Cân bằng các phản ứng oxi hóa – khử sau: HCl + PbO2 → PbCl2 + Cl2 + H2O

Nguyễn Hải Đăng Ngày: 20-09-2024 Lớp 10

17.3 K

Với giải Luyện tập 6 trang 74 Hóa học lớp 10 Cánh diều chi tiết trong Bài 13: Phản ứng oxi hóa - khử giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Hóa học 10. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 13: Phản ứng oxi hóa - khử

Luyện tập 6 trang 74 Hóa học 10: Cân bằng các phản ứng oxi hóa – khử sau:

a) HCl + PbO₂ → PbCl₂ + Cl₂ + H₂O

b) KMnO₄ + HCl → KCl + MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

Phương pháp giải:

Bước 1. Xác định và ghi sự thay đổi số oxi hóa trước và sau phản ứng.

Al⁰ + O₂⁰ → Al₂³⁺O₃^2-

Bước 2. Viết các quá trình oxi hóa và quá trình khử.

Al⁰ → Al³⁺ + 3e

O⁰ + 2e → O^2-

Bước 3. Thăng bằng electron bằng cách nhân thêm hệ số vào các bán phản ứng nhường và nhận electron sao cho tổng số electron nhường bằng tổng số electron nhận. Cộng các bán phản ứng (đã nhân hệ số) với nhau sẽ thu được sơ đồ.

2 x

3 x

Al⁰ → Al³⁺ + 3e

O⁰ + 2e → O^2-

⇒ 2Al⁰ + 3O⁰ → 2Al³⁺ + 3O^2-

Bước 4. Dựa vào sơ đồ để hoàn thành phương trình dạng phân tử.

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Lời giải:

a) HCl + PbO₂ → PbCl₂ + Cl₂ + H₂O

H⁺Cl^- + Pb⁴⁺O₂^2- → Pb²⁺Cl₂^- + Cl₂⁰ + H₂⁺O^2-

1 x

2Cl^- → Cl₂⁰ + 2e

Pb⁴⁺ + 2e → Pb²⁺

⇒ 2Cl^-+ Pb⁴⁺→ Pb²⁺+ Cl₂⁰

2HCl + PbO₂ → PbCl₂ + Cl₂ + H₂O

b) KMnO₄ + HCl → KCl + MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

K⁺Mn⁷⁺O₄^2- + H⁺Cl^- → K⁺Cl^- + Mn²⁺Cl₂^- + Cl₂⁰ + H₂⁺O^2-

5 x

2 x

2Cl^- → Cl₂⁰ + 2e

Mn⁷⁺ + 5e → Mn²⁺

⇒ 10Cl^-+ 2Mn⁷⁺→ 2Mn²⁺+ 5Cl₂⁰

2KMnO₄ + 16HCl → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂ + 8H₂O

Lý thuyết Phản ứng oxi hóa - khử

1. Một số khái niệm

- Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của ít nhất một nguyên tố hóa học.

Ví dụ:

$\overset{0}{F e}$ + 2 $\overset{+ 1}{H} C l$ $\overset{}{\to}$ $\overset{+ 2}{F e} C l_{2}$ + $\overset{0}{H_{2}}$ (1)

$\overset{- 3}{N} H_{4} \overset{+ 5}{N} O_{3}$ $\overset{t^{o}}{\to}$ $\overset{+ 1}{N_{2}} O$ + 2H₂O (2)

NaOH + HCl $\overset{}{\to}$ NaCl + H₂O (3)

Phản ứng (1) là phản ứng oxi hóa – khử vì có sự thay đổi số oxi hóa của Fe và H.

Phản ứng (2) là phản ứng oxi hóa – khử vì có sự thay đổi số oxi hóa của N.

Phản ứng (3) không phải là phản ứng oxi hóa – khử vì không có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố trước và sau phản ứng.

- Một số khái niệm thường sử dụng đối với phản ứng oxi hóa – khử:

+ Chất khử (chất bị oxi hóa) là chất nhường electron.

+ Chất oxi hóa (chất bị khử) là chất nhận electron.

+ Quá trình oxi hóa (sự oxi hóa) là quá trình nhường electron.

+ Quá trình khử (sự khử) là quá trình nhận electron.

2. Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử theo phương pháp thăng bằng electron

- Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử theo nguyên tắc: Trong một phản ứng, tổng số electron nhường bằng tổng số electron nhận.

Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng: Al + H₂SO₄ $\overset{}{\to}$ Al₂(SO₄)₃ + H₂

Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa trước và sau phản ứng của các nguyên tử

$\overset{0}{A l}$ + $\overset{+ 1}{H_{2}} S O_{4}$ _{$\overset{}{\to}$} $\overset{+ 3}{A l_{2}} {(S O_{4})}_{3}$ + $\overset{0}{H_{2}}$

Al là chất khử, H₂SO₄ là chất oxi hóa.

Bước 2: Viết các quá trình oxi hóa và quá trình khử

Quá trình oxi hóa: $\overset{0}{A l}$ $\overset{}{\to}$ $\overset{+ 3}{A l}$ + 3e (1)

Quá trình khử: $2 \overset{+ 1}{H}$ + 2e $\overset{}{\to}$ $\overset{0}{H_{2}}$ (2)

Bước 3: Thăng bằng electron bằng cách nhân thêm hệ số vào các quá trình nhường và nhận electron sao cho tổng số electron nhường bằng tổng số electron nhận. Cộng các quá trình (đã nhân hệ số) với nhau sẽ thu được sơ đồ (3).

$\begin{matrix} 2 \times \\ 3 \times \end{matrix} |\begin{array}{l} \overset{0}{A l} \to \overset{+ 3}{A l} + 3 e \\ 2 \overset{+ 1}{H} + 2 e \to \overset{0}{H_{2}} \end{array}$

$\Rightarrow$ 2 $\overset{0}{A l}$ + 6 $\overset{+ 1}{H}$ $\overset{}{\to}$ 2 $\overset{+ 3}{A l}$ + 3 ${\overset{0}{H}}_{2}$ (3)

Bước 4: Dựa vào sơ đồ (3) để hoàn thành phương trình dạng phân tử

2 $\overset{0}{A l}$ + 3 $\overset{+ 1}{H_{2}} S O_{4}$ _{$\overset{}{\to}$} $\overset{+ 3}{A l_{2}} {(S O_{4})}_{3}$ + 3 $\overset{0}{H_{2}}$

Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng: Cu + HNO₃ $\overset{}{\to}$ Cu(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

Bước 1: $\overset{0}{C u}$ + $H \overset{+ 5}{N} O_{3}$ $\overset{}{\to}$ $\overset{+ 2}{C u} {(N O_{3})}_{2}$ + $\overset{+ 4}{N} O_{2}$ + H₂O

Chất khử là Cu, chất oxi hóa là HNO₃

Bước 2:

Quá trình oxi hóa: $\overset{0}{C u}$ $\overset{}{\to}$ $\overset{+ 2}{C u}$ + 2e (1)

Quá trình khử: $\overset{+ 5}{N}$ + 1e $\overset{}{\to}$ $\overset{+ 4}{N}$ (2)

Bước 3:

$\begin{matrix} 1 \times \\ 2 \times \end{matrix} |\begin{array}{l} \overset{0}{C u} \to \overset{+ 2}{C u} + 2 e \\ \overset{+ 5}{N} + 1 e \to \overset{+ 4}{N} \end{array}$

$\Rightarrow$ $\overset{0}{C u}$ + 2 $\overset{+ 5}{N}$ $\overset{}{\to}$ $\overset{+ 2}{C u}$ + 2 $\overset{+ 4}{N}$ (3)

Bước 4: $\overset{0}{C u}$ + 4 $H \overset{+ 5}{N} O_{3}$ $\overset{}{\to}$ $\overset{+ 2}{C u} {(N O_{3})}_{2}$ + 2 $\overset{+ 4}{N} O_{2}$ + 2H₂O

3. Ý nghĩa và một số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng

- Phản ứng liên quan đến việc cung cấp năng lượng: Quá trình oxi hóa các phân tử thường giải phòng một lượng lớn năng lượng.

+ Phản ứng đốt cháy than, củi sinh ra năng lượng dưới dạng nhiệt nên được con người ứng dụng để sưởi ấm, nấu nướng, ...

C + O_{2 $\overset{t^{o}}{\to}$} CO₂

+ Các hoạt động của cơ thể đều cần năng lượng, sự hô hấp đã cung cấp oxygen để oxi hóa các chất, chẳng hạn đường glucose, sinh ra năng lượng:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ $\overset{t^{o}}{\to}$ 6CO₂ + 6H₂O

- Phản ứng liên quan đến việc lưu trữ năng lượng:

+ Pin lithium – ion trong điện thoại, máy tính cũng như acquy trong ô tô, xe máy có thể dự trữ năng lượng dưới dạng điện năng dựa vào các phản ứng oxi hóa – khử.

+ Phản ứng quang hợp cũng là một trong những phản ứng oxi – hóa khử quan trọng nhất trên Trái Đất, năng lượng được lấy từ ánh sáng mặt trời và tích trữ trong tinh bột.

6CO₂ + 6H₂O $\overset{t^{o}}{\to}$ C₆H₁₂O₆ + 6O₂

- Bên cạnh những phản ứng oxi hóa – khử quan trọng, có ích lợi đối với con người, còn có một loại phản ứng oxi hóa – khử diễn ra ngoài ý muốn.

Ví dụ: Phản ứng ăn mòn kim loại như tạo gỉ sắt, phản ứng oxi hóa trong thức ăn làm thức ăn bị ôi thiu, cháy rừng, …

Xem thêm lời giải bài tập Hóa Học 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Mở đầu trang 70 Hóa học 10: Quá trình bị gỉ của đinh ốc ngoài không khí được mô tả như hình dưới đây:...

Luyện tập 1 trang 71 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử nguyên tố trong các hợp chất ion Al₂O₃, CaF₂....

Luyện tập 2 trang 71 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử trong hợp chất sau: N = O, CH₄....

Câu hỏi 1 trang 71 Hóa học 10: Dựa theo quy tắc octet, giải thích vì sao số oxi hóa của O là -2, của kim loại nhóm IA là +1, của kim loại nhóm IIA là +2 và của Al là +3....

Luyện tập 3 trang 72 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử trong của hợp chất: Fe₂O₃, Na₂CO₃, KAl(SO₄)₂....

Luyện tập 4 trang 72 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử trong các ion: NO₃^-, NH₄⁺, MnO₄^-....

Luyện tập 5 trang 72 Hóa học 10: Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tố trong NH₃ theo cách 2....

Câu hỏi 2 trang 72 Hóa học 10: Dựa vào độ âm điện, giải thích vì sao công thức ion giả định của OF₂ là F^-O²⁺F^-mà không phải là F⁺O^2-F⁺.....