Giải SGK Hoá 10 (Chân trời sáng tạo) Bài 12: Phản ứng oxi hóa – khử và ứng dụng trong cuộc sống

Giải Hoá Học 10 Bài 12: Phản ứng oxi hóa – khử và ứng dụng trong cuộc sống

Mở đầu trang 72 Hóa học 10: Đom đóm có thể phát ra ánh sáng đặc biệt, không tỏa nhiệt như ánh sáng nhân tạo. Cấu tạo bên trong lớp da bụng của đom đóm là dãy các tế bào phát quang có chứa luciferin. Luciferin tác dụng với oxygen, cùng xúc tác enzyme, để tạo ra ánh sáng. Đây là phản ứng oxi hóa – khử.

Trong cuộc sống cũng như trong tự nhiên có nhiều hiện tượng mà nguyên nhân chính là do phản ứng oxi hóa – khử gây ra. Phản ứng oxi hóa – khử là gì? Vai trò quan trọng của chúng trong cuộc sống như thế nào?

Lời giải:

- Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học, trong đó có sự chuyển dịch electron giữa các chất phản ứng hay có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tử trong phân tử. Trong phản ứng oxi hóa – khử luôn xảy ra đồng thời quá trình oxi hóa và quá trình khử.

- Vai trò của phản ứng oxi hóa khử trong cuộc sống:

+ Một số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng gắn liền với cuộc sống như sự cháy của than, củi; sự cháy của xăng, dầu trong các động cơ đốt trong; các quá trình điện phân; các phản ứng xảy ra trong pin, ắc quy; …

+ Một số phản ứng oxi hóa – khử là cơ sở của quá trình sản xuất trong các ngành công nghiệp năng; sản xuất các hóa chất cơ bản; sản xuất phân bón; thuốc bảo vệ thực vật; dược phẩm;…

1. Số oxi hoá

Câu hỏi 1 trang 72 Hóa học 10: Quan sát Hình 12.1, hãy viết quá trình nhường và nhận electron trong phản ứng giữa magnesium và oxygen

Lời giải:

Quá trình nhường electron: Mg → Mg²⁺ + 2e

Quá trình nhận electron: O₂ + 4e → 2O^2-

Câu hỏi 2 trang 73 Hóa học 10: Quan sát Hình 12.2a hydrogen cháy trong chlorine với ngọn lửa sáng, tạo hợp chất hydrogen chloride (HCl). Nếu cặp electron chung trong hợp chất cộng hóa trị HCl lệch hẳn về phía nguyên tử Cl (Hình 12.2b), hãy xác định điện tích của các nguyên tử trong phân tử HCl

Lời giải:

Giả định nếu cặp electron chung trong hợp chất cộng hóa trị HCl lệch hẳn về phía nguyên tử Cl khi đó có thể coi Cl nhận 1 electron và H nhường 1 electron

⇒ Cl mang điện tích -1 và H mang điện tích +1

Câu hỏi 3 trang 73 Hóa học 10: Nêu điểm khác nhau giữa kí hiệu oxi hóa và kí hiệu điện tích của ion M trong hình sau:

 Lời giải:

Kí hiệu số oxi hóa: Dấu viết trước, số viết sau.

Kí hiệu điện tích ion: số viết trước, dấu viết sau.

Câu hỏi 4 trang 73 Hóa học 10: Dự đoán số oxi hóa của các nguyên tử trong nhóm IA, IIA, IIIA trong các hợp chất. Giải thích

Lời giải:

- Các nguyên tử nguyên tố nhóm IA đều có 1 electron lớp ngoài cùng, trong quá trình hình thành liên kết hóa học có xu hướng nhường đi 1 electron này để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm.

⇒ Các nguyên tử trong nhóm IA có số oxi hóa là +1

- Các nguyên tử nguyên tố nhóm IIA đều có 2 electron lớp ngoài cùng, trong quá trình hình thành liên kết hóa học có xu hướng nhường đi 2 electron này để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm.

⇒ Các nguyên tử trong nhóm IIA có số oxi hóa là +2

- Các nguyên tử nguyên tố nhóm IIIA đều có 3 electron lớp ngoài cùng, trong quá trình hình thành liên kết hóa học có xu hướng nhường đi 3 electron này để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm.

⇒ Các nguyên tử trong nhóm IIIA có số oxi hóa là +3.

Luyện tập trang 73 Hóa học 10: Hãy xác định số oxi hóa của các nguyên tử trong các đơn chất, hợp chất và ion sau: Zn, H₂, Cl^‑, O^2-, S^2-, HSO₄^-, Na₂S₂O₃, KNO₃

Lời giải:

- Số oxi hóa của nguyên tử trong các đơn chất bằng 0

⇒ Số oxi hóa: $\stackrel{0}{Zn};{\stackrel{0}{H}}_2$

- Đối với ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của nguyên tử trong ion bằng điện tích của ion đó.

⇒ Số oxi hóa của nguyên tử Cl, O, S trong Cl^‑, O^2-, S^2-lần lượt bằng -1; -2; -2.

- Đối với ion đa nguyên tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng điện tích của ion đó.

- Trong đa số các hợp chất, số oxi hóa của hydrogen bằng +1, số oxi hóa của oxygen bằng -2.

⇒ Xét ion HSO₄^-

+ Số oxi hóa của H là +1, của O là -2

+ Số oxi hóa của S là x ta có: 1.(+1) + 1.x + 4.(-2) = -1 ⇒ x = +6

- Trong một phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng 0.

- Kim loại kiềm (nhóm IA) luôn có số oxi hóa +1.

⇒ Xét phân tử Na₂S₂O₃

+ Số oxi hóa của Na là +1

+ Số oxi hóa của O là -2

+ Số oxi hóa của S là x ta có: 2.(+1) + 2.x + 3.(-2) = 0 ⇒ x = +2

Xét phân tử KNO₃

+ Số oxi hóa của K là +1

+ Số oxi hóa của O là -2

+ Số oxi hóa của N là x ta có: 1.(+1) + 1.x + 3.(-2) = 0 ⇒ x = +5

Luyện tập trang 74 Hóa học 10: Magnetite là khoáng vật sắt từ có hàm lượng sắt cao nhất được dùng trong ngành luyện gang, thép, với công thức hóa học là Fe₃O₄. Hãy xác định số oxi hóa của nguyên tử Fe trong hợp chất trên

Lời giải:

Đặt số oxi hóa của Fe là x ta có:

3.x + 4. (-2) = 0 ⇒ x = $\frac{+8}{3}$

Vậy số oxi hóa của Fe trong Fe₃O₄ là $\frac{+8}{3}$

2. Phản ứng oxi hoá - khử

Câu hỏi 5 trang 75 Hóa học 10: Hãy nhận xét và giải thích sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử trong chất oxi hóa và chất khử trước và sau phản ứng.

Lời giải:

Chất oxi hóa là chất nhận electron ⇒ Số oxi hóa giảm sau phản ứng.

Chất khử là chất nhường electron ⇒ Số oxi hóa tăng sau phản ứng.

Luyện tập trang 75 Hóa học 10: Cho phương trình hóa học của các phản ứng sau:

H₂S + Br₂ → 2HBr + S↓ (1)

2KClO₃ $\stackrel{t°}{\to }$ 2KCl + 3O₂↑ (2)

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O (3)

Phản ứng nào là phản ứng oxi hóa – khử? Vì sao? Hãy xác định quá trình oxi hóa và quá trình khử của các phản ứng đó

Lời giải:

Phản ứng (1) và (2) là phản ứng oxi hóa khử vì có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử trước và sau phản ứng.

Phản ứng (3) không phải là phản ứng oxi hóa khử vì không có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử nào trước và sau phản ứng.

- Xét phương trình hóa học:

$H_2\stackrel{-2}{S}+{\stackrel{0}{Br}}_2\to 2H\stackrel{-1}{Br}+\stackrel{0}{S}$

Quá trình oxi hóa:

$\stackrel{-2}{S}\to \stackrel{0}{S}+2e$

Quá trình khử:

${\stackrel{0}{Br}}_2+2e\to 2\stackrel{-1}{Br}$

- Xét phương trình hóa học:

$2K\stackrel{+5}{Cl}{\stackrel{-2}{O}}_3\stackrel{t°}{\to }2K\stackrel{-1}{Cl}+3{\stackrel{0}{O}}_2$

Quá trình oxi hóa:

$2\stackrel{-2}{O}\to {\stackrel{0}{O}}_2+4e$

Quá trình khử:

$\stackrel{+5}{Cl}+6e\to \stackrel{-1}{Cl}$

Câu hỏi 6 trang 76 Hóa học 10: Làm thế nào để biết một phản ứng là phản ứng oxi hóa – khử?

Lời giải:

Dấu hiệu để nhận biết phản ứng oxi hóa – khử là có sự thay đối số oxi hóa của một số nguyên tử trước và sau phản ứng.

Luyện tập trang 76 Hóa học 10: Hãy nêu 3 ví dụ về phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử và 3 ví dụ về phản ứng không có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử

Lời giải:

3 ví dụ về phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử:

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

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

3 ví dụ về phản ứng không có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử

$\stackrel{+2}{Ca}\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_3\stackrel{t°}{\to }\stackrel{+2}{Ca}\stackrel{-2}{O}+\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2$

$\stackrel{+1}{H}\stackrel{-1}{Cl}+\stackrel{+1}{Na}\stackrel{-2}{O}\stackrel{+1}{H}\to \stackrel{+1}{Na}\stackrel{-1}{Cl}+{\stackrel{+1}{H}}_2\stackrel{-2}{O}$

3. Lập phương trình hoá học của phản ứng oxi hoá - khử

Luyện tập trang 77 Hóa học 10: Lập phương trình hóa học của các phản ứng oxi hóa - khử sau, xác định vai trò của các chất tham gia phản ứng.

KMnO₄ + HCl → KCl + MnCl₂ + Cl↑ + H₂O (1)

NH₃ + Br₂ → N₂ + HBr (2)

NH₃ + CuO $\stackrel{t°}{\to }$ Cu + N₂ + H₂O (3)

FeS₂ + O₂ $\stackrel{t°}{\to }$ Fe₂O₃ + SO₂ (4)

KClO₃ $\stackrel{t°}{\to }$ KCl + O₂↑ (5)

Lời giải:

KMnO₄ + HCl → KCl + MnCl₂ + Cl↑ + H₂O (1)

Bước 1:

Chất khử: HCl

Chất oxi hóa: KMnO₄

Bước 2:

Quá trình oxi hóa:

$2\stackrel{-1}{Cl}\to {\stackrel{0}{Cl}}_2+2e$

Quá trình khử:

$\stackrel{+7}{Mn}+5e\to \stackrel{+2}{Mn}$

Bước 3:

$\begin{array}{c}2\times \\ 5\times \end{array}\left(\begin{array}{c}\stackrel{+7}{Mn}+5e\to \stackrel{+2}{Mn}\\ 2\stackrel{-1}{Cl}\to {\stackrel{0}{Cl}}_2+2e\end{array}\right)$

Bước 4:

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

NH₃ + Br₂ → N₂ + HBr (2)

Bước 1:

Chất khử: NH₃

Chất oxi hóa: Br₂

Bước 2:

Quá trình oxi hóa: $2\stackrel{-3}{N}\to {\stackrel{0}{N}}_2+6e$

Quá trình khử: ${\stackrel{0}{Br}}_2+2e\to 2\stackrel{-1}{Br}$

Bước 3:

$\begin{array}{c}1\times \\ 3\times \end{array}\left(\begin{array}{c}2\stackrel{-3}{N}\to {\stackrel{0}{N}}_2+6e\\ {\stackrel{0}{Br}}_2+2e\to 2\stackrel{-1}{Br}\end{array}\right)$

Bước 4:

2NH₃ + 3Br₂ → N₂ + 6HBr

NH₃ + CuO $\stackrel{t°}{\to }$ Cu + N₂ + H₂O (3)

Bước 1:

Chất khử: NH₃

Chất oxi hóa: CuO

Bước 2:

Quá trình oxi hóa: $2\stackrel{-3}{N}\to {\stackrel{0}{N}}_2+6e$

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

Bước 3:

$\begin{array}{c}1\times \\ 3\times \end{array}\left(\begin{array}{c}2\stackrel{-3}{N}\to {\stackrel{0}{N}}_2+6e\\ \stackrel{+2}{Cu}+2e\to \stackrel{0}{Cu}\end{array}\right)$

Bước 4:

2NH₃ + 3CuO $\stackrel{t°}{\to }$ 3Cu + N₂ + 3H₂O

FeS₂ + O₂ $\stackrel{t°}{\to }$ Fe₂O₃ + SO₂ (4)

Bước 1:

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

Chất khử: FeS₂

Chất oxi hóa: O₂

Bước 2: Quá trình oxi hóa:

$\stackrel{0}{2\stackrel{⏜}{Fe{S}_2}}\to 2\stackrel{+3}{Fe}+4\stackrel{+4}{S}+22e$

Quá trình khử: ${\stackrel{0}{O}}_2+4e\to 2\stackrel{-2}{O}$

Bước 3:

$\begin{array}{c}2\times \\ 11\times \end{array}\left(\begin{array}{c}\stackrel{0}{2Fe{S}_2}\to 2\stackrel{+3}{Fe}+4\stackrel{+4}{S}+22e\\ {\stackrel{0}{O}}_2+4e\to 2\stackrel{-2}{O}\end{array}\right)$
Bước 4:

4FeS₂ + 11O₂ $\stackrel{t°}{\to }$ 2Fe₂O₃ + 8SO₂

KClO₃ $\stackrel{t°}{\to }$ KCl + O₂↑ (5)

Bước 1:

KClO₃ vừa là chất khử, vừa là chất oxi hóa

Bước 2:

Quá trình oxi hóa: $2\stackrel{-2}{O}\to {\stackrel{0}{O}}_2+4e$

Quá trình khử: $\stackrel{+5}{Cl}+6e\to \stackrel{-1}{Cl}$

Bước 3:

$\begin{array}{c}3\times \\ 2\times \end{array}\left(\begin{array}{c}2\stackrel{-2}{O}\to {\stackrel{0}{O}}_2+4e\\ \stackrel{+5}{Cl}+6e\to \stackrel{-1}{Cl}\end{array}\right)$

Bước 4:

2KClO₃ $\stackrel{t°}{\to }$ 2KCl + 3O₂↑

4. Ý nghĩa của phản ứng oxi hoá - khử

Câu hỏi 7 trang 77 Hóa học 10: Lập phương trình hóa học của phản ứng đốt cháy gas trong không khí và phản ứng kích nổ hỗn hợp nhiên liệu của tàu con thoi. Xác định vai trò của các chất trong mỗi phản ứng

Lời giải:

- Gas (thành phần chính là hỗn hợp propane (C₃H₈) và butane (C₄H₁₀) được hóa lỏng).

Phản ứng đốt cháy gas trong không khí:

${\stackrel{-8/3}{C}}_3{\stackrel{+1}{H}}_8+5{\stackrel{0}{O}}_2\stackrel{t°}{\to }3\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2+4H_2\stackrel{-2}{O}$

$2{\stackrel{-5/2}{C}}_4{\stackrel{+1}{H}}_{10}+13{\stackrel{0}{O}}_2\stackrel{t°}{\to }8\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2+10H_2\stackrel{-2}{O}$

Trong hai phản ứng trên C₃H₈ và C₄H₁₀ đều là chất khử, O₂ là chất oxi hóa.

- Phản ứng kích nổ hỗn hợp nhiên liệu của tàu con thoi:

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

H₂ là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

Câu hỏi 8 trang 78 Hóa học 10: Quan sát Hình 12.7 và đọc thông tin, hãy lập phương trình hóa học của phản ứng quang hợp ở cây xanh. Quá trình quang hợp của thực vật có vai trò quan trọng như thế nào đối với cuộc sống?

Lời giải:

- Phương trình hóa học của phản ứng quang hợp ở cây xanh:

6CO₂ + 6H₂O $\underset{Anhsang}{\overset{Diepluc}{\to }}$ C₆H₁₂O₆ + 6O₂

- Vai trò của phản ứng quang hợp:

+ Điều hòa không khí trên Trái Đất (giảm lượng khí thải carbon dioxide gây hiệu ứng nhà kính, cung cấp oxygen cho hoạt động sống của con người, động vật và thực vật).

+ Tổng hợp chất hữu cơ carbohydrate là nguồn thức ăn cho mọi sinh vật, là nguyên liệu cho công nghiệp và làm ra thuốc chữa bệnh cho con người.

+ Cung cấp năng lượng cho hoạt động sống của sinh vật. Năng lượng trong ánh sáng mặt trời được hấp thụ và chuyển thành hóa năng trong các liên kết hóa học.

Câu hỏi 9 trang 78 Hóa học 10: Từ thông tin về “Luyện kim”, viết phản ứng của khí carbon monoxide khử iron(III) oxide ở nhiệt độ cao. Lập phương trình hóa học của phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron, xác định vai trò của các chất trong phản ứng.

Lời giải:

Phản ứng của khí carbon monoxide khử iron(III) oxide ở nhiệt độ cao:

CO + Fe₂O₃  $\stackrel{t°}{\to }$ CO₂ + Fe

Bước 1: ${\stackrel{+3}{Fe}}_2{\stackrel{}{O}}_3+\stackrel{+2}{C}\stackrel{}{O}\to \stackrel{0}{Fe}+\stackrel{+4}{C}{\stackrel{}{O}}_2$

Chất khử: CO

Chất oxi hóa: Fe₂O₃

Bước 2:

Quá trình oxi hóa: $\stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+2e$

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

Bước 3:

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

Bước 4: Fe₂O₃ + 3CO $\stackrel{t°}{\to }$ 2Fe + 3CO₂

Câu hỏi 10 trang 78 Hóa học 10: Đọc thông tin về “Điện hóa” để biết được phản ứng oxi hóa – khử gắn liền với cuộc sống. Lập phương trình hóa học của phản ứng sinh ra dòng điện trong pin khi zinc phản ứng với manganese.

Lời giải:

Zn + MnO₂ $\stackrel{O{H}^{-}}{\to }$ ZnO + Mn₂O₃

Bước 1:

$\stackrel{0}{Zn}+\stackrel{+4}{Mn}{O}_2\stackrel{O{H}^{-}}{\to }\stackrel{+2}{Zn}O+{\stackrel{+3}{Mn}}_2{O}_3$

Chất khử: Zn

Chất oxi hóa: MnO₂

Bước 2:

Quá trình oxi hóa: $\stackrel{0}{Zn}+2e\to \stackrel{+2}{Zn}$

Quá trình khử: $\stackrel{+4}{Mn}+1e\to \stackrel{+3}{Mn}$

Bước 3:

$\begin{array}{c}1\times \\ 2\times \end{array}\left(\begin{array}{c}\stackrel{0}{Zn}+2e\to \stackrel{+2}{Zn}\\ \stackrel{+4}{Mn}+1e\to \stackrel{+3}{Mn}\end{array}\right)$

Bước 4: Zn + 2MnO₂ $\stackrel{O{H}^{-}}{\to }$ ZnO + Mn₂O₃

Vận dụng trang 78 Hóa học 10: Hãy nêu thêm một số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng gắn với đời sống hằng ngày

Lời giải:

Một số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng gắn với đời sống hằng ngày:

- Phản ứng đốt than để đun nấu:

C + O₂ $\stackrel{t°}{\to }$CO₂

- Phản ứng đốt cháy nhiên liệu để chạy động cơ:

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

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

- Phản ứng hô hấp của cơ thể con người:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ $\stackrel{t°}{\to }$ 6CO₂ + 6H₂O

Bài tập (trang 79)

Bài 1 trang 79 Hóa học 10: Tính số oxi hóa của nguyên tử có đánh dấu ∗ trong các chất và ion dưới đây:

a) $K_2{\stackrel{\ast }{Cr}}_2{O}_7;K\stackrel{\ast }{Mn}{O}_4;K\stackrel{\ast }{Cl}{O}_4;\stackrel{\ast }{N}{H}_{4}N{O}_3$

b) $\stackrel{\ast }{Al}{O}_2^{-};\stackrel{\ast }{P}{O}_4^{3-};\stackrel{\ast }{Cl}{O}_3^{-};\stackrel{\ast }{S}{O}_4^{2-}$

Lời giải:

a) - Xét hợp chất K₂Cr₂O₇:

Đặt số oxi hóa của Cr là x ta có:

2.(+1) + 2.x + 7.(-2) = 0 ⇒ x = +6

Vậy số oxi hóa của Cr trong hợp chất K₂Cr₂O₇ bằng +6.

- Xét hợp chất KMnO₄

Đặt số oxi hóa của Mn là x ta có:

1.(+1) + 1.x + 4.(-2) = 0 ⇒ x = +7

Vậy số oxi hóa của Mn trong hợp chất KMnO₄ bằng +7

- Xét hợp chất KClO₄:

Đặt số oxi hóa của Cl là x ta có:

1.(+1) + 1.x + 4.(-2) = 0 ⇒ x = +7

Vậy số oxi hóa của Cl trong hợp chất KClO₄ bằng +7

- Xét hợp chất NH₄NO₃

Đặt số oxi hóa của N được đánh dấu ∗ là x. Nhóm $N{H}_4^{+}$ có điện tích +1 nên ta có

1.x + 4.(+1) = +1 ⇒ x = -3

Vậy số oxi hóa của nguyên tử N được đánh dấu ∗ là -3

b) - Xét ion $Al{O}_2^{-}$. Đặt số oxi hóa của Al là x ta có:

1.x + 2.(-2) = -1 ⇒ x = +3

Vậy số oxi hóa của Al trong ion $Al{O}_2^{-}$ bằng +3

- Xét ion $P{O}_4^{3-}$. Đặt số oxi hóa của P là x ta có:

1.x + 4.(-2) = -3 ⇒ x = +5

Vậy số oxi hóa của P trong ion $P{O}_4^{3-}$ bằng +5

- Xét ion $Cl{O}_3^{-}$. Đặt số oxi hóa của Cl là x ta có:

1.x + 3.(-2) = -1 ⇒ x = +5

Vậy số oxi hóa của Cl trong ion $Cl{O}_3^{-}$ bằng +5

- Xét ion $S{O}_4^{2-}$. Đặt số oxi hóa của S là x ta có:

1.x + 4.(-2) = -2 ⇒ x = +6

Vậy số oxi hóa của S trong ion $S{O}_4^{2-}$ bằng +6.

Bài 2 trang 79 Hóa học 10: Lập phương trình hóa học của các phản ứng sau bằng phương pháp thăng bằng electron, nêu rõ chất oxi hóa, chất khử trong mỗi trường hợp

a) HCl + MnO₂ $\stackrel{t°}{\to }$ MnCl₂ + Cl₂↑ + H₂O

b) KMnO₄ + KNO₂ + H₂SO₄ → MnSO₄ + KNO₃ + K₂SO₄ + H₂O

c) Fe₃O₄ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO↑ + H₂O

d) H₂C₂O₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ → CO₂↑ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Lời giải:

a) HCl + MnO₂ $\stackrel{t°}{\to }$ MnCl₂ + Cl₂↑ + H₂O

Bước 1:

$H\stackrel{-1}{Cl}+\stackrel{+4}{Mn}{O}_2\stackrel{t°}{\to }\stackrel{+2}{Mn}C{l}_2+{\stackrel{0}{Cl}}_2\uparrow +H_{2}O$

Chất khử: HCl

Chất oxi hóa: MnO₂

Bước 2: Quá trình oxi hóa:

$2\stackrel{-1}{Cl}\to {\stackrel{0}{Cl}}_2+2e$

Quá trình khử: $\stackrel{+4}{Mn}+2e\to \stackrel{+2}{Mn}$

Bước 3:

$\begin{array}{c}1\times \\ 1\times \end{array}\left(\begin{array}{c}2\stackrel{-1}{Cl}\to {\stackrel{0}{Cl}}_2+2e\\ \stackrel{+4}{Mn}+2e\to \stackrel{+2}{Mn}\end{array}\right)$

Bước 4:

4HCl + MnO₂ $\stackrel{t°}{\to }$ MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O

b) KMnO₄ + KNO₂ + H₂SO₄ → MnSO₄ + KNO₃ + K₂SO₄ + H₂O

Bước 1:

Chất khử: KNO₂

Chất oxi hóa: KMnO₄

Bước 2: Quá trình khử: $\stackrel{+3}{N}\to \stackrel{+5}{N}+2e$

Quá trình oxi hóa: $\stackrel{+7}{Mn}+5e\to \stackrel{+2}{Mn}$

Bước 3:

$\begin{array}{c}5\times \\ 2\times \end{array}\left(\begin{array}{c}\stackrel{+3}{N}\to \stackrel{+5}{N}+2e\\ \stackrel{+7}{Mn}+5e\to \stackrel{+2}{Mn}\end{array}\right)$

Bước 4:

2KMnO₄ + 5KNO₂ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5KNO₃ + K₂SO₄ + 3H₂O

c) Fe₃O₄ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO↑ + H₂O

Bước 1:

Chất khử: Fe₃O₄

Chất oxi hóa: HNO₃

Bước 2: Quá trình khử: $3\stackrel{+8/3}{Fe}\to 3\stackrel{+3}{Fe}+1e$

Quá trình oxi hóa: $\stackrel{+5}{N}+3e\to \stackrel{+2}{N}$

Bước 3:

$\begin{array}{c}3\times \\ 1\times \end{array}\left(\begin{array}{c}3\stackrel{+8/3}{Fe}\to 3\stackrel{+3}{Fe}+1e\\ \stackrel{+5}{N}+3e\to \stackrel{+2}{N}\end{array}\right)$

Bước 4:

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 14H₂O

d) H₂C₂O₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ → CO₂↑ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Bước 1:

Chất khử: H₂C₂O₂

Chất oxi hóa: KMnO₄

Bước 2: Quá trình oxi hóa: $2\stackrel{+1}{C}\to 2\stackrel{+4}{C}+6e$

Quá trình khử: $\stackrel{+7}{Mn}+5e\to \stackrel{+2}{Mn}$

Bước 3:

$\begin{array}{c}5\times \\ 6\times \end{array}\left(\begin{array}{c}2\stackrel{+1}{C}\to 2\stackrel{+4}{C}+6e\\ \stackrel{+7}{Mn}+5e\to \stackrel{+2}{Mn}\end{array}\right)$

Bước 4:

5H₂C₂O₂ + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ → 10CO₂↑ + 6MnSO₄ + 3K₂SO₄ + 14H₂O

Bài 3 trang 79 Hóa học 10: Có nhiều hiện tượng xảy ra xung quanh ta, em hãy nêu hai phản ứng oxi hóa - khử gắn liền với cuộc sống hàng ngày và lập phương trình hóa học của các phản ứng đó bằng phương pháp thăng bằng electron.

Lời giải:

1. Sắt bị gỉ trong không khí ẩm là phản ứng oxi hóa khử

Quá trình oxi hóa: Fe → Fe²⁺ + 2e

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 $\stackrel{t°}{\to }$ 2Fe₂O₃.nH₂O

2. Phản ứng oxi hóa hoàn toàn methane (thành phần chính của khí thiên nhiên)

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

Bước 1:

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

Chất khử: CH₄

Chất oxi hóa: O₂

Bước 2: Quá trình oxi hóa:

$\stackrel{-4}{C}\to \stackrel{+4}{C}+8e$

Quá trình khử:

$\stackrel{0}{O_2}+4e\to 2\stackrel{-2}{O}$

Bước 3:

$\begin{array}{c}1\times \\ 2\times \end{array}\left(\begin{array}{c}\stackrel{-4}{C}\to \stackrel{+4}{C}+8e\\ \stackrel{0}{O_2}+4e\to 2\stackrel{-2}{O}\end{array}\right)$

Bước 4: CH₄ + 2O₂ $\stackrel{t°}{\to }$ CO₂ + 2H₂O

Bài 4 trang 79 Hóa học 10: Viết phương trình hóa học của phản ứng điều chế muối zinc chloride (ZnCl₂) bằng một phản ứng oxi hóa - khử và một phản ứng không phải là phản ứng oxi hóa - khử.

Lời giải:

- Phản ứng oxi hóa - khử:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

- Phản ứng không phải là oxi hóa khử:

ZnSO₄ + BaCl₂ → ZnCl₂ + BaSO₄↓

Bài 5 trang 79 Hóa học 10: Nhiên liệu rắn dành cho tên lửa tăng tốc của tàu vũ trụ con thoi là hỗn hợp gồm ammonium perchlorate (NH₄ClO₄) và bột nhôm. Khi được đốt đến trên 200^oC, ammonium perchlorate nổ theo phản ứng sau:

NH₄ClO₄ $\stackrel{{200}^{o}C}{\to }$ N₂↑ + Cl₂↑ + O₂↑ + H₂O↑

Lập phương trình hóa học của phản ứng bằng phương pháp thăng bằng electron.

Lời giải:

Bước 1:

$\stackrel{-3}{N}{H}_4\stackrel{+7}{Cl}{\stackrel{-2}{O}}_4\stackrel{{200}^{o}C}{\to }{\stackrel{0}{N}}_2+{\stackrel{0}{Cl}}_2+{\stackrel{0}{O}}_2+H_{2}O$

NH₄ClO₄ vừa là chất khử vừa là chất oxi hóa.

Bước 2: Quá trình oxi hóa:

$\left(\begin{array}{c}2\stackrel{-3}{N}\to {\stackrel{0}{N}}_2+6e\\ 4\stackrel{-2}{O}\to 2{\stackrel{0}{O}}_2+8e\end{array}\right)+14e$

Quá trình khử:

$2\stackrel{+7}{Cl}+14e\to {\stackrel{0}{Cl}}_2$

Bước 3:

$\begin{array}{c}1\times \\ \begin{array}{c}1\times \end{array}\end{array}\left(\begin{array}{c}\left(\left(\begin{array}{c}2\stackrel{-3}{N}\to {\stackrel{0}{N}}_2+6e\\ 4\stackrel{-2}{O}\to 2{\stackrel{0}{O}}_2+8e\end{array}\right)+14e\right)\\ 2\stackrel{+7}{Cl}+14e\to \stackrel{0}{C{l}_2}\end{array}\right)$

Bước 4:

2NH₄ClO₄ $\stackrel{{200}^{o}C}{\to }$ N₂ + Cl₂ + 2O₂ + 4H₂O

Xem thêm lời giải bài tập SGK Hoá học lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 10: Liên kết cộng hóa trị

Bài 11: Liên kết hydrogen và tương tác van der waals

Bài 13: Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học

Bài 14: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học

Bài 15: Phương trình tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng