Bảng phản ứng oxi hoá khử
Phản ứng oxi hoá khử là phản ứng có sự chuyển electron giữa các chất, thể hiện qua sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tố. Đây là một trong những nhóm phản ứng quan trọng nhất trong hoá học, xuất hiện trong phản ứng cháy, phản ứng kim loại với acid, phản ứng kim loại với muối, luyện kim, ăn mòn kim loại và pin điện hoá.
Ví dụ:
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
Trong phản ứng này, Zn nhường electron tạo Zn2+, còn Cu2+ nhận electron tạo Cu. Vì có sự nhường – nhận electron nên đây là phản ứng oxi hoá khử.
Bài này nên đọc kèm phản ứng oxi hoá khử là gì, số oxi hoá là gì, dãy hoạt động hoá học của kim loại, bảng phân loại phản ứng hoá học, bảng kim loại tác dụng với acid và bảng tuần hoàn hóa học.
Bảng khái niệm quan trọng trong phản ứng oxi hoá khử
| Khái niệm | Định nghĩa dễ hiểu | Dấu hiệu | Ví dụ |
|---|---|---|---|
| Oxi hoá | Quá trình nhường electron | Số oxi hoá tăng | Zn → Zn2+ + 2e |
| Khử | Quá trình nhận electron | Số oxi hoá giảm | Cu2+ + 2e → Cu |
| Chất khử | Chất nhường electron cho chất khác | Bị oxi hoá | Zn trong phản ứng với CuSO4 |
| Chất oxi hoá | Chất nhận electron từ chất khác | Bị khử | Cu2+ trong CuSO4 |
| Số oxi hoá | Con số quy ước biểu diễn trạng thái electron | Thay đổi trong phản ứng oxi hoá khử | Fe: 0 → +2 |
Mẹo nhớ: chất khử là chất làm chất khác bị khử, nhưng bản thân chất khử bị oxi hoá. Chất oxi hoá là chất làm chất khác bị oxi hoá, nhưng bản thân chất oxi hoá bị khử.
Cách nhận biết phản ứng oxi hoá khử
Cách chắc chắn nhất để nhận biết phản ứng oxi hoá khử là kiểm tra số oxi hoá của các nguyên tố trước và sau phản ứng. Nếu có nguyên tố tăng số oxi hoá và có nguyên tố giảm số oxi hoá, đó là phản ứng oxi hoá khử.
| Dấu hiệu | Có phải oxi hoá khử? | Ví dụ | Giải thích |
|---|---|---|---|
| Có đơn chất tham gia hoặc tạo thành | Thường có | Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu | Fe từ 0 lên +2, Cu từ +2 về 0 |
| Phản ứng cháy | Thường có | C + O2 → CO2 | C bị oxi hoá, O bị khử |
| Kim loại + acid tạo H2 | Có | Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 | Zn tăng số oxi hoá, H giảm số oxi hoá |
| Trao đổi ion tạo kết tủa | Thường không | AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3 | Số oxi hoá không đổi |
| Trung hoà acid-base | Thường không | HCl + NaOH → NaCl + H2O | Không có thay đổi số oxi hoá |
Bảng phản ứng oxi hoá khử thường gặp
| Phản ứng | Chất khử | Chất oxi hoá | Dấu hiệu số oxi hoá |
|---|---|---|---|
| Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu | Zn | Cu2+ | Zn: 0 → +2; Cu: +2 → 0 |
| Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 | Fe | H+ | Fe: 0 → +2; H: +1 → 0 |
| 2Mg + O2 → 2MgO | Mg | O2 | Mg: 0 → +2; O: 0 → -2 |
| CuO + H2 → Cu + H2O | H2 | CuO | H: 0 → +1; Cu: +2 → 0 |
| Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 | CO | Fe2O3 | C: +2 → +4; Fe: +3 → 0 |
| Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2 | Br– | Cl2 | Br: -1 → 0; Cl: 0 → -1 |
Quy tắc xác định số oxi hoá cơ bản
| Quy tắc | Ví dụ | Ghi nhớ |
|---|---|---|
| Đơn chất có số oxi hoá bằng 0 | Fe, O2, H2, Cl2 | Nguyên tố tự do: 0 |
| Ion đơn nguyên tử có số oxi hoá bằng điện tích ion | Na+: +1, Cl–: -1 | Dựa vào điện tích |
| Oxi thường có số oxi hoá -2 | H2O, CO2, CuO | Có ngoại lệ như peroxide |
| Hidro thường có số oxi hoá +1 | HCl, H2O | Trong hydride kim loại có thể là -1 |
| Tổng số oxi hoá trong phân tử trung hoà bằng 0 | H2SO4 | Dùng để tìm số oxi hoá chưa biết |
| Tổng số oxi hoá trong ion bằng điện tích ion | SO42- | Tổng bằng -2 |
Cách xác định chất oxi hoá và chất khử
Quy trình làm bài:
| Bước | Cách làm | Ví dụ Zn + CuSO4 |
|---|---|---|
| 1 | Xác định số oxi hoá trước phản ứng | Zn: 0, Cu: +2 |
| 2 | Xác định số oxi hoá sau phản ứng | Zn trong ZnSO4: +2, Cu: 0 |
| 3 | Nguyên tố tăng số oxi hoá là bị oxi hoá | Zn: 0 → +2 |
| 4 | Nguyên tố giảm số oxi hoá là bị khử | Cu: +2 → 0 |
| 5 | Chất bị oxi hoá là chất khử; chất bị khử là chất oxi hoá | Zn là chất khử, Cu2+ là chất oxi hoá |
Phản ứng oxi hoá khử trong kim loại với acid
Ví dụ:
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑
Mg từ 0 lên +2, bị oxi hoá:
Mg → Mg2+ + 2e
H+ từ +1 về 0, bị khử:
2H+ + 2e → H2
Vì vậy Mg là chất khử, H+ là chất oxi hoá. Đây là lý do kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động có thể phản ứng với acid loãng tạo H2.
Phản ứng oxi hoá khử trong kim loại với dung dịch muối
Ví dụ:
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Fe từ 0 lên +2 nên Fe bị oxi hoá và là chất khử. Cu2+ từ +2 về 0 nên Cu2+ bị khử và là chất oxi hoá.
Dạng này gắn rất chặt với dãy hoạt động kim loại: kim loại hoạt động mạnh hơn có xu hướng nhường electron cho ion kim loại yếu hơn.
Phản ứng oxi hoá khử trong phản ứng cháy
Phản ứng cháy thường là phản ứng oxi hoá khử vì chất cháy nhường electron còn O2 nhận electron.
Ví dụ:
C + O2 → CO2
C từ 0 lên +4 nên C bị oxi hoá, là chất khử. O từ 0 xuống -2 nên O2 bị khử, là chất oxi hoá.
Ví dụ khác:
2Mg + O2 → 2MgO
Mg bị oxi hoá, O2 bị khử.
Bài tập ví dụ phản ứng oxi hoá khử
Bài 1
Phản ứng HCl + NaOH → NaCl + H2O có phải oxi hoá khử không?
Lời giải: Không. Số oxi hoá của các nguyên tố không thay đổi, đây là phản ứng trung hoà.
Bài 2
Xác định chất oxi hoá và chất khử trong phản ứng: CuO + H2 → Cu + H2O.
Lời giải: H2 là chất khử vì H từ 0 lên +1. CuO là chất oxi hoá vì Cu từ +2 về 0.
Bài 3
Phản ứng Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu có phải oxi hoá khử không?
Lời giải: Có. Fe từ 0 lên +2, Cu từ +2 về 0.
Bài 4
Trong phản ứng 2Mg + O2 → 2MgO, chất nào là chất oxi hoá?
Lời giải: O2 là chất oxi hoá vì O nhận electron, số oxi hoá giảm từ 0 xuống -2.
Những lỗi thường gặp khi học oxi hoá khử
Lỗi đầu tiên là nghĩ cứ có Oxi tham gia thì mới là phản ứng oxi hoá khử. Thực tế phản ứng Zn + CuSO4 cũng là oxi hoá khử dù không có O2 tham gia.
Lỗi thứ hai là nhầm chất oxi hoá với chất bị oxi hoá. Chất oxi hoá là chất bị khử, còn chất khử là chất bị oxi hoá.
Lỗi thứ ba là không xác định số oxi hoá mà kết luận theo cảm tính.
Lỗi thứ tư là cho rằng mọi phản ứng thế đều là oxi hoá khử mà không kiểm tra. Trong nhiều trường hợp phổ thông phản ứng thế thường là oxi hoá khử, nhưng cách chắc chắn vẫn là xét số oxi hoá.
Lỗi thứ năm là nhầm phản ứng trao đổi tạo kết tủa với oxi hoá khử. Phản ứng AgNO3 + NaCl tạo AgCl không có đổi số oxi hoá.
Kết luận
Phản ứng oxi hoá khử là phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá, bản chất là sự nhường – nhận electron. Chất khử nhường electron và bị oxi hoá; chất oxi hoá nhận electron và bị khử. Muốn làm tốt dạng bài này, cần nắm quy tắc số oxi hoá, xác định nguyên tố tăng/giảm số oxi hoá và phân biệt oxi hoá khử với phản ứng trao đổi, trung hoà, kết tủa thông thường.
Tài liệu tham khảo
- IUPAC Gold Book – Oxidation: https://goldbook.iupac.org/terms/view/O04362
- IUPAC Gold Book – Reduction: https://goldbook.iupac.org/terms/view/R05222
- Royal Society of Chemistry – Redox reactions: https://edu.rsc.org/
- Chemistry LibreTexts – Oxidation-Reduction Reactions: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry
