Giải Hóa 10 Bài 16 (Kết nối tri thức): Ôn tập chương 4

Giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 16: Ôn tập chương 4

I. Hệ thống hóa kiến thức

Hoàn thành các nội dung còn thiếu trang 78 Hóa học 10:

Hoàn thành các nội dung còn thiếu sau đây:

Lời giải:

Phản ứng oxi hóa – khử

+ Chất nhường electron là chất khử.

+ Chất nhậnelectron là chất oxi hóa.

+ Quá trình oxi hóa là quá trình chất khử nhường electron.

+ Quá trình khử là quá trình chất oxi hóa nhận electron.

+ Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử

• Nguyên tắc:

Tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.

• Các bước lập phương trình hóa học:

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa.

Xác định chất oxi hóa, chất khử.

Bước 2: Viết quá trình nhường, nhận electron.

Bước 3: Xác định hệ số.

Bước 4: Cân bằng.

Ví dụ: Lập phương trình phản ứng theo sơ đồ: C + CO₂ $\stackrel{t^o}{\to }$CO

Bước 1: $\stackrel{0}{C}+\stackrel{+4}{C}{O}_2\stackrel{t^o}{\to }\stackrel{+2}{C}O$

Chất khử là C, chất oxi hóa là CO₂.

Bước 2: Các quá trình oxi hóa, quá trình khử

$\begin{array}{l}\stackrel{0}{C}\to \stackrel{+2}{C}+2e\\ \stackrel{+4}{C}+2e\to \stackrel{+2}{C}\end{array}$

Bước 3: Xác định hệ số

$\left.\begin{array}{l}\stackrel{}{1\times }\\ \stackrel{}{1\times }\end{array}\right|\begin{array}{l}\stackrel{0}{C}\to \stackrel{+2}{C}+2e\\ \stackrel{+4}{C}+2e\to \stackrel{+2}{C}\end{array}$

Bước 4: Cân bằng

C + CO₂ $\stackrel{t^o}{\to }$2CO

II. Luyện tập

Câu hỏi 1 trang 78 Hóa học 10: Trong phản ứng oxi hóa - khử, chất oxi hóa là chất

A. nhận electron.

B. nhường proton.

C. nhường electron.

D. nhận proton.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Trong phản ứng oxi hóa - khử, chất oxi hóa là chất nhận electron (số oxi hóa giảm sau phản ứng)

Câu hỏi 2 trang 78 Hóa học 10: Trong phản ứng hóa học: Fe + H₂SO₄ ⟶ FeSO₄ + H₂, mỗi nguyên tử Fe đã

A. nhường 2 electron.

B. nhận 2 electron.

C. nhường 1 electron.

D. nhận 1 electron.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

$\stackrel{0}{Fe}\to \stackrel{+2}{Fe}+2e$

⇒ Mỗi nguyên tử sắt đã nhường 2 electron.

Câu hỏi 3 trang 78 Hóa học 10: Trong phản ứng hóa học: 2Na + 2H₂O ⟶ 2NaOH + H₂, chất oxi hóa là

A. H₂O.

B. NaOH.

C. Na.

D. H₂.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

$2\stackrel{0}{Na}+2\stackrel{+1}{H_2}O\to \stackrel{+1}{Na}OH+\stackrel{0}{H_2}$

Số oxi hóa của H giảm từ +1 (trong H₂O) về 0 (trong H₂)

⇒ Chất oxi hóa là H₂O.

Câu hỏi 4 trang 78 Hóa học 10: Cho nước Cl₂ vào dung dịch NaBr xảy ra phản ứng hóa học:

Cl₂ + 2NaBr ⟶ 2NaCl + Br₂

Trong phản ứng hóa học trên, xảy ra quá trình oxi hóa chất nào?

A. NaCl.

B. Br₂.

C. Cl₂.

D. NaBr.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Quá trình trao đổi electron

Quá trình oxi hóa: 2Br^- ⟶ Br₂ + 2e

Quá trình khử: Cl₂ + 2e ⟶ 2Cl^-

⇒ Trong phản ứng hóa học trên, xảy ra quá trình oxi hóa chất NaBr.

Câu hỏi 5 trang 79 Hóa học 10: Xét các phản ứng hóa học xảy ra trong các quá trình sau:

a) Luyện gang từ quặng hematite đỏ:

Fe₂O₃ + CO $\stackrel{t^o}{\to }$FeO + CO₂

FeO + CO $\stackrel{t^o}{\to }$Fe + CO₂

b) Luyện zinc (kẽm) từ quặng blend:

ZnS + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ZnO + SO₂

ZnO + C $\stackrel{t^o}{\to }$Zn + CO

c) Sản xuất xút, chlorine từ dung dịch muối ăn:

NaCl + H­₂O $\underset{comangnganxop}{\overset{dienphandungdich}{\to }}$NaOH + Cl₂ + H₂

d) Đốt cháy ethanol có trong xăng E5:

C₂H₅OH + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$CO₂ + H₂O

Hãy chỉ ra các phản ứng oxi hoá – khử, lập phương trình hoá học của các phản ứng đó theo phương pháp thăng bằng electron và chỉ rõ chất oxi hoá, chất khử.

Lời giải:

Tất cả các phản ứng trên đều là phản ứng oxi hóa – khử.

a) ${\stackrel{+3}{Fe}}_2{\stackrel{-2}{O}}_3+\stackrel{+2}{C}\stackrel{-2}{O}\to \stackrel{+2}{Fe}\stackrel{-2}{O}+\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2$

Chất khử là CO, chất oxi hóa là Fe₂O₃.

- Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử:

$\begin{array}{l}\stackrel{+3}{Fe}+e\to \stackrel{+2}{Fe}\\ \stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+2e\end{array}$

- Xác định hệ số

$\left.\begin{array}{l}\stackrel{}{2\times }\\ \stackrel{}{1\times }\end{array}\right|\begin{array}{l}\stackrel{+3}{Fe}+e\to \stackrel{+2}{Fe}\\ \stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+2e\end{array}$

- Cân bằng

Fe₂O₃ + CO $\stackrel{t^o}{\to }$2FeO + CO₂

$\stackrel{+2}{Fe}\stackrel{-2}{O}+\stackrel{+2}{C}\stackrel{-2}{O}\stackrel{t°}{\to }\stackrel{0}{Fe}+\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2$

⇒ Chất khử là CO, chất oxi hóa là FeO

- Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử:

$\begin{array}{l}\stackrel{+2}{Fe}+2e\to \stackrel{0}{Fe}\\ \stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+2e\end{array}$

- Xác định hệ số

$\left.\begin{array}{l}\stackrel{}{1\times }\\ \stackrel{}{1\times }\end{array}\right|\begin{array}{l}\stackrel{+2}{Fe}+2e\to \stackrel{0}{Fe}\\ \stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+2e\end{array}$

- Cân bằng

FeO + CO $\stackrel{t^o}{\to }$Fe + CO₂

b) Luyện kẽm từ quặng blend:

$\stackrel{+2}{Zn}\stackrel{-2}{S}+{\stackrel{0}{O}}_2\stackrel{t°}{\to }\stackrel{+2}{Zn}\stackrel{-2}{O}+\stackrel{+4}{S}{\stackrel{-2}{O}}_2$

⇒ Chất khử là ZnS, chất oxi hóa là O₂.

- Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử:

$\begin{array}{l}\stackrel{-2}{S}\to \stackrel{+4}{S}+6e\\ {\stackrel{0}{O}}_2+4e\to 2\stackrel{-2}{O}\end{array}$

- Xác định hệ số

$\left.\begin{array}{l}\stackrel{}{2\times }\\ \stackrel{}{3\times }\end{array}\right|\begin{array}{l}\stackrel{-2}{S}\to \stackrel{-4}{S}+6e\\ {\stackrel{0}{O}}_2+4e\to 2\stackrel{-2}{O}\end{array}$

- Cân bằng

2ZnS + 3O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$2ZnO + 2SO₂

$\stackrel{+2}{Zn}O+\stackrel{0}{C}\stackrel{t°}{\to }\stackrel{0}{Zn}+\stackrel{+2}{C}O$

⇒ Chất khử là C, chất oxi hóa là ZnO.

- Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử:

$\begin{array}{l}\stackrel{0}{C}\to \stackrel{+2}{C}+2e\\ \stackrel{+2}{Zn}+2e\to \stackrel{0}{Zn}\end{array}$

- Xác định hệ số

$\left.\begin{array}{l}\stackrel{}{1\times }\\ \stackrel{}{1\times }\end{array}\right|\begin{array}{l}\stackrel{0}{C}\to \stackrel{+2}{C}+2e\\ \stackrel{+2}{Zn}+2e\to \stackrel{0}{Zn}\end{array}$

- Cân bằng

ZnO + C $\stackrel{t^o}{\to }$Zn + CO

c) Sản xuất xút, chlorine từ dung dịch muối ăn:

$Na\stackrel{-1}{Cl}+{\stackrel{+1}{H}}_{2}O\underset{\mathrm{co}mangnganxop}{\overset{dienphandungdich}{\to }}NaO\stackrel{+1}{H}+{\stackrel{0}{Cl}}_2+{\stackrel{0}{H}}_2$

⇒ Chất khử NaCl, chất oxi hóa là H₂O.

- Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử:

$\begin{array}{l}2\stackrel{-1}{Cl}\to \stackrel{0}{C}{l}_2+2e\\ 2\stackrel{+1}{H}+2e\to {\stackrel{0}{H}}_2\end{array}$

- Xác định hệ số

$\left.\begin{array}{l}\stackrel{}{1\times }\\ \stackrel{}{1\times }\end{array}\right|\begin{array}{l}2\stackrel{-1}{Cl}\to \stackrel{0}{C}{l}_2+2e\\ 2\stackrel{+1}{H}+2e\to {\stackrel{0}{H}}_2\end{array}$

- Cân bằng

2NaCl + 2H­₂O $\underset{comangnganxop}{\overset{dienphandungdich}{\to }}$2NaOH + Cl₂ + H₂

d) Đốt cháy ethanol có trong xăng E5:

${\stackrel{-2}{C}}_2{H}_{5}OH+{\stackrel{0}{O}}_2\stackrel{t°}{\to }\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2+H_2\stackrel{-2}{O}$

⇒ Chất khử là C₂H₅OH, chất oxi hóa là O₂.

- Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử:

$\begin{array}{l}2\stackrel{-2}{C}\to 2\stackrel{+4}{C}+12e\\ {\stackrel{0}{O}}_2+4e\to 2{\stackrel{-2}{O}}_{}\end{array}$

- Xác định hệ số

$\left.\begin{array}{l}\stackrel{}{1\times }\\ \stackrel{}{3\times }\end{array}\right|\begin{array}{l}2\stackrel{-2}{C}\to 2\stackrel{+4}{C}+12e\\ {\stackrel{0}{O}}_2+4e\to 2\stackrel{-2}{O}\end{array}$

- Cân bằng

C₂H₅OH + 3O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$2CO₂ + 3H₂O

Câu hỏi 6 trang 79 Hóa học 10: Xét phản ứng trong giai đoạn đầu của quá trình Ostwald:

NH₃ + O₂ ⟶ NO + H₂O

Trong công nghiệp, cần trộn 1 thể tích khí ammonia với bao nhiêu thể tích không khí để thực hiện phản ứng trên? Biết không khí chứa 21% thể tích oxygen và các thể tích khí đo ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất.

Lời giải:

Phương trình hóa học:

$\begin{array}{l}4N{H}_3+5O_2\to 4NO+6H_{2}O\\ 1\to \frac{5}{4}\end{array}$

Theo phương trình 1 thể tích ammonia sẽ phản ứng với $\frac{5}{4}$= 1,25 thể tích oxygen.

⇒ Cần trộn 1 thể tích khí ammonia với$\frac{1,25.100}{21}=5,95$thể tích không khí.

Trong công nghiệp, copper(II) sulfate thường được sản xuất bằng cách ngâm đồng phế liệu trong dung dịch sulfuric acid loãng và sục không khí:

Cu + O₂ + H₂SO₄ ⟶CuSO₄ + H₂O(1)

a) Lập phương trình hóa học của phản ứng (1) theo phương pháp thăng bằng electron,

chỉ rõ chất oxi hoá, chất khử.

b) Copper(II) sulfate còn được điều chế bằng cách cho đồng phế liệu tác dụng với sulfuric acid đặc, nóng:

Cu + H₂SO₄ (đặc) $\stackrel{t^o}{\to }$CuSO₄ + SO₂ + H₂O (2)

Trong hai cách trên, cách nào sử dụng ít sulfuric acid hơn, cách nào ít gây ô nhiễm môi trường hơn?

Lời giải:

a)

$\stackrel{0}{Cu}+{\stackrel{0}{O}}_2+H_{2}S{O}_4\to \stackrel{+2}{Cu}S{O}_4+H_2\stackrel{-2}{O}$

⇒ Chất oxi hóa là O₂, chất khử là Cu

$\left.\begin{array}{l}\stackrel{}{2\times }\\ \stackrel{}{1\times }\end{array}\right|\begin{array}{l}\stackrel{0}{Cu}\to \stackrel{+2}{Cu}+2e\\ {\stackrel{0}{O}}_2+4e\to 2\stackrel{-2}{O}\end{array}$

⇒ 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄ ⟶ 2CuSO₄ + 2H₂O

b) Cu + 2H₂SO₄ (đặc) $\stackrel{t^o}{\to }$CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

Theo phương trình hóa học:

Phản ứng (1): Cần 1 mol acid H₂SO₄ loãng tạo 1 mol CuSO₄.

Phản ứng (2): Cần 2 mol acid H₂SO₄ đặc tạo 1 mol CuSO₄

⇒ Cách sản xuất bằng cách ngâm đồng phế liệu trong dung dịch sulfuric acid loãng và sục không khí (phản ứng (1)) cần ít sulfuric acid hơn và cũng ít gây ô nhiễm hơn vì sản phẩm không có sinh ra khí SO₂ độc hại, gây ô nhiễm.

I. Một số khái niệm

Chất khử là chất nhường electron, chất oxi hóa là chất nhận electron.

Quá trình oxi hóa là quá trình chất khử nhường electron, quá trình khử là quá trình chất oxi hóa nhận electron.

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

Chú ý: Dấu hiệu để nhận biết phản ứng oxi hóa – khử là có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử.

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

Nguyên tắc: “Tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận”.

Các bước lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử:

Ví dụ: Cân bằng phương trình hóa học của phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron: Cu + HNO₃ $\stackrel{}{\to }$ Cu(NO₃)₂ + NO­ + H₂O.

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

$\stackrel{0}{Cu}$ + $H\stackrel{+5}{N}{O}_3$$\stackrel{}{\to }$ $\stackrel{+2}{Cu}{\left(N{O}_3\right)}_2$+ $\stackrel{+2}{N}O$­ + H₂O.

Cu: chất khử; HNO₃: chất oxi hóa.

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

$\begin{array}{l}\stackrel{0}{Cu}\to \stackrel{+2}{Cu}+2e\\ \stackrel{+5}{N}+3e\to \stackrel{+2}{N}\end{array}$

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

$\begin{array}{c}3\times \\ 2\times \end{array}\begin{array}{l}\stackrel{0}{Cu}\to \stackrel{+2}{Cu}+2e\\ \stackrel{+5}{N}+3e\to \stackrel{+2}{N}\end{array}$

Bước 4: Đặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng, từ đó tính ra hệ số của các chất khác có mặt trong phương trình hóa học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

3Cu + 8HNO₃ $\stackrel{}{\to }$ 3Cu(NO₃)₂ + 2NO­ + 4H₂O