Bảng số oxi hoá thường gặp
Số oxi hoá là điện tích quy ước của nguyên tử trong phân tử hoặc ion, được dùng để theo dõi sự chuyển electron trong phản ứng oxi hoá khử. Nắm chắc bảng số oxi hoá thường gặp giúp học sinh xác định chất oxi hoá, chất khử, cân bằng phản ứng oxi hoá khử và phân biệt phản ứng oxi hoá khử với phản ứng trao đổi thông thường.
Ví dụ, trong phản ứng:
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
Zn có số oxi hoá từ 0 tăng lên +2, còn Cu từ +2 giảm xuống 0. Vì có sự thay đổi số oxi hoá, đây là phản ứng oxi hoá khử.
Bài này nên đọc kèm số oxi hoá là gì, bảng phản ứng oxi hoá khử, bảng hoá trị thường gặp, phản ứng oxi hoá khử, bảng quy tắc cân bằng phương trình hoá học và bảng tuần hoàn hóa học.
Bảng quy tắc số oxi hoá cơ bản
| Quy tắc | Số oxi hoá | Ví dụ | Lưu ý |
|---|---|---|---|
| Đơn chất | 0 | Fe, Cu, O2, H2, Cl2 | Nguyên tố ở dạng tự do có số oxi hoá 0 |
| Ion đơn nguyên tử | Bằng điện tích ion | Na+: +1; S2-: -2 | Ghi cả dấu + hoặc – |
| Kim loại nhóm IA | +1 | NaCl, KOH | Na, K thường +1 |
| Kim loại nhóm IIA | +2 | MgO, CaCl2 | Mg, Ca, Ba thường +2 |
| Nhôm | +3 | AlCl3, Al2O3 | Al thường +3 |
| Oxi trong hợp chất thường | -2 | H2O, CO2, CuO | Có ngoại lệ như peroxide |
| Hidro trong hợp chất thường | +1 | HCl, H2O, NH3 | Trong hydride kim loại có thể là -1 |
| Fluorine | -1 | HF, NaF | F gần như luôn -1 trong hợp chất |
| Tổng số oxi hoá trong phân tử trung hoà | Bằng 0 | H2SO4 | Dùng để tính số oxi hoá chưa biết |
| Tổng số oxi hoá trong ion đa nguyên tử | Bằng điện tích ion | SO42-, NO3– | Rất quan trọng khi tính ion |
Bảng số oxi hoá thường gặp của nguyên tố phổ thông
| Nguyên tố | Số oxi hoá thường gặp | Ví dụ | Ghi nhớ |
|---|---|---|---|
| H | +1, -1, 0 | HCl: +1; NaH: -1; H2: 0 | H thường +1, đơn chất là 0 |
| O | -2, -1, 0 | H2O: -2; H2O2: -1; O2: 0 | O thường -2 |
| Na | +1, 0 | NaCl: +1; Na: 0 | Kim loại kiềm |
| K | +1, 0 | KCl: +1; K: 0 | Kim loại kiềm |
| Mg | +2, 0 | MgO: +2; Mg: 0 | Kim loại kiềm thổ |
| Ca | +2, 0 | CaCO3: +2; Ca: 0 | Thường +2 |
| Al | +3, 0 | AlCl3: +3; Al: 0 | Thường +3 |
| Fe | +2, +3, 0 | FeO: +2; Fe2O3: +3; Fe: 0 | Hay gặp Fe(II), Fe(III) |
| Cu | +1, +2, 0 | Cu2O: +1; CuO: +2; Cu: 0 | Phổ thông hay gặp +2 |
| Cl | -1, +1, +3, +5, +7, 0 | HCl: -1; HClO: +1; HClO4: +7; Cl2: 0 | Trong chloride thường -1 |
| S | -2, +4, +6, 0 | H2S: -2; SO2: +4; SO3: +6; S: 0 | S có nhiều số oxi hoá |
| N | -3, +3, +5, 0 và một số giá trị khác | NH3: -3; HNO2: +3; HNO3: +5; N2: 0 | N biến đổi số oxi hoá đa dạng |
| C | -4, +2, +4, 0 | CH4: -4; CO: +2; CO2: +4; C: 0 | C có nhiều trạng thái |
| Mn | +2, +4, +7 và một số giá trị khác | MnO2: +4; KMnO4: +7 | KMnO4 là chất oxi hoá mạnh |
Cách tính số oxi hoá trong phân tử
Muốn tính số oxi hoá của một nguyên tố trong phân tử trung hoà, dùng quy tắc tổng số oxi hoá bằng 0.
Ví dụ 1: Tính số oxi hoá của S trong H2SO4.
H thường +1, O thường -2. Gọi số oxi hoá của S là x:
2(+1) + x + 4(-2) = 0
2 + x – 8 = 0
x = +6
Vậy S trong H2SO4 có số oxi hoá +6.
Ví dụ 2: Tính số oxi hoá của C trong CO2.
x + 2(-2) = 0
x = +4
Cách tính số oxi hoá trong ion đa nguyên tử
Với ion đa nguyên tử, tổng số oxi hoá bằng điện tích ion.
Ví dụ 1: Tính số oxi hoá của S trong SO42-.
Gọi số oxi hoá của S là x:
x + 4(-2) = -2
x – 8 = -2
x = +6
Ví dụ 2: Tính số oxi hoá của N trong NO3–.
x + 3(-2) = -1
x – 6 = -1
x = +5
Bảng số oxi hoá trong một số ion thường gặp
| Ion | Nguyên tố cần xét | Số oxi hoá | Cách nhớ |
|---|---|---|---|
| NO3– | N | +5 | Nitrate |
| NO2– | N | +3 | Nitrite |
| SO42- | S | +6 | Sulfate |
| SO32- | S | +4 | Sulfite |
| CO32- | C | +4 | Carbonate |
| PO43- | P | +5 | Phosphate |
| MnO4– | Mn | +7 | Permanganate |
| NH4+ | N | -3 | Ammonium |
Số oxi hoá và phản ứng oxi hoá khử
Số oxi hoá dùng để nhận biết chất nào bị oxi hoá và chất nào bị khử:
| Biến đổi số oxi hoá | Quá trình | Vai trò của chất chứa nguyên tố đó |
|---|---|---|
| Tăng | Bị oxi hoá | Chất khử |
| Giảm | Bị khử | Chất oxi hoá |
Ví dụ:
CuO + H2 → Cu + H2O
H trong H2 từ 0 lên +1, nên H2 bị oxi hoá và là chất khử. Cu trong CuO từ +2 xuống 0, nên CuO bị khử và là chất oxi hoá.
So sánh số oxi hoá và hoá trị
| Tiêu chí | Số oxi hoá | Hoá trị |
|---|---|---|
| Cách ghi | Có dấu +, -, hoặc 0 | Thường ghi I, II, III… |
| Ý nghĩa | Điện tích quy ước | Khả năng liên kết |
| Ứng dụng | Xác định oxi hoá khử | Lập công thức hoá học |
| Ví dụ O trong H2O | -2 | II |
Không nên nhầm O hoá trị II với số oxi hoá -2. Hai giá trị có liên hệ nhưng không cùng khái niệm.
Bài tập ví dụ số oxi hoá
Bài 1
Tính số oxi hoá của Fe trong FeCl3.
Lời giải: Cl thường -1. Gọi Fe là x: x + 3(-1) = 0, nên x = +3.
Bài 2
Tính số oxi hoá của S trong SO2.
Lời giải: Gọi S là x: x + 2(-2) = 0, nên x = +4.
Bài 3
Phản ứng Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 có phải oxi hoá khử không?
Lời giải: Có. Fe từ 0 lên +2; H từ +1 xuống 0.
Bài 4
Trong phản ứng Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu, chất nào là chất khử?
Lời giải: Zn là chất khử vì Zn tăng số oxi hoá từ 0 lên +2.
Những lỗi thường gặp khi học số oxi hoá
Lỗi đầu tiên là quên số oxi hoá của đơn chất bằng 0. Ví dụ O trong O2 là 0, không phải -2.
Lỗi thứ hai là quên tổng số oxi hoá trong ion bằng điện tích ion. Ví dụ SO42- có tổng bằng -2, không phải 0.
Lỗi thứ ba là nhầm số oxi hoá với hoá trị. Số oxi hoá có dấu, hoá trị không ghi dấu.
Lỗi thứ tư là kết luận oxi hoá khử chỉ dựa vào có Oxi tham gia. Phản ứng Fe + CuSO4 là oxi hoá khử dù không có O2 tự do.
Lỗi thứ năm là xác định chất oxi hoá/chất khử ngược. Chất khử bị oxi hoá; chất oxi hoá bị khử.
Kết luận
Bảng số oxi hoá thường gặp giúp học sinh xác định nhanh trạng thái oxi hoá của nguyên tố trong hợp chất và ion. Cần nhớ: đơn chất có số oxi hoá 0; H thường +1; O thường -2; kim loại nhóm IA +1; nhóm IIA +2; Al +3; tổng số oxi hoá trong phân tử bằng 0 và trong ion bằng điện tích ion. Khi số oxi hoá tăng là oxi hoá; khi giảm là khử. Đây là nền tảng để học phản ứng oxi hoá khử và cân bằng phương trình nâng cao.
Tài liệu tham khảo
- IUPAC Gold Book – Oxidation number: https://goldbook.iupac.org/terms/view/O04363
- IUPAC Gold Book – Oxidation: https://goldbook.iupac.org/terms/view/O04362
- IUPAC Gold Book – Reduction: https://goldbook.iupac.org/terms/view/R05222
- Chemistry LibreTexts – Oxidation Numbers: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry
