HỘI THẢO CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI
CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI
VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM 2012
BÁO CÁO
Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hoá học
Tên chuyên đề:
Tên tác giả:
Đơn vị:
Phản ứng ô xi hoá khử
Nguyễn Thị Kim Hoa
Trường THPT Chu Văn An, Hà Nội
I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHẢN
ỨNG OXI HÓA-KHỬ
1. Khái niệm.
a) Số oxi hóa (đại lượng quy ước):
Số oxi hóa của một nguyên tố trong phân tử là điện tích của nguyên tử
nguyên tố đó trong phân tử, nếu giả định rằng liên kết giữa các nguyên tử trong
phân tử là liên kết ion.
Số oxi hóa được xác định theo quy tắc sau:
Quy tắc 1: Số oxi hóa của nguyên tố trong các đơn chất bằng không.
Quy tắc 2: Trong một phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tố bằng
không.
Quy tắc 3: Số oxi hóa của các ion bằng điện tích của ion đó.
Quy tắc 4: Trong hầu hết các hợp chất, số oxi hóa của hidro bằng +1 (trừ
2 1
1 1
hiđrua kim loại NaH–1). Số oxi hóa của oxi bằng – 2 (trừ OF2 , H 2 O 2 ... ).
Chú ý: Số oxi hóa của C trong hợp chất hữu cơ
3
2
1
CH 3 CH 2 CH 2 OH Số oxi hóa trung bình của C =
b) Phản ứng oxi hóa - khử:
0
2
2
0
Ví dụ: Fe Cu SO 4 Fe SO 4 Cu
0
2
Quá trình oxi hóa: Fe Fe 2e
Quá trình khử:
0
2
Cu 2e Cu
2
Chất khử: Fe ; chất oxi hóa: Cu .
Định nghĩa:
1
3 2 1
3
2
- Chất khử (chất bị oxi hóa) là chất nhường electron hay là chất có số oxi
hóa tăng.
- Chất oxi hóa (chất bị khử) là chất nhận electron hay là chất có số oxi hóa
giảm.
- Sự oxi hóa (quá trình oxi hóa) một chất là làm cho chất đó nhường
electron.
- Sự khử (quá trình khử) một chất là làm cho chất đó nhận electron.
2) Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa-khử.
a) Phương pháp thăng bằng electron:
Ví dụ: F2O3 + CO
t
Fe -+CO2
0
Bước 1: Xác định số oxi hóa của những nguyên tố có số oxi hóa thay đổi
3
2
0
0
4
t
Fe 2 O 3 CO
Fe CO 2
Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.
2
4
C C 2e
3
0
Fe 3e Fe
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho tổng số electron do chất khử nhường
bằng tổng số electron do chất oxi hóa nhận.
2
4
3 C C 2e
3
0
2 Fe 3e Fe
Bước 4: Đặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng.
Hoàn thành phương trình hóa học.
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
b) Phương pháp ion - electron hay phương pháp bán phản ứng:
Ví dụ: Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO↑ + H2O
Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng (chỉ cần viết đầy đủ các cặp oxi hóa-khử)
Bước 2: Tính số oxi hóa của các nguyên tố có số oxi hóa thay đổi.
Bước 3: Viết các quá trình cho và nhận electron dưới dạng các bán phản
ứng theo quy tắc sau: các dạng oxi hóa và dạng khử của các chất oxi hóa và chất
khử, nếu thuộc chất điện li mạnh thì viết dưới dạng ion chứa nguyên tố cho hoặc
nhận electron; còn các chất điện li yếu, không điện li, chất kết tủa, chất khí thì
2
viết dưới dạng nguyên tử hoặc phân tử. Vì vậy phương pháp bán phản ứng chỉ
áp dụng cho các phản ứng xảy ra trong dung dịch.
2
Ví dụ:
Cu → Cu 2e
NO 3 4H 3e NO 2H 2 O
Chú ý:
+ Số electron cho, nhận cũng giống phương pháp thăng bằng electron.
+ Tùy theo môi trường (axit, bazơ, trung tính) và tùy theo số nguyên tử
oxi, ta cần thêm vào vế trái ion H + hoặc OH– hoặc H2O vào vế phải tạo ra H2O,
hoặc ion H+, OH–.
+ Tổng điện tích 2 vế bằng nhau.
Bước 4: Cân bằng số electron cho và nhận ở hai bán phản ứng, sau đó
cộng gộp hai bán phản ứng lại ta được phương trình ion:
2
3 Cu → Cu 2e
2
NO 3 4H 3e NO 2H 2 O
2
3Cu + 8H+ +2 NO3 →3 Cu 2NO↑+ 4H2O
Để chuyển phương trình ion thành dạng phân tử, cần cộng thêm vào hai
vế những lượng như nhau các ion trái dấu để bù trừ điện tích.
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
II. CÁC LOẠI PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ QUAN TRỌNG
1. Phản ứng oxi hóa - khử trong đó chất khử hoặc chất oxi hóa đóng
thêm vai trò là chất tạo môi trường.
Ví dụ 1:
KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
7
2
2
Mn 5e Mn
5
1
2Cl Cl 2 2e
→ 2KMnO4 + 10HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + H2O
6 HCl
→ 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + H2O
2. Phản ứng tự oxi hóa - khử.
Ví dụ 2:
Cl2 + KOH
0
t
KCl + KClO3 + H2O
3
0
1
x5
Cl 1e Cl
0
5
x1
Cl Cl 5e
3Cl2 + 6KOH
0
t
5KCl + KClO3 + 3H2O
3. Phản ứng oxi hóa - khử nội phân tử.
Ví dụ 3:
2KClO3
2KCl + 3O2
0
t
5
1
2
Cl 6e Cl
2
0
1
6 O 3 O 2 12e
4. Phản ứng oxi hóa - khử có nhiều chất oxi hóa và nhiều chất khử.
Ví dụ 4:
4FeS2 + 11O2
0
3
0
t
2Fe2O3 + 8SO2
4
2Fe S2 2 Fe 4 S 22e
0
2
2
11
O 2 4e 3 O
Ví dụ 5:
Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O
Biết: VNO : VN 2 O = 2: 3
0
10
3
Al Al 3e
8N 30e 2 N 6 N 1
5
2
1
→ 10Al + 38HNO3 → 10Al(NO3)3 + 2NO + 3N2O + 19H2O
5. Phản ứng oxi hóa - khử trong đó phải sử dụng 2 phương pháp cân
bằng electron và cân bằng đại số.
K2SO3 + KMnO4 + KHSO4 → K2SO4 + MnSO4 + H2O
4
5
6
S S 2e
7
2
2
Mn 5e Mn
5K2SO3 + 2KMnO4 + aKHSO4 → bK2SO4 + 2MnSO4 + cH2O
Số nguyên tử K = 10 + 2 + a = 2b
Số nguyên tử S = a + 5 = b + 2
2b - a = 12
b-a=3
b=9
→ a=6→c=
a
2
=3
→ 5K2SO3 + 2KMnO4 + 6KHSO4 → 9K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O
6. Phản ứng oxi hóa - khử có tham số.
4
2FexOy + (6x - 2y) H2SO4 đặc nóng → xFe2(SO4)3 + (3x-2y)SO2 + (3x-y)H2O
2 y / x
1
3
2 x Fe 2x Fe (6 x 4 y)e
6
(3x-2y)
4
S 2e S
III. BÀI TẬP ÁP DỤNG:
Câu 1:
1. Hoàn thành và cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng
bằng ion - electron:
a) MnO 4 + H2O2 + H+ → O2 + …
b) CrO 2 + Br2 + OH− → CrO 24 + …
c) Cu2S + HNO3đặc → Cu2+ + SO 24 + NO2 +…
d) FexOy + H2SO4đặc → SO2 +…
2. Cho phản ứng: Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag
0
Biết: E Ag
+
/Ag
=+0,8V
E 0Fe3+ /Fe2+ =+0,77V
a) Ở điều kiện chuẩn phản ứng xảy ra theo chiều nào?
b) Tính hằng số cân bằng K của phản ứng ở 250C.
c) Một dung dịch chứa Fe(NO3)3 0,1M; Fe(NO3)2 0,01M; bạc kim loại và
AgNO3 0,01M. Xác định chiều phản ứng trong điều kiện này?
Đáp án:
1. Hoàn thành và cân bằng các phản ứng
a) MnO 4 + H2O2 + H+ → O2 + …
2
MnO 4 + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O
5
H2O2 → O2 + 2H+ + 2e
2MnO 4 + 5H2O2 + 6H+ → 2Mn2+ 5O2 + 8H2O
b) CrO 2 + Br2 + OH− → CrO 24 + …
2
CrO 2 + 4OH− → CrO 24 + 2H2O + 3e
3
Br2 + 2e → 2Br−
2CrO 2 + 8OH− + 3Br2 → 2CrO 24 + 6Br− + 4H2O
c) Cu2S + HNO3đặc
1
t
Cu
0
2+
+ SO 24 + NO2 +…
Cu2S + 4H2O → 2Cu2+ + SO 24 +8H+ + 10e
5
NO 3 + 2H+ + 1e → NO2 + H2O
10
Cu2S + 10 NO 3 + 12H+ → 2Cu2+ + SO 24 + 10NO2 + 6H2O
d) FexOy + H2SO4đặc
0
t
SO2 +…
2
FexOy + 2yH+ → xFe3+ + yH2O + (3x - 2y)e
(3x-2y)
SO 24 + 4H+ + 2e → SO2 + 2H2O
2FexOy+(3x-2y)SO 24 +(12x-4y)H+→2xFe3+ +(3x-2y)SO2+(6x-2y)H2O
2. Cho phản ứng: Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag
0
Biết: E Ag
+
/Ag
=+0,8V ; E 0Fe3+ /Fe2+ =+0,77V
a) Ở điều kiện chuẩn phản ứng xảy ra theo chiều nào?
Ta có:
E 0Ag / Ag E 0 3 2
Fe / Fe
nên ở điều kiện chuẩn, chiều của phản ứng là:
Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag
b) Tính hằng số cân bằng K của phản ứng ở 250C.
1
Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag
Mà:
E 0 E 0Ag / Ag E 0Fe3 / Fe2
K = 10 0 ,059 E
0
= 0,03V
1
K = 10 0, 059 x 0, 03 = 3,2
c) Dung dịch chứa Fe(NO3)3 0,1M; Fe(NO3)2 0,01M; AgNO3 0,01M và Ag.
Ta có:
E Ag / Ag E 0Ag / Ag
0,059
lg Ag
1
= 0,8 + 0,059 lg0,01 = 0,682V
E Fe3 / Fe2 E 0Fe3 / Fe2
= 0,77 +
Vì:
0,059
Fe 3
lg
1
Fe 2
0,059
0,1
lg
1
0,01 =
E Fe3 / Fe 2 E Ag / Ag
0,829V
do đó chiều của phản ứng là:
Fe3+ + Ag Fe2+ + Ag+
Câu 2.
Cho biết thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hóa-khử sau:
Cu2+/Cu
E0(V)
a) Tính
0,34
Cu+/Cu
Sn2+/Sn
Sn4+/Sn2+
0,52
-0,136
0,15
E0 Sn4+/Sn ;
E0 Cu2+/Cu+
b) Xác định sản phẩm tạo thành khi hòa tan Sn trong dung dịch HCl 1M.
6
Hướng dẫn giải:
2. Tính E0 Sn4+/Sn:
a)
Sn2+ + 2e
Sn
E0 = - 0,136V
Sn4+ + 2e
Sn2+ E0 = 0,15V
Sn4+ + 4e
Sn
E0 = ?
2×0,15+2(-0,136)
=0,007V
4
E0 Sn4+/Sn =
E0 Cu2+/Cu+:
Cu2+ + 2e
Cu
E0 = 0,34V
Cu+ + e
Cu
E0 = 0,52V
Cu+
E0 = ?
Cu2+ + e
E0 Cu2+/Cu+ = 2 0,34 - 0,52 = 0,16V
b) Xác định sản phẩm khi hòa tan Sn vào HCl
Sn + 2HCl
SnCl2 + H2 E0 = - 0,136V
Sn + 4HCl
SnCl4 + 2H2
(1)
E0 = - 0,007V
(2)
Vì vậy xảy ra phản ứng (1).
Câu 3:
1. Trong phòng thí nghiệm thường điều chế Cl2 bằng cách cho KMnO4 tác dụng
với dung dịch HCl đặc. Nếu thay bằng dung dịch HCl 10-3M thì điều chế Cl2 được
không? Tại sao?
Biết thế điện cực chuẩn:
0
E 0MnO- /Mn 2+ =+1,51V;E Cl
4
2 /2Cl
-
=+1,359V
2. Hãy lập luận để trả lời các trường hợp sau đây:
a) HI có thể tác dụng với: H2S; H2SO4
b) SO2 có thể tác dụng với: H2S; HClO4
c) K2Cr2O7 sẽ tác dụng như thế nào với H3PO3 trong môi trường axit?
Viết các phương trình phản ứng minh họa.
3. Tại sao khi hòa tan Zn vào dung dịch HCl nếu có thêm vài giọt muối
Hg2+ vào thì Zn sẽ tan nhanh hơn?
Hướng dẫn giải:
1. Xét nửa phản ứng oxi hóa - khử:
7
MnO 4 + 5e + 8H+ → Mn2+ + 4H2O
(1)
2+
�
�
Mn
0,059
�
�
0
E
=E
lg
Ta có: MnO-4 /Mn 2+
MnO-4 /Mn 2+
+ 8
5
�
�
�
MnO
H
4
�
�� �
�
(2)
Ở điều kiện chuẩn thì nồng độ các chất bằng 1M nên:
E E 0MnO / Mn 2 1,51v E 0Cl
4
2
/ 2 Cl
phản ứng tự xảy ra.
* Nếu thay [HCl] = [H+] = 10-3M vào (2):
E=E 0MnO- /Mn 2+ 4
0,059
1
0
lg
=1,2268VE Cl
4
2 /2Cl
10
-
=+1,36V
Như vậy: MnO 4 oxi hóa được cả Cl, Br, I
pH = 3, E MnO-4 /Mn 2+ =+1,23V MnO 4 chỉ oxi hóa được Br, I
pH = 5, E MnO-4 /Mn 2+ =+1,04V MnO 4 chỉ oxi hóa được I
Để nhận biết dung dịch hỗn hợp Cl, Br, I ta có thể dùng dung dịch
KMnO4 và dung môi chiết CCl4. Lúc đầu tiến hành phản ứng ở pH=5 trong lớp
dung môi chiết sẽ có màu tím của iot. Thay lớp dung môi có pH=3 sẽ thấy lớp
dung môi có màu vàng nâu của Br 2. Cuối cùng loại lớp dung môi và khử lượng
KMnO4 dư và nhận biết Cl bằng AgNO3.
2. Coi phản ứng giữa AgNO3 và NH3 xảy ra hoàn toàn, như vậy dung dịch
A sẽ gồm
Ag( NH 3 ) 2
0,01M và NH3 0,23M.
Ag( NH 3 ) 2
Ag+ + 2NH3 K = 10-7,24
Nồng độ ban đầu
0,01
0,23
Nồng độ cân bằng
0,01-x
x
K=
x(0,23 2x)
0,01 x
= 10-7,24
0,23 + 2x
[Ag+] = x 10-8 M
[Ag+] [X] 10-10 = TAgCl = 10-10 nhưng
[Ag+] [X] = 10-10 > TAgBr = 10-13 > TAgI = 10-16 Chỉ có Br, I kết tủa.
Như vậy để nhận biết Cl trong B dùng A để loại Br, I. Sau đó dùng axit phá
phức để làm tăng nồng độ Ag+ và nhận biết Cl nhờ AgCl kết tủa.
Câu 6:
Phản ứng
S2O82 2I 2SO 24 I 2
(1) được khảo sát bằng thực nghiệm như
2sau: Trộn dung dịch KI với dung dịch hồ tinh bột, dung dịch S2 O3 sau đó thêm
dung dịch
S2 O82
vào dung dịch trên. Các dung dịch đều có nồng độ ban đầu
thích hợp.
1. Viết các phương trình phản ứng xảy ra, tại sao dung dịch không màu
chuyển sang màu xanh lam?
2. Người ta thu được số liệu sau đây:
Thời gian thí nghiệm (theo giây)
0
20
50
11
Nồng độ M (theo mol.l-l)
1,000
0,752
0,400
80
0,010
Dùng số liệu đó, hãy tính tốc độ trung bình của phản ứng (1).
Hướng dẫn giải:
1. Các phương trình phản ứng:
S2O82 2I 2SO 24 I 2
(1)
2S2O32 I 2 S4 O62 2I
(2)
Khi hết
S2 O 32
thì một ít I2 giải phóng ra từ (1) tác dụng với dung dịch hồ
tinh bột làm cho dung dịch xuất hiện màu xanh lam.
2. V
V1 V2 V3
6,129.10-3 mol.l-1.S-1
3
Câu 7:
2. Cho Fe3+ + e = Fe2+:
E 10 = 0,771V.
Ag+ + e = Ag :
E 02 = 0,799V.
Người ta lắp 1 pin theo sơ đồ: Ag/Ag+ // Fe2+, Fe3+ / Pt.
C Fe2 C Fe3 0,1M
a) Khi nồng độ Ag+ bằng bao nhiêu thì sức điện động của pin bằng 0?
b) Tính hằng số cân bằng của phản ứng trong pin ở 250C?
Hướng dẫn giải:
a) Thế điện cực của cặp Fe3+/Fe là:
Fe3+ �
0,059 �
�
�=0,771V
E1 =E +
lg
2+
1
�
Fe �
�
�
0
1
(Vì [Fe3+] = [Fe2+] = 0,1M)
+ Thế điện cực của cặp Ag+/Ag là:
E 2 =E 02 +
0,059
lg �
Ag + �
�
�V
1
Khi sức điện động của pin bằng 0 thì thế của 2 cực phải bằng nhau: E1=E2
Hay E 02 + 0,059 lg [Ag+] = 0,771V
[Ag+] = 0,3353M
b) Ở 250C ta có:
Ag+ + 1e
Fe2+
Ag
Fe3+ + 1e
E 02 = 0,799V
E 10 = - 0,771V
12
Ag+ + Fe2+
Ag + Fe3+ E p = 0,028V
0
0 , 028
K = 10 0, 259 = 3,353
Câu 8:
0
1. Cho E Cr O
2
2
7
/ 2 Cr 3
0
E Fe
3
/ Fe 2
= + 1,36V
= + 0,77V
Xét chiều của phản ứng tại pH = 0, viết phương trình dưới dạng ion và
phân tử. Cân bằng theo phương pháp cân bằng ion - electron.
2. Cho 12,6 gam hỗn hợp Mg và Al theo tỉ lệ mol 3 : 2 tác dụng với axit
H2SO4 đặc, nóng vừa đủ thu được 0,15 mol sản phẩm có lưu huỳnh. Xác định
sản phẩm trên là SO2, S hay H2S?
Hướng dẫn giải:
0
1. E0 = E Cr O
2
2
7
/ 2 Cr 3
0
- E Fe
3
/ Fe2
= 1,36 - 0,77 = 0,59V > 0 Cr2O 72 oxi
hóa Fe2+ thành Fe3+ và Cr3+ trong môi trường axit.
Phản ứng: Cr2O 72 + 6Fe2+ + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O
K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + 7H2O + K2SO4
Cân bằng theo phương pháp ion electron:
1
Cr2O 72 + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O
6
Fe2+ - 1e
→ Fe3+
Cr2O 72 + 14H+ + 6 Fe2+ → 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
2. Gọi a, b lần lượt là số mol Mg, Al
24a 27b 12,6
a 0,3
Theo đề: a 3
b 0,2
b 2
nMg = 0,3 mol
nAl = 0,2 mol
Gọi x là số oxi hóa của S trong sản phẩm
Ta có: Mg →Mg2+ + 2e
S6+ + (6-x)e
13
→
Sx
0,3
Al
20,3
(6-x)0,15
0,15
→ Al3+ + 3e
0,2
30,2
Áp dụng định luật bảo toàn electron:
2 0,3 +3 0,2 = 0,15 (6-x)
x = -2
Vậy sản phẩm là H2S.
Phản ứng: 8Al + 15H2SO4đặc
4Mg + 5H2SO4đặc
t
4Al2(SO4)3
0
0
t
+ 3H2S + 12H2O
4MgSO4 + H2S + 4H2O
Câu 9:
Cho giản đồ thế chuẩn của mangan trong môi trường axit (pH = 0)
+0,56V
MnO 4
MnO 24
?
+0,95V
MnO2 Mn3+
+ 1,51V
Mn2+
-1,18V
Mn
+ 1,51V
1. Hãy tính thế khử của cặp MnO 24 /MnO2 ?
2. Cho biết phản ứng sau có thể tự xảy ra được không? Tại sao?
3MnO 24 + 4H+
2MnO 4 + MnO2 + 2H2O
3. Mangan có phản ứng được với nước và giải phóng khí hiđro không?
1
2
1. Ta có: MnO 4 + e
Cho biết: H2O + e
H2 + OH có E = 0 - 0,059 pH
Hướng dẫn giải:
G1 = - F.0,56
MnO 24
MnO 24 + 4H+ + 2e
MnO2 + 4H+ + e
Mn3+ + 2H2O
Mn3+ + e
MnO2 + 2H2O
G3 = - F.0,95
G4 = - F.1,51
Mn2+
MnO 4 + 8H+ + 5e
G2 = - 2FE 02
G5 = - 5F.1,51
Mn2+
Vậy: G2 = G5 - (G1 + G3 + G4). Thay các giá trị tương ứng ta có:
E 02 = 2,265V
2.
3MnO 24 + 4H+
2MnO 4 + MnO2 + 2H2O
14
Từ các thế khử chuẩn E0MnO4/MnO 24 = + 0,56V và E0 MnO 24 /MnO2= +
2,265V
Áp dụng cho phản ứng trên ta có E 0Pu = + 1,70V, nghĩa là G 0Pu = -nFE0 <
0.
Vậy phản ứng tự xảy ra được.
3. Theo đầu bài H2O + e
1
2
H2 + OH
Ở giá trị pH = 7 ta có E = 0,00 - 0,059pH = 0,41V hay E H2O /
1
2
H2 = -0,41V
Mặt khác, theo sơ đồ trên E0Mn2+ / Mn = - 1,18V
Mn + 2H2O
Mn(OH)2 + H2
E 0Pu = 0,77v hay G 0Pu < 0
Điều đó cho phép ta kết luận phản ứng nói trên xảy ra theo chiều thuận,
nghĩa là giải phóng khí hidro.
Câu 10:
1. Cho biết tích số tan của Fe(OH) 2 và Fe(OH)3 lần lượt là 1,65.10-15 và
3,8.10-38
E oFe2+ /Fe = - 0,44V
E oFe3+ /Fe = - 0,04V
Hãy giải thích tại sao trong dung dịch kiềm, muối sắt (II) lại có khả năng
khử mạnh hơn so với trong dung dịch H2O?
3. Hoàn thành sơ đồ phản ứng sau:
Br2
(1)
(2)
A
B
( 3)
C
(5 )
D
(5 )
E
1) Tác dụng với KClO3
2) Tạo B là axit HXO3 có thể tồn tại ở dạng tinh thể với X là halogen.
3) Tác dụng với dung dịch Ba(OH)2.
4) Nhiệt phân.
5) E là axit của halogen ở dạng lai hóa sp3d2.
Hướng dẫn giải:
1.
+3e
3+
Fe
0
E2
Fe
0
+e
E1
2+
Fe
+2e
15
G1 = G2 + G3
n1E 10 = n2E 02 + n3E 30
E
0
2
n1E 02 - n 3 E30
3( 0, 04) 2(0, 44)
1
0,76V
=
n2
1
a) Trong môi trường trung tính (H2O, pH = 7)
Fe2+ - e
log K =
Fe3+
- E 02
nE
10,76
12,88
0,059
0,059
K = 1,314.10-13
b) Trong môi trường kiềm: Fe2+ tồn tại dưới dạng Fe(OH)2
Fe(OH)2 Fe2+ + 2OH T1 = 1,65.10-15
Fe2+ Fe3+ + e
K
Fe3+ + 3OH Fe(OH)3 T 21 = (3,8.10-38)-1
Phản ứng chung: Fe(OH)2 + OH Fe(OH)3
K’
K’ = T1 K.T 21 = 5,7.10-9 > > 1,31.10-13
Vì vậy tính khử của Fe2+ trong kiềm mạnh hơn trong môi trường trung tính.
2.
Br2 + 2KClO3
5Cl2 + I2 + 6H2O
Cl2 + 2KBrO3
2HIO3 + Ba(OH)2
5Ba(IO3)2
2HIO3 + 10HCl
Ba(IO3)2 + 2H2O
Ba5(IO6)2 + 4I2 + 9O2
Ba5(IO6)2 + 5H2SO4
5BaSO4 + 2H5IO6
Câu 11:
1. Tính thế của điện cực Pt nhúng trong dung dịch gồm KMnO4 0,01M và
FeSO4 0,01M ở pH = 1.
0
0
Cho: E1 =E MnO
2+
4 /Mn
=+1,51V,E 02 =E 0Fe3+ /Fe2+ = + 0,771V
2. Một pin điện gồm điện cực là một sợi dây bạc nhúng vào dung dịch bạc
nitrat và điện cực kia là một sợi dây Pt nhúng vào dung dịch muối Fe2+ và Fe3+.
0
0
0
Biết E Ag+ /Ag =+0,8V;E 2 =E Fe3+ /Fe2+ =+0,771V
16
a) Viết phương trình hóa học khi pin hoạt động. Tính suất điện động của
pin ở điều kiện tiêu chuẩn.
b) Nếu [Ag+] = 0,1M và [Fe2+] = [Fe3+] = 1M thì phản ứng trong pin xảy
ra như thế nào?
c) Nhận xét về ảnh hưởng của nồng độ chất tan đến giá trị của thế điện
cực và chiều hướng của phản ứng xảy ra trong pin.
3. Hoàn thành và cân bằng phản ứng oxi hóa - khử sau đây bằng phương
pháp ion - electron:
a) Fe3P + NO 3 + ? Fe3+ + H2PO 4 + ?
b) Sn2+ + BrO 3 + Cl + H+ Br + SnCl 62 + ?
Đáp án:
1. Do pH=1 nên môi trường trong dung dịch là môi trường axit quá
trình tạo phức hidroxo của các ion có thể bỏ qua. Ta có các cân bằng sau:
1
MnO
5
Fe2+ Fe3+ + 1e
4
+
+ 8H + 5e
2+
Mn + 4H2O K1 = 10
5 E10
0 , 0592
10127,53
5 E 02
(K2 )5 = 10 0,0592 10 65,118
5 E10
MnO 4 + 8H+ + 5Fe2+ Mn2+ 5Fe3+ + 4H2O K = K1.K 52 = 10 0,0592 10 62, 4
Bđ 0,01
0,01
0,01
5
0,01
Pư:
CB: 8.10-3
10-1
0,01
5
0,01
2.10-3
0
0,01
Vì K-1 = 10-62,4 rất nhỏ nên phản ứng xảy ra giữa Mn2+ và Fe3+ là không
đáng kể, khi đó có thể tính theo cặp MnO 4 /Mn2+:
E E
0
MnO 4 / Mn 2
1,51
0,0592 MnO 4 H
lg
n
Mn 2
0,0592 8.10 3.10 8
lg
5
2.10 3
8
=1,42V
2. a) Phương trình hóa học khi pin hoạt động:
Ag+ + Fe2+ Ag + Fe3+
Suất điện động của pin ở điều kiện chuẩn:
0
E pin = 0,8 + 0,771 = 0,029V
17
b) Nếu [Ag+] = 0,1 M và [Fe2+] = [Fe3+] = 1M thì suất điện động pin là:
Epin = E
0
pin
0,059
Ag . Fe 2
lg
+
1
Fe 3
= 0,029 +
0,059 0,1.1
lg
1
1
= -0,03V < 0
Phản ứng xảy ra theo chiều ngược lại.
c) Kết quả cho thấy: Ở điều kiện chuẩn thì suất điện động của pin là 0,029v
Khi nồng độ của [Ag+] giảm đi 10 lần thì thế điện cực của cặp Ag+/Ag là:
E Ag
0
/ Ag
= E Ag
/ Ag
+
0,059
1
lg.10-1 = 0,8 - 0,059 = 0,74V
Suất điện động của pin là:
Epin = E Ag
0
/ Ag
- E Fe
3
/ Fe 2
= 0,74 - 0,71 = -0,031V
Khi [Ag+] giảm đi 10 lần, thế điện cực của cặp Ag +/Ag trở nên nhỏ hơn
thế điện cực của cặp Fe3+/Fe2+ và phản ứng xảy ra theo chiều ngược lại (E pin< 0).
Vậy nồng độ của chất tan có khả năng làm thay đổi thế điện cực và chiều của
phản ứng.
3.
Fe3P + 4H2O 3Fe3+ + H2PO 4 + 6H+ + 14e
NO 3 + 3e + 4H+ NO + 2H2O
3
14
3Fe3P + 14NO 3 + 38H+ 9Fe3+ + 3H2PO 4 + 14NO + 16 H2O
Sn2+ Sn4+ + 2e
3
BrO 3 + 6H+ + 6e Br + 3H2O
1
3Sn2+ + BrO 3 + 6H+ Br + 3H2O + 3Sn4+
Câu 12:
1. M là chất rắn có tính oxi hóa mạnh, tan được trong nước. Nhiệt phân M
thu được các sản phẩm P (rắn), Q (rắn), R (khí) cũng là những chất có tính oxi
hóa mạnh. Hòa tan P vào nước, sau đó sục khí clo vào thu được dung dịch chứa
M. Nung chảy chất Q với kiềm trong điều kiện có mặt oxi tạo thành chất P (màu
lục). Nếu đun nóng chất rắn Q với axit sunfuric thì thu được chất khí R và một
dung dịch có màu hồng của chất E, biết E là sản phẩm khử của M trong quá
18
trình điều chế clo khi cho M tác dụng với KCl có mặt axit sunfuric. Biết M, P,
Q, E đều chứa cùng một kim loại. Viết các phương trình hóa học cho các quá
trình biến đổi trên.
2. Chất X ở dạng tinh thể mà trắng có các tính chất sau:
- Đốt X ở nhiệt độ cao cho ngọn lửa màu vàng.
- Hòa tan X vào nước đựng dung dịch A. Sục khí SO 2 từ từ qua dung dịch
A thấy xuất hiện màu nâu. Tiếp tục sục SO2 vào thì màu nâu biến mất, thu được
dung dịch B. Thêm vào ít HNO3 vào dung dịch B, sau đó thêm dung dịch
AgNO3 dư tạo thành kết tủa màu vàng.
- Mặt khác, nếu hòa tan hoàn toàn 0,1 gam X vào nước, thêm dư KI và vài
ml H2SO4 loãng, lúc đó dung dịch có màu nâu. Chuẩn độ dung dịch thu được
bằng Na2S2O3 0,1 M đến khi mất màu cần dùng 37,4 ml dung dịch Na2S2O3.
a) Viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra dạng ion.
b) Tìm công thức phân tử của X.
3. Hòa tan lần lượt a gam Mg rồi b gam Fe, c gam oxit sắt X trong H 2SO4
loãng, dư thu được 1,23 lít khí A (ở 27 0C, 1 atm) và dung dịch B. Lấy 1/5 dung
dịch B cho tác dụng vừa đủ với 60 ml dung dịch KMnO 4 0,05M, thu được dung
dịch C. Biết trong dung dịch C có 7,274 gam hỗn hợp muối trung hòa. Tìm công
thức oxit sắt và các giá trị a, b, c. Cho: Fe = 56, O = 16, Mg = 24, S = 32, I =
127, Ag = 108, Mn = 55, K = 39.
Đáp án:
1.
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2
M
P
Q
2K2MnO4 + Cl2 2KMnO4 + 2KCl
2MnO2 + 4KOH + O2 2K2MnO4 + 2H2O
2MnO2 + 2H2SO4 2MnSO4 + O2 + 2H2O
E
R
2KMnO4 + 10KCl + 8H2SO4 2MnSO4 + 6K2SO4 + 5Cl2 + 8H2O
2. a) X cháy cho ngọn lửa màu vàng thành phần nguyên tố của X.
Dung dịch X tác dụng với SO2 đến dư thu được dung dịch B tạo kết tủa
vàng tới AgNO3 thành phần nguyên tố của X có iot.
19
Phản ứng của X với SO2 chứng minh X có tính oxi hóa.
Từ lập luận trên, X có cation Na+ và anion IO x
Đặt công thức của X là NaIOx
Phản ứng dạng Ion:
2IO x + (2x-1)SO2 + 2(x-1)H2O (2x-1)SO 24 +I2 + (4x-4)H+ (1)
I2 + 2H2O + SO2 2I + SO 24 + 4H+
(2)
Ag+ + I AgI
(3)
IO x + (2x-1) I + 2xH+ xI2 + x H2O
(4)
I2
+
Na2S2O3
2NaI + Na2S4O6
(5)
1,87.10-3 3,74.10-3
b) Số mol Na2S2O3 = 0,1.0,0374 = 3,74.10-3
Theo (5) Số mol I2 = 1/2 (số mol Na2S2O3 ) = 1,87.10-3
Theo (4) Số mol IO x =
1
x
(số mol I2) =
1
x
.1,87.10-3
0,1
1
.1,87.10-3
23 127 16x x
0,1.x
150 16 x
.1,87.10-3 0,1x = 0,2805 + 0,02992x
x = 4 Công thức phân tử của X: NaIO4.
3. Đặt x, y, x lần lượt là số mol tương ứng của Mg, Fe và sắt oxit.
Theo đề:
n H2
1.1,23
0,082.( 273 27)
= 0,05 mol
Khi phản ứng hết với dung dịch B: số mol KMnO4 là:
5.0,06.0,05 = 0,015 mol
Khối lượng muối trung hòa thu được là: 7,274.5 = 36,37 gam
Mg + H2SO4 MgSO4 + H2
(1)
Fe + H2SO4 FeSO4 + H2
(2)
10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4 5Fe2(SO4)3+ K2SO4+2MnSO4+ 8H2O (3)
0,075
0,015
0,0375
0,0075 0,015 (mol)
Khối lượng muối tạo thành từ (3):
0,0375.400 + 0,0075.174 + 0,015.151 = 18,57 gam
Vậy trong dung dịch C còn lại một lượng muối là:
20
- Xem thêm -
.DOC 
30 
5318 
138 
