Phản ứng oxi hóa khử

Phản ứng oxi hóa khử là một loại phản ứng hóa học, trong đó có sự chuyển electron giữa các chất trong phản ứng. Nói cách khác, phản ứng oxi hóa khử là phản ứng hóa học trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tố.

Trong phản ứng oxi hóa khử, chất khử (chất bị oxh) là chất nhường electron, trong khi quá trình oxh (sự oxh) là quá trình nhường electron và quá trình khử (sự khử) là quá trình thu electron. Ví dụ:

Fe⁰ → Fe²⁺ + 2e^–: Nguyên tử sắt là chất khử và sự làm tăng số oxi hóa của sắt được gọi là sự oxi hóa nguyên tử sắt.
Cu²⁺ + 2e^– → Cu: Số oxi hóa của đồng giảm từ +2 xuống 0 và ion đồng là chất oxi hóa.

Chất oxi hoá (chất bị khử)

Khái niệm:

Chất oxi hoá là chất có khả năng nhận e (thu e). Dấu hiệu:

Sau phản ứng, số oxi hoá của chất oxi hoá giảm.
Chất oxi hoá có chứa nguyên tố có mức oxi hoá chưa phải thấp nhất. Chú ý: Kim loại có số oxi hoá thấp nhất là 0, phi kim thuộc nhóm xA thì số oxi hoá thấp nhất là (x – 8).

Xem Thêm: Phản ứng Fe2O3 + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2O: Công thức, tính chất và ứng dụng

Sự khử (quá trình khử) của một chất là làm cho chất đó nhận electron hay làm giảm số oxi hoá của chất đó. Sự oxi hoá (quá trình oxi hoá) của một chất là làm cho chất đó nhường electron hay làm tăng số oxi hoá của chất đó.

ĐIỀU KIỆN CỦA PHẢN ỨNG OXI HOÁ – KHỬ

Phải có sự tham gia đồng thời của chất khử và chất oxi hóa.
Chất khử và chất oxi hóa phải đủ mạnh.

phản ứng oxi hóa khử khái niệm công thức và ứng dụng trong cuộc sống

Phân loại phản ứng oxi hóa-khử

Phản ứng oxi hóa-khử được phân thành nhiều loại khác nhau:

Phản ứng oxi hóa-khử thông thường

Phản ứng oxi hóa-khử thông thường xảy ra giữa hai chất khác nhau, một là chất khử và một là chất oxi hóa.

Ví dụ:

C + 4HNO₃ đặc → CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

Cu + 2H₂SO₄ đặc → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

Phản ứng oxi hóa-khử nội phân tử

Phản ứng oxi hóa-khử nội phân tử xảy ra giữa hai nguyên tử khác nhau trong cùng một phân tử chất, thường gặp trong các phản ứng nhiệt phân.

Ví dụ:

2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

Trong phản ứng trên, H₂O₂ bị nhiệt phân thành H₂O và O₂. Trong đó, một nguyên tử H được oxi hóa và một nguyên tử H khác được khử.

Các loại phản ứng oxi hóa – khử

1. Phản ứng oxi hóa – khử thông thường:

AgNO₃ → Ag + NO₂ + O₂

Cu(NO₃)₂ → CuO + NO₂ + O₂

2. Phản ứng tự oxi hóa – khử:

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

2NO₂ + 2NaOH → NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O

4KClO₃ → 3KClO₄ + KCl

Bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử

Để cân bằng phản ứng oxi hóa khử, chúng ta cần làm những bước sau:

Xác định chất oxi hóa và chất khử trong phản ứng.
Xác định số oxi hóa ban đầu và cuối cùng của các nguyên tố trong chất.
Tìm số electron chuyển từ chất khử sang chất oxi hóa.
Cân bằng số electron bằng cách thêm các electron vào phương trình hóa học.
Cân bằng số nguyên tố trong phản ứng bằng cách thêm các hệ số.

Xem Thêm: Phản ứng hóa học C2H5OH + O2: Định nghĩa, cơ chế và ứng dụng

Sự khử ion đồng và phản ứng oxi hóa – khử

Sự làm giảm số oxi hóa của ion đồng được gọi là sự khử ion đồng. Ion đồng nhận electron, là chất oxi hóa. Sự nhận electron của ion đồng được gọi là sự khử ion đồng.

Phản ứng của sắt với dung dịch đồng sunfat cũng là phản ứng oxi hóa – khử vì tồn tại đồng thời sự oxi hóa và sự khử.

Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố để tìm chất oxi hoá và chất khử.

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hoá và chất khử sao cho tổng số electron cho bằng tổng số electron nhận.

Bước 4: Đặt hệ số của các chất oxi hoá và khử vào sơ đồ phản ứng, từ đó tính ra hệ số các chất khác. Kiểm tra cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố và cân bằng điện tích hai vế để hoàn thành PTHH.

Ý nghĩa của phản ứng oxi hóa

Phản ứng oxi hóa – khử là một trong những quá trình quan trọng nhất của thiên nhiên: Sự hô hấp, quá trình thực vật hấp thụ khí cacbonic giải phóng oxi, sự trao đổi chất và hàng loạt quá trình sinh học khác đều có cơ sở là các phản ứng oxi hóa – khử.

Bài tập vận dụng

Bài 1:

Cho các phản ứng sau:

A. 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O.

B. 2NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6HCl.

C. 2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O.

D. 2NH₃ + H₂O₂ + MnSO₄ → MnO₂ + (NH₄)₂SO₄.

Ở phản ứng nào NH₃ không đóng vai trò chất khử?

Lời giải:

Phản ứng NH₃ không đóng vai trò chất khử là phản ứng D vì trong phản ứng này, nitơ (N) không thay đổi số oxi hóa trước và sau phản ứng.

Xem Thêm: Phản ứng C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr: Công thức và cơ chế chi tiết

Bài 2:

Trong số các phản ứng sau:

A. HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O.

B. N₂O₅ + H₂O → 2HNO₃.

C. 2HNO₃ + 3H₂S → 3S + 2NO + 4H₂O.

D. 2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O.

Phản ứng nào là phản ứng oxi hóa – khử?

Lời giải:

Trong các phản ứng trên, chỉ có phản ứng C là phản ứng oxi hóa – khử vì có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố.

Bài 3:

Trong phản ứng 3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO. NO₂ đóng vai trò gì?

Lời giải:

Trong phản ứng 3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO, NO<

Bài 4: Phân biệt chất oxi hóa và sự oxi hóa, chất khử và sự khử. Lấy thí dụ để minh họa.

Chất oxi hóa là chất nhận electron. Sự oxi hóa một chất là làm cho chất đó nhường electron. Chất khử là chất nhường electron. Sự khử một chất là sự làm cho chất đó thu electron. Ví dụ:

Nguyên tử Fe nhường electron, là chất khử. Sự nhường electron của Fe được gọi là sự oxi hóa nguyên tử sắt.
Ion đồng nhận electron, là chất oxi hóa. Sự nhận electron của ion đồng được gọi là sự khử ion đồng.