Phản ứng oxi hoá khử là gì?

Phản ứng oxi hoá khử là gì? Thế nào là chất oxi hoá? Thế nào là chất khử? Lập phương trình phản ứng oxi hoá khử như thế nào? Trong bài viết dưới đây, Vattuaz sẽ giúp bạn giải đáp các thắc mắc trên nhé!

Phản ứng oxi hoá khử là gì?

1. Định nghĩa phản ứng oxi hoá – khử

Phản ứng oxi hóa khử là phản ứng hóa học, trong đó có sự chuyển electron giữa các chất trong phản ứng hay phản ứng oxi hóa khử là phản ứng hóa học trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tố (Sách giáo khoa Hóa học 8, NXB Giáo dục Việt Nam).

Chính vì vậy, dấu hiệu nhận biết phản ứng oxi hoá khử: Có sự thay đổi số oxi hoá của một nguyên tố.

2. Xác định số oxi hoá trong hợp chất

– Quy tắc 1: Số oxi hóa của các nguyên tố trong đơn chất luôn luôn bằng 0.

Ví dụ : Số oxi hóa của các nguyên tố Na, Fe, H, O, Cl trong đơn chất tương ứng Na, Fe, H₂, O₂, Cl₂ đều bằng 0.

– Quy tắc 2: Trong hầu hết các hợp chất :

Số oxi hóa của H là +1 (trừ trường hợp các hợp chất của H với kim loại như NaH, CaH₂, thì H có số oxi hóa –1).

Số oxi hóa của O là –2 (trừ trường hợp như H₂O₂, F₂O, oxi có số oxi hóa lần lượt là : –1, +2).

– Quy tắc 3: Trong một phân tử, tổng đại số số oxi hóa của tất cả các nguyên tố bằng 0. Áp dụng quy tắc này, ta có thể tìm được số oxi hóa của một nguyên tố nào đó trong phân tử nếu biết số oxi hóa của tất cả các nguyên tố còn lại.

– Quy tắc 4: Trong ion đơn nguyên tử thì số oxi hóa của nguyên tử bằng điện tích của ion đó. Trong ion đa nguyên tử thì tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử trong ion đó bằng điện tích của nó.

Để biểu diễn số oxi hóa thì viết dấu trước và số sau, còn để biểu diễn điện tích của ion thì viết số trước và dấu sau.

Ví dụ: Tìm số oxi hóa của Cl trong phân tử HClO₄?

Lời giải:

Gọi số oxi hóa của S trong HClO₄ là x, ta có :

(+1) + 1.x + 4.(–2) = 0 → x = +7

Vậy số oxi hóa của Cl là +7.

Chất khử, chất oxi hoá, sự khử, sự oxi hoá

• Chất khử (hay còn gọi là chất bị oxi hoá) là chất nhường electron hay là chất có số oxi hoá tăng sau phản ứng.
• Chất oxi hoá (hay còn gọi là chất bị khử) là chất nhận electron hay là chất có số oxi hoá giảm sau phản ứng.
• Quá trình oxi hoá (sự oxi hoá) là quá trình nhường electron.
• Quá trình khử (sự khử) là quá trình thu electron.

* Sự nhường electron chỉ có thể xảy ra khi có sự nhận electron. Vì vậy, trong một phản ứng, sự oxi hoá và sự khử là hai quá trình ngược nhau nhưng bao giờ cũng diễn ra đồng thời.

* Chất khử tạo nên sự OXI HOÁ, chất OXI HOÁ tạo nên sự khử.

Câu thần chú: khử cho – O nhận.

Thí dụ: Ta xét phương trình phương trình oxi hóa khử sau:

Các loại phản ứng oxi hoá khử

Có 4 loại phản ứng oxi hoá khử:

• Phản ứng oxi hóa khử dạng đơn giản: 

Đây là phản ứng oxi hóa khử mà trong phản ứng có một chất oxi hóa và một chất khử rõ ràng.

Ví dụ: Al + 6HNO₃ → Al(NO3)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

• Phản ứng oxi hóa nội phân tử: 

Là phản ứng mà quá trình oxi hoá và quá trình khử xảy ra với 2 nguyên tố khác nhau trong cùng một phân tử.

Ví dụ: 2KClO₃ →2KCl + 3O₂

• Phản ứng tự oxi hóa khử: 

Là phản ứng hóa học trong đó quá trình oxi hoá và quá trình khử xảy ra trên cùng một nguyên tố. 

Ví dụ: 2Cl₂ + 4NaOH → 2NaCl + 2NaClO+ 2H₂O (quá trình oxi hoá và quá trình khử xảy ra trên Clo)

• Phản ứng oxi hóa khử phức tạp: 

Bao gồm những phản ứng hóa học có chữ và phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của hơn 2 nguyên tử.

Ví dụ: Cu₂S + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + CuSO₄ + NO + H₂O

Cân bằng phản ứng oxi hoá khử

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố để xem sự thay đổi.

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

Bước 3: Đặt hệ số thích hợp cho chất oxi hoá và chất khử sao cho tổng số electron cho bằng tổng số electron nhận (∑_{ne cho} = ∑_{ne nhận}).

Bước 4: Tính hệ số các chất khác. Kiểm tra số nguyên tử của các nguyên tố và điện tích hai vế đã cân bằng chưa và hoàn thành phương trình.

Ví dụ: Cân bằng phương trình: Mg + AlCl₃ → MgCl₂ + Al

Mg là chất khử, Al trong AlCl₃ là chất oxi hoá.

( Mg→ Mg⁺² + 2e ) x 3

( Al⁺³ +3e → Al ) x 2

Phương trình sẽ là: 3Mg + 2AlCl₃ → 3MgCl₂ + 2Al

Phản ứng oxi hóa khử trong thực tiễn – Ứng dụng phản ứng oxi hóa khử

Phản ứng oxi hóa khử là một trong những loại phản ứng phổ biến trong thiên nhiên và có vai trò quan trọng trong sản xuất và đời sống.

Sự hô hấp, quá trình thực vật hấp thụ khí cacbonic và 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.

Trong đời sống, người ta ứng dụng phản ứng oxi hoá khử để tạo ra sự đốt cháy nhiên liệu trong các động cơ, sự cháy của than củi, các quá trình điện phân, các phản ứng xảy ra trong pin và trong ắc quy, …

Trong sản xuất,

– Các phản ứng oxi hóa – khử là cơ sở của quá trình sản xuất hóa học như luyện kim, gang, thép,…

– Sản xuất hóa chất như xút, axit clohiđric, axit nitric…

– Sản xuất phân bón hoá học…

– Sản xuất thuốc hoá chất, bảo vệ thực vật, dược phẩm…

Bài tập ví dụ

Câu 1

Cho phản ứng: Ca + Cl₂ → CaCl₂

Kết luận nào dưới đây đúng?

A. Mỗi nguyên tử Cl nhận 2e.

B. Mỗi nguyên tử Ca nhận 2e.

C. Mỗi phân tử Cl₂ nhường 2e.

D. Mỗi nguyên tử Ca nhường 2e.

Hướng dẫn:

Ca → Ca²⁺ + 2e

Cl₂ + 2e → 2Cl^–

Đáp án: D

Câu 2

Xác định chất khử, chất oxi hóa và hoàn thành phương trình phản ứng sau:

MnO₂ + HCl → MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

Hướng dẫn:

Ta có:

( Mn⁺⁴ +2e → Mn⁺² ) x 1

( 2Cl^-1 → Cl + 2e ) x 1

Vậy MnO₂ là chất oxi hoá, HCl là chất khử

Phương trình hoá học: MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

Câu 3

 Trong phòng thí nghiệm người ta dùng khí hiđro để khử sắt (III) oxit và thu được 11,2 g Fe.

1/ Viết phương trình hóa học của phản ứng đã xảy ra.

2/ Tính khối lượng sắt (III) oxit đã phản ứng.

3/ Tính thể tích khí hiđro đã tiêu thụ (đktc).

Hướng dẫn

1/ Phương trình hóa học: Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O

2/ ⁿFe = 11,2 : 56 = 0,2 (mol)

ⁿFe₂O₃ = 1/2 ⁿFe = 0,1 (mol)

^mFe₂O₃ = 0.1 x 160 = 16 (g).

3/ ⁿH₂= 3 ⁿFe₂O₃ = 0,3 (mol)

V_H2= 0.3 x 22.4 = 6.72 (lít).

Hi vong, bài viết trên đã cung cấp cho bạn tất cả kiến thức cơ bản về phản ứng oxi hoá khử, giải đáp cho bạn câu hỏi Phản ứng oxi hoá khử là gì, cũng như cách cân bằng và các ứng dụng của phản ứng. Chúc các bạn đọc một ngày vui vẻ!