2Cr(OH)₃ + 3Br₂ + 10OH^-   →  2CrO₄^2- + 6Br^- + 8H₂O

e) H⁺ + MnO­₄^- + HCOOH →  Mn²⁺ + H₂O + CO₂

_{$H^{+}+Mn{O_4}^{-}+\stackrel{+1}{H}\stackrel{+2}{C}\stackrel{-2}{O}\stackrel{-2}{O}\stackrel{+1}{H}\to M{n}^{2+}+H_{2}O+\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2$}

_{$\begin{array}{l}\stackrel{+1}{H}\stackrel{+2}{C}\stackrel{-2}{O}\stackrel{-2}{O}\stackrel{+1}{H}\to \stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2+2H^{+}+2e\\ 8H^{+}+Mn{O_4}^{-}\text{ +\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}5e}\to M{n}^{2+}+\text{ 4}{H}_{2}O\end{array}$}

_{$\begin{array}{c}5\times \\ 2\times \end{array}\left|\begin{array}{l}\stackrel{+1}{H}\stackrel{+2}{C}\stackrel{-2}{O}\stackrel{-2}{O}\stackrel{+1}{H}\to \stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2+2H^{+}+2e\\ 8H^{+}+Mn{O_4}^{-}\text{ +\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}5e}\to M{n}^{2+}+\text{ 4}{H}_{2}O\end{array}\right.$}

⇒ $16H^{+}+\text{ 2}Mn{O_4}^{-}\text{ +\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}}\stackrel{+1}{5H}\stackrel{+2}{C}\stackrel{-2}{O}\stackrel{-2}{O}\stackrel{+1}{H}\to 2M{n}^{2+}+\text{ 8}{H}_{2}O+5\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2+10H^{+}$

6H⁺ + 2MnO­₄^- + 5HCOOH →  2Mn²⁺ + 8H₂O + 5CO₂

Bài 4 trang 76 Hóa học 10: Nước oxi già có tính oxi hóa mạnh, do khả năng oxi hóa của hydrogen peroxide (H₂O₂).

a) Từ công thức cấu tạo H – O – O – H, hãy xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử.

b) Nguyên tử nguyên tố nào gây nên tính oxi hóa của H₂O₂. Viết quá trình khử minh họa cho nguyên tử nguyên tố đó.

Lời giải:

a) H₂O₂ có công thức cấu tạo là: H – O – O – H

Xét liên hết O – O, hai nguyên tử O có độ âm điện bằng nhau nên electron không bị lệch về phía nguyên tử nào.

Xét mỗi liên kết O – H, O góp 1 electron, khi giả định H₂O₂ là hợp chất ion thì 1 electron này chuyển sang O (O có độ âm điện lớn hơn H).

H₂O₂ có công thức ion giả định là: H¹⁺O^1-O^1-H¹⁺

Vậy số oxi hóa của O là -1, H là +1

b) Ngoài số oxi hóa là -1 trong H₂O₂, trong các hợp chất khác số oxi hóa của O thường là -2. Khi H₂O₂ tham gia phản ứng oxi hóa – khử, số oxi hóa của O giảm từ -1 xuống -2

⇒ H₂O₂ là chất oxi hóa (chất bị khử hoặc có tính oxi hóa).

Quá trình khử: $\stackrel{-1}{O}+1e\to \stackrel{-2}{O}$

Vậy nguyên tử O gây nên tính oxi hóa của H₂O₂

Bài 5 trang 76 Hóa học 10: Xăng E5 được tạo nên bởi sự pha trộn xăng A92 và ethanol (C₂H₅OH) theo tỉ lệ thể tích tương ứng là 95 : 5, giúp thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch, phù hợp với xu thế phát triển chung trên thế giới và góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia.

Viết phương trình của phản ứng hóa học đốt cháy ethanol thành CO₂ và H₂O. Phản ứng này có phải là phản ứng oxi hóa – khử hay không? Nó thuộc loại phản ứng cung cấp hay tích trữ năng lượng.

Lời giải:

C₂H₅OH + 3O₂ $\stackrel{t°}{\to }$ 2CO₂ + 3H₂O

Cách 1: Xác định số oxi hóa trung bình của C trong hợp chất C₂H₅OH

Số oxi hóa của O là -2, H là +1

Gọi số oxi hóa trung bình của C là x ta có:

2.x + 5.(+1) + 1.(-2) + 1.(+1) = 0 → x = -2

Vậy số oxi hóa trung bình của C trong C₂H₅OH là +2

${\stackrel{-2}{C}}_2{\stackrel{+1}{H}}_5\stackrel{-2}{O}\stackrel{+1}{H}+3{\stackrel{0}{O}}_2\stackrel{t°}{\to }\stackrel{+4}{2C}{\stackrel{-2}{O}}_2+{\stackrel{+1}{3H}}_2\stackrel{-2}{O}$

Ta thấy có sự thay đổi số oxi hóa của C và O trước và sau phản ứng

⇒ Là phản ứng oxi hóa khử

Cách 2: Xác định số oxi hóa cụ thể của từng nguyên tử C trong hợp chất C₂H₅OH

- Dựa theo công thức cấu tạo

Giả định C₂H₅OH là hợp chất ion:

- Dựa theo số oxi hóa của một số nguyên tử đã biết

Trong hợp chất hữu cơ số oxi hóa của H, O, kim loại nhóm IA, IIA vẫn tuân theo quy tắc 1 (H là +1, O là -2,…)

Ta có thể tách riêng từng nhóm ra tính. Trong hợp chất C₂H₅OH (hoặc CH₃CH₂OH) tách thành CH₃ và CH₂OH, số oxi hóa của các nhóm này bằng 0.

Do đó trong $\stackrel{-3}{C}{\stackrel{+1}{H}}_3$, C có số oxi hóa -3; trong $\stackrel{-1}{C}{\stackrel{+1}{H}}_2\stackrel{-2}{O}\stackrel{+1}{H}$, C có số oxi hóa -1

$\stackrel{-3}{C}{\stackrel{+1}{H}}_3\stackrel{-1}{C}{\stackrel{+1}{H}}_2\stackrel{-2}{O}\stackrel{+1}{H}+3{\stackrel{0}{O}}_2\stackrel{t°}{\to }2\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2+{\stackrel{+1}{3H}}_2\stackrel{-2}{O}$

Ta thấy có sự thay đổi số oxi hóa của C và O trước và sau phản ứng

⇒ Là phản ứng oxi hóa khử

Phản ứng này thuộc loại phản ứng cung cấp năng lượng.

Xem thêm lời giải bài tập SGK Hóa học lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 11: Liên kết cộng hóa trị

Bài 12: Liên kết hydrogen và tương tác Van Der Waals

Bài 14: Phản ứng hóa học và enthalpy

Bài 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học

Bài 16: Tốc độ phản ứng hóa học