Giải Hóa 10 Kết nối tri thức Bài 15: Phản ứng oxi hóa - khử

Mở đầu

Câu hỏi mở đầu SGK Giải Hóa 10 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 71): Trong lò luyện gang, xảy ra phản ứng oxi hóa – khử theo sơ đồ:

Fe₂O₃ + CO $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ Fe + CO₂

Về bản chất, phản ứng oxi hóa - khử là gì, dựa vào dấu hiệu nào để nhận ra loại phản ứng đó? Làm thế nào để lập phương trình hóa học của phản ứng trên?

Trả lời:

- Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học xảy ra đồng thời quá trình nhường và quá trình nhận electron.

- Loại phản ứng này dựa trên dấu hiệu khi có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử.

- Để lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử, ta áp dụng phương pháp thăng bằng electron.

Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa, từ đó xác định chất oxi hóa, chất khử

+ Fe là chất oxi hóa,

+ C là chất khử

Hai nguyên tử này có sự thay đổi số oxi hóa

Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử

Fe⁺³ + 3e → Fe⁰

C⁺² → C⁺⁴ + 2e

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hóa dựa trên nguyên tắc tổng electron nhường bằng tổng electron nhận.

2x /Fe⁺³ + 3e → Fe⁰

3x /C⁺² → C⁺⁴ + 2e

Bước 4: Đặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng.

Fe₂O₃+ 3CO $\overset{t^{o}C}{\rightarrow}$ 2Fe + 3CO₂

I. Số oxi hóa

Câu hỏi 1 SGK Giải Hóa 10 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 73): Xác định số oxi hóa của nguyên tử Fe và S trong các chất sau:

a) Fe, FeO, Fe₂O₃, Fe(OH)₃, Fe₃O₄.

b) S, H₂S, SO₂, SO₃, H₂SO₄, Na₂SO₃.

Trả lời:

a) Số oxi hóa của Fe trong Fe, FeO, Fe₂O₃, Fe(OH)₃, Fe₃O₄ lần lượt là: 0, +2, +3, +3.

b) Số oxi hóa của S trong S, H₂S, SO₂, SO₃, H₂SO₄, Na₂SO₃ lần lượt là: 0, -2, +4, +6, +6, +4

II. Chất oxi hóa, chất khử, phản ứng oxi hóa - khử

Hoạt động mục 2 SGK Giải Hóa 10 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 73): Xác định chất oxi hóa, chất khử

Chuẩn bị: đinh sắt, dung dịch CuSO₄, dung dịch H₂SO₄ loãng, ống nghiệm.

Thực hiện:

Thí nghiệm 1: Cho đinh sắt vào ống nghiệm đựng dung dịch CuSO₄.

Thí nghiệm 2: Cho đinh sắt vào ống nghiệm đựng dung dịch H₂SO₄.

Quan sát hiện tượng và trả lời câu hỏi:

1. Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử.

2. Xác định chất oxi hóa, chất khử trong hai phản ứng trên.

Trả lời:

1. Quá trình oxi hóa, quá trình khử.

* Thí nghiệm 1: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Quá trình oxi hóa: Fe⁰ → Fe⁺² + 2e   

Quá trình khử: Cu⁺² + 2e → Cu⁰

 * Thí nghiệm 2: Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

Quá trình oxi hóa: Fe⁰ → Fe⁺² + 2e      

Quá trình khử: 2H⁺ + 2e → H₂0 

2. Xác định chất oxi hóa, chất khử trong hai phản ứng:

- Thí nghiệm 1: Chất khử là Fe, chất oxi hóa là CuSO₄.

- Thí nghiệm 2: Chất khử là Fe, chất oxi hóa là H₂SO₄.

Câu hỏi 2 SGK Giải Hóa 10 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 74): Trong không khí ẩm, Fe(OH)₂ màu trắng xanh chuyển dần sang Fe(OH)₃ màu nâu đỏ: Fe(OH)²⁺O₂+H₂O→Fe(OH)₃

a) Hãy xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa.

b) Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử.

c) Dùng mũi tên biểu diễn sự chuyển động electron từ chất khử sang chất oxi hóa.

Trả lời:

a) Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa.

- Trong Fe(OH­)₂, iron có số oxi hóa +2

- Trong Fe(OH)₃, iron có số oxi hóa +3

=> Nguyên tử iron có sự thay đổi số oxi hóa từ +2 lên +3.

- Trong O₂, oxygen có số oxi hóa 0

- Trong Fe(OH)₃, oxygen có số oxi hóa -2

=> Nguyên tử oxygen có sự thay đổi số oxi hóa từ 0 xuống -2.

b) Quá trình oxi hóa, quá trình khử.

c) 1 phân tử Fe(OH)₂ nhường 1 electron => 4 phân tử Fe(OH)₂ nhường 4 electron

III. Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử

Câu hỏi 3 SGK Giải Hóa 10 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 75): Xét các phản ứng hóa học xảy ra trong công nghiệp:

a) Al(OH)₃ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ Al₂O₃ + H₂O

b) C + CO₂ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ CO

Phản ứng nào là phản ứng oxi hóa – khử? Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử theo phương pháp thăng bằng electron.

Trả lời:

Phản ứng b) là phản ứng oxi hóa – khử do có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử.

IV. Phản ứng oxi hóa - khử trong thực tiễn

Câu hỏi 4 SGK Giải Hóa 10 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 76): Nêu một số phản ứng oxi hóa - khử có lợi và có hại trong thực tế.

Trả lời:

– Phản ứng oxi hóa – khử có lợi: sự cháy,…

+ Phản ứng đốt cháy nhiên liệu (than đá, khí thiên nhiên, xăng, dầu, …).

+ Dùng Cl₂ để khử trùng nước sinh hoạt.

+ Sản xuất hóa chất trong công nghiệp, ví dụ sản xuất sulfuric acid từ quặng pyrite.

– Phản ứng oxi hóa – khử có hại:

+ Sự han gỉ các thiết bị, đồ dùng được làm bằng sắt,…

+ Mưa axit ăn mòn các công trình xây dựng, tượng đài …

Câu hỏi 5 SGK Giải Hóa 10 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 76): Lập phương trình hóa học của các phản ứng trong quá trình sản xuất acid theo sơ đồ mục IV.3. Trong các phản ứng đó, phản ứng nào là phản ứng oxi hóa – khử?

Trả lời:

=> Phản ứng oxi hóa khử là phản ứng 1, 2, 3

Câu hỏi 6 SGK Giải Hóa 10 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 76): Đèn xì oxygen – acetylene có cấu tạo gồm hai ống dẫn khí: một ống dẫn khí oxygen, một ống dẫn khí acetylene (Hình 15.1). Khi đèn hoạt động, hai khí này được trộn vào nhau để thực hiện phản ứng đốt cháy theo sơ đồ:

C₂H₂+O₂ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ CO₂+H₂O

Phản ứng toả nhiệt lớn, tạo ra ngọn lửa có nhiệt độ đạt đến 3 000°C nên được dùng dễ hàn cắt kim loại.

Hãy xác định chất oxi hóa, chất khử và lập phương trình hoá học của phản ứng trên theo phương pháp thăng bằng electron

Trả lời:

* Cách xác định thứ nhất:

* Cách xác định thứ hai:

- Ta xác định bằng 4 bước

+ Bước 1:

+ Bước 2:

+ Bước 3:

+ Bước 4:

2C₂H₂  + 5O₂$\overset{t^{o}}{\rightarrow}$4CO₂ + 2H₂O

Câu hỏi 7 SGK Giải Hóa 10 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 77): Trong quá trình luyện gang từ quặng chứa Fe₂O₃, ban đầu không khí nóng được nén vào lò cao, đốt cháy hoàn toàn than cốc kèm theo tỏa nhiệt mạnh:

C + O₂ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ CO₂

Khí CO₂ đi lên phía trên, gặp các lớp than cốc và bị khử thành CO:

CO₂ + C $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ CO

Tiếp đó, khí CO khử Fe₂O₃ theo phản ứng tổng quát:

Fe₂O₃ + CO $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ Fe + CO₂

Lập các phương trình hóa học ở trên, chỉ rõ chất oxi hóa, chất khử

Trả lời: