Phản ứng oxi hóa – khử: Kiến thức cơ bản và cách thực hiện

Trong hóa học, phản ứng oxi hóa – khử là một trong những loại phản ứng phổ biến và quan trọng nhất. Chính là nền tảng giúp hiểu các hiện tượng như sự cháy, ăn mòn kim loại hay thậm chí cả quá trình hô hấp trong sinh học. Vậy phản ứng oxi hóa – khử là gì? Làm thế nào nhận biết và cân bằng các phản ứng loại này? Bài viết dưới đây sẽ cung cấp những kiến thức cơ bản, kèm theo hướng dẫn chi tiết và bài tập minh họa sao cho bạn dễ dàng nắm bắt.

1. Oxi hóa – khử là gì

  • Oxi hóa là quá trình mà một nguyên tố mất electron, làm tăng số oxi hóa của nguyên tố đó.
  • Khử là quá trình mà một nguyên tố nhận electron, làm giảm số oxi hóa của nguyên tố đó.

Hai quá trình này xảy ra đồng thời trong một phản ứng hóa học, gọi chung là phản ứng oxi hóa – khử.

lớp   10   ôxi

2. Phản ứng oxi hóa – khử là gì

Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học trong đó xảy ra sự trao đổi electron giữa các chất tham gia trong đó

  • Chất bị oxi hóa là chất mất electron.
  • Chất bị khử là chất nhận electron.
  • Chất oxi hóa là chất nhận electron làm cho chất khác bị oxi hóa.
  • Chất khử là chất nhường electron làm cho chất khác bị khử.

3. Cách nhận biết phản ứng oxi hóa – khử

Nhằm nhận biết một phản ứng có phải là oxi hóa – khử hay không thì cần kiểm tra sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố trong phản ứng.

Các bước nhận biết

Xác định số oxi hóa của tất cả các nguyên tố trong phản ứng.

Quy tắc số oxi hóa

  • Nguyên tố tự do: Số oxi hóa bằng 0 ví dụ: O2, Fe.
  • Hydro trong hợp chất: Số oxi hóa +1.
  • Oxi trong hợp chất: Số oxi hóa -2 trừ các trường hợp đặc biệt như peroxit H2O2.

So sánh số oxi hóa trước và sau phản ứng

  • Nếu có sự tăng số oxi hóa → xảy ra oxi hóa.
  • Nếu có sự giảm số oxi hóa → xảy ra khử.

Ví dụ

Phản ứng Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu

Số oxi hóa

  • Zn (0) → Zn (+2) (oxi hóa).
  • Cu (+2) → Cu (0) (khử).

Kết luận đây là phản ứng oxi hóa – khử.

4. Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử

Phản ứng oxi hóa – khử cần được cân bằng giúp đảm bảo bảo toàn số nguyên tử và electron. Có hai phương pháp phổ biến

4.1. Phương pháp thăng bằng electron

Các bước

  • Viết phương trình phản ứng.
  • Xác định số oxi hóa của các nguyên tố.
  • Tìm quá trình oxi hóa và khử, viết các bán phản ứng.
  • Cân bằng số electron mất và nhận.
  • Cân bằng các nguyên tố khác và kiểm tra phương trình.

Ví dụ phản ứng Fe + Cl2 → FeCl3

Xác định số oxi hóa

  • Fe (0) → Fe (+3) oxi hóa, mất 3 electron.
  • Cl2 (0) → Cl (-1) khử, nhận 2 electron.

Cân bằng electron

Fe → Fe (+3) + 3e

Cl2 + 2e → 2Cl (-1)

Nhân chéo cân bằng electron

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

4.2. Phương pháp ion – electron dùng trong môi trường axit hoặc bazơ

Các bước

  • Xác định các ion tham gia trong phản ứng.
  • Viết bán phản ứng oxi hóa và khử.
  • Cân bằng electron và các nguyên tố H, O nếu cần.
  • Kết hợp hai bán phản ứng thành phương trình tổng quát.

5. Bài tập cân bằng phương trình oxi hóa – khử

Bài tập 1

Cân bằng phản ứng sau bằng phương pháp thăng bằng electron

MnO4 (-) + Fe (2+) + H (+) → Mn (2+) + Fe (3+) + H2O

Hướng dẫn

Xác định số oxi hóa

  • Mn (+7) → Mn (+2) (khử, nhận 5e).
  • Fe (+2) → Fe (+3) (oxi hóa, mất 1e).

Cân bằng electron

MnO4 (-) + 5Fe (2+) + 8H (+) → Mn (2+) + 5Fe (3+) + 4H2O

Bài tập 2

Cân bằng phản ứng

K2Cr2O7 + HCl → CrCl3 + Cl2 + H2O + KCl

Hướng dẫn

Bán phản ứng

  • Cr2O7 (2-) → 2Cr (3+) (khử, nhận 6e).
  • Cl (-) → Cl2 (oxi hóa, mất 2e).

Cân bằng electron và hoàn thiện

K2Cr2O7 + 14HCl → 2CrCl3 + 3Cl2 + 7H2O + 2KCl

6. Một số lưu ý khi học phản ứng oxi hóa – khử

  • Luôn xác định đúng số oxi hóa trước và sau phản ứng.
  • Luyện tập các phương pháp cân bằng qua nhiều bài tập khác nhau.
  • Học thuộc các quy tắc số oxi hóa nhằm nhận biết nhanh các quá trình oxi hóa và khử.

Phản ứng oxi hóa – khử là phần kiến thức trọng tâm trong hóa học. Có ứng dụng rộng rãi trong đời sống và công nghiệp. Nắm vững cách nhận biết và cân bằng phản ứng sẽ giúp bạn giải quyết bài tập một cách dễ dàng. Hãy thực hành thường xuyên sao cho thành thạo kỹ năng này nhé.

Bóng đá trực tuyến Xoilac