Giải Hóa học 10 bài 13: Phản ứng oxi-hoá khử

Giải Hóa học 10 bài 13: Phản ứng oxi-hoá khử có đáp án chi tiết cho từng bài tập trong sách giáo khoa Hoá học 10 Cánh diều. Mời các em học sinh cùng quý phụ huynh tham khảo.

Giải hoá học 10 phần câu hỏi

Mở đầu trang 70 Hóa học 10

Quá trình bị gỉ của đinh ốc ngoài không khí được mô tả như hình dưới đây:

Trong quá trình này, hãy cho biết nguyên tử nguyên tố nào nhường electron, nguyên tố nào nhận electron. Giải thích.

Lời giải:

PT: 3O₂ + 4Fe + 6H₂O → 4Fe(OH)₃↓

Fe → Fe³⁺ + 3e (nhường electron).

O₂ + 4e → 2O^2- (nhận electron).

I. Số oxi hóa

Luyện tập 1 trang 71 Hoá học 10

Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử nguyên tố trong các hợp chất ion Al₂O₃, CaF₂.

Lời giải:

– Al₂O₃: Số oxi hóa của O là -2.

Gọi a là số oxi hóa của Al. Áp dụng quy tắc 1 và 2

=> a.2 + (-2).3 = 0 → x = +3

Vậy số oxi hóa của O là -2, Al là +3

– CaF₂

Gọi x là số oxi hóa của F, theo quy tắc 1 và 2 có:

1.(+2) + 2.x = 0 → x = -1.

Vậy số oxi hóa của Ca là +2, của F là -1.

Luyện tập 2 trang 71 Hoá học 10

 Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử trong hợp chất sau: N = O, CH₄.

Lời giải:

– N = O có công thức ion giả định là N²⁺O^2-

Vậy số oxi hóa của N là +2, O là -2.

– CH₄ có công thức ion giả định là C^4-H₄⁺

Vậy số oxi hóa của C là -4, H là +1.

Câu hỏi 1 trang 71 Hoá 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.

Lời giải:

– Nguyên tử O với cấu hình electron là 1s²2s²2p⁴, có 6 electron ở lớp vỏ ngoài cùng nên xu hướng cơ bản là nhận thêm 2 electron để đạt được lớp vỏ có 8 electron ở lớp ngoài như khí hiếm ⇒ Vậy số oxi hóa của O là -2.

O + 2e → O^2-

– Nguyên tử kim loại nhóm IA có cấu hình electron chung là ns¹, có 1 electron ở lớp vỏ ngoài cùng nên xu hướng cơ bản là nhường đi 1 electron để đạt được lớp vỏ có 8 electron ở lớp ngoài như khí hiếm ⇒ Vậy số oxi hóa của kim loại nhóm IA là +1.

– Nguyên tử kim loại nhóm IIA có cấu hình electron chung là ns², có 2 electron ở lớp vỏ ngoài cùng nên xu hướng cơ bản là nhường đi 2 electron để đạt được lớp vỏ có 8 electron ở lớp ngoài như khí hiếm ⇒ Vậy số oxi hóa của kim loại nhóm IIA là +2.

– Nguyên tử Al với cấu hình electron là [Ne]3s²3p¹, có 3 electron ở lớp vỏ ngoài cùng nên xu hướng cơ bản là nhường đi 3 electron để đạt được lớp vỏ có 8 electron ở lớp ngoài như khí hiếm ⇒ Vậy số oxi hóa của Al là +3.

Al → Al³⁺ + 3e

Luyện tập 3 trang 72 Hoá học 10

Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử trong của hợp chất: Fe₂O₃, Na₂CO₃, KAl(SO₄)₂.

Lời giải:

– Fe₂O₃

Gọi x là số oxi hóa của Fe, theo quy tắc 1 và 2 có:

2.x + 3.(-2) = 0 → x = +3.

Vậy số oxi hóa của Fe là +3, của O là -2.

– Na₂CO₃

Gọi x là số oxi hóa của C, theo quy tắc 1 và 2 có:

2.(+1) + 1.x + 3.(-2) = 0 → x = +4.

Vậy số oxi hóa của Na là +1, của C là +4, của O là -2.

– KAl(SO₄)₂

Gọi x là số oxi hóa của S, theo quy tắc 1 và 2 có:

1.(+1) + 1.(+3) + 2[1.x + 4.(-2)] = 0 → x = +6.

Vậy số oxi hóa của K là +1, của Al là +3, của S là +6, của O là -2.

Luyện tập 4 trang 72 Hoá học 10

Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử trong các ion: NO₃^–, NH₄⁺, MnO₄^–.

Lời giải:

– NO₃^–

Gọi x là số oxi hóa của N, theo quy tắc 1 và 2 có:

1.x + 3.(-2) = -1 → x = +5.

Vậy số oxi hóa của N là +5, của O là -2.

– NH₄⁺

Gọi x là số oxi hóa của N, theo quy tắc 1 và 2 có:

1.x + 4.(+1) = +1 → x = -3.

Vậy số oxi hóa của N là -3, của H là +1.

– MnO₄^–

Gọi x là số oxi hóa của Mn, theo quy tắc 1 và 2 có:

1.x + 4.(-2) = -1 → x = +7.

Vậy số oxi hóa của Mn là +7, của O là -2

Luyện tập 5 trang 72 Hoá học 10

Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tố trong NH₃ theo cách 2.

Lời giải:

Bước 1: Viết cấu hình electron của N (Z = 7) và H (Z = 1)

N (Z = 7): 1s²2s²2p³

H (Z = 1): 1s¹

Bước 2: Biểu diễn sự hình thành các cặp electron chung cho NH₃

H có 1e ở lớp electron ngoài cùng, N có 5e ở lớp electron ngoài cùng.

⟹ Mỗi nguyên tử góp chung 1e để đạt cấu hình khí hiếm bền vững.

Bước 3: Công thức Lewis của NH₃

NH₃ có công thức ion giả định là N^3-H₃⁺

Vậy số oxi hóa của N là -3, của H là +1.

Câu hỏi 2 trang 72 Hoá 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⁺.

Lời giải:

Độ âm điện của F (3,98) lớn hơn O (3,44) nên nguyên tử F mang phần điện tích âm còn nguyên tử O mang phần điện tích dương.

II. Phản ứng oxi hóa – khử

Câu hỏi 3 trang 73 Hoá học 10

Xác định số oxi hóa của các nguyên tử trong phản ứng (1), (2). Cho biết nguyên tố nào có sự thay đổi số oxi hóa.

Lời giải:

(1) 2Ag⁰ + Cl₂⁰ → 2Ag⁺Cl^–

Nguyên tố Ag và Cl thay đổi số oxi hóa.

(2) 2Ag⁺N⁵⁺O₃^2- + Ba²⁺Cl₂^– → 2Ag⁺Cl^– + Ba²⁺(N⁵⁺O₃^2-)₂

Không có nguyên tố nào thay đổi số oxi hóa.

Câu hỏi 4 trang 73 Hoá học 10

 Nguyên tố Cl thể hiện bao nhiêu số oxi hóa trong phản ứng (3)?

Lời giải:

(3) Cl₂⁰ + 2NaOH → Na⁺O^2-Cl⁺ + Na⁺Cl^– + H₂O

Nguyên tố Cl thể hiện 3 số oxi hóa trong phản ứng (3).

Câu hỏi 5 trang 74 Hoá học 10

 Trong phản ứng ở ví dụ 1, hãy chỉ ra chất khử, chất oxi hóa, quá trình khử, quá trình oxi hóa.

Lời giải:

Al + O₂ → Al₂O₃

Al⁰ → Al³⁺ + 3e (quá trình oxi hóa)

Al là chất nhường electron → chất khử.

O⁰ + 2e → O^2- (quá trình khử)

O là chất nhận electron → chất oxi hóa.

Câu hỏi 6 trang 74 Hoá học 10

 Cân bằng các phản ứng oxi hóa – khử sau. Chỉ ra chất oxi hóa, chất khử, sự oxi hóa, sự khử.

Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂

NH₃ + O₂ → NO + H₂O

Lời giải:

a) Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂

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

Fe₂³⁺O₃^2- + C²⁺O^2- → Fe⁰ + C⁴⁺O₂^2-

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

Fe³⁺ + 3e → Fe

C²⁺ → C⁴⁺ + 2e

Bước 3. 

⇒ 2Fe³⁺ + 3C²⁺ → 2Fe + 3C⁴⁺

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

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

b) NH₃ + O₂ → NO + H₂O

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

N^3-H₃⁺ + O₂⁰ → N²⁺O^2- + H₂⁺O^2-

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

O₂⁰ + 4e → O^2-

N^3- → N²⁺ + 5e

Bước 3.

⇒ 4N^3- + 5O₂⁰ → 4N²⁺O^2- + 6O^2-

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

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

Câu hỏi 7 trang 74 Hoá học 10

Các phản ứng trên thường gặp trong cuộc sống và sản xuất. Những phản ứng này thường diễn ra trong quá trình nào?

Lời giải:

Các phản ứng trên thường gặp trong cuộc sống và sản xuất. Những phản ứng này thường diễn ra trong quá trình sản xuất gang và sản xuất acid nitric.

Luyện tập 6 trang 74 Hoá học 10

 Cân bằng các phản ứng oxi hóa – khử sau:

a) HCl + PbO₂ → PbCl₂ + Cl₂ + H₂O

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

Lời giải:

a) HCl + PbO₂ → PbCl₂ + Cl₂ + H₂O

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

⇒ 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-

⇒ 10Cl^– + 2Mn⁷⁺ → 2Mn²⁺ + 5Cl₂⁰

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

Vận dụng 1 trang 74 Hoá học 10

Sắt bị gỉ trong không khí ẩm. Đó có phải là phản ứng oxi hóa – khử không? Đề xuất một vài biện pháp hạn chế sự tạo gỉ kim loại nêu trên.

Lời giải:

Sắt bị gỉ trong không khí ẩm có là phản ứng oxi hóa – khử vì có sự trao đổi electron trong đó Fe là chất khử, O₂ là chất oxi hóa.

3O₂ + 4Fe + 6H₂O → 4Fe(OH)₃↓

Đề xuất một vài biện pháp hạn chế sự tạo gỉ kim loại nêu trên.

– Ngăn không cho kim loại tiếp xúc với môi trường: sơn mạ, bôi dầu mỡ … lên trên bề mặt kim loại.

– Chế tạo hợp kim ít bị ăn mòn: ví dụ như cho thêm vào thép một số kim loại như crom, niken để làm tăng độ bền.

Câu hỏi 8 trang 75 Hóa học 10

Hãy viết các quá trình thay đổi số oxi hóa của mỗi nguyên tử nguyên tố trong phản ứng oxi hóa hoàn toàn methane.

Lời giải:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

C^-4H₄⁺ + O₂⁰ → C⁴⁺O₂^2- + H₂⁺O^2-

Quá trình thay đổi số oxi hóa

C^-4  → C⁴⁺ + 8e

O₂⁰ + 4e → 2O^2-

Giải hoá học 10 phần bài tập

Bài 1 trang 76 Hoá học 10

 Xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử trong các phân tử và ion sau đây:

a) H₂SO₃

b) Al(OH)₄^–

c) NaAlH₄

d) NO₂^–

Lời giải:

a) H₂SO₃

Gọi x là số oxi hóa của S, theo quy tắc 1 và 2 có:

2.(+1) + 1.x + 3.(-2) = 0 → x = +4.

Vậy số oxi hóa của H là +1, của S là +4, của O là -2.

b) Al(OH)₄^–

Gọi x là số oxi hóa của Al, theo quy tắc 1 và 2 có:

1.x + 4.[1.(-2) + 1.(+1)] = -1 → x = +3.

Vậy số oxi hóa của Al là +3, của O là -2, của H là +1.

c) NaAlH₄

Gọi x là số oxi hóa của H, theo quy tắc 1 và 2 có:

1.(+1) + 1.(+3) + 4.x = 0 → x = -1.

Vậy số oxi hóa của Na là +1, của Al là +3, của H là -1.

d) NO₂^–

Gọi x là số oxi hóa của N, theo quy tắc 1 và 2 có:

1x + 2.(-2) = -1 → x = +3.

Vậy số oxi hóa của N là +3, của O là -2

Bài 2 trang 76 Hoá học 10

 Xác định chất oxi hóa, chất khử, quá trình oxi hóa, quá trình khử trong các phản ứng sau:

a) Ag⁺ + Fe²⁺ → Ag + Fe³⁺

b) 3Hg²⁺ + 2Fe → 3Hg + 2Fe³⁺

c) 2As + 3Cl₂ → 2AsCl₃

d) Al + 6H⁺ + 3NO₃^– → Al³⁺ + 3NO₂ + 3H₂O

Lời giải:

a) Ag⁺ + Fe²⁺ → Ag + Fe³⁺

Ag⁺ + 1e → Ag (quá trình khử)

Fe²⁺ → Fe³⁺+ 1e (quá trình oxi hóa)

Chất oxi hóa: Ag⁺

Chất khử: Fe²⁺

b) 3Hg²⁺ + 2Fe → 3Hg + 2Fe³⁺

Hg²⁺ + 2e → Hg (quá trình khử)

Fe → Fe³⁺ + 3e (quá trình oxi hóa)

Chất oxi hóa: Hg²⁺

Chất khử: Fe

c) 2As + 3Cl₂ → 2AsCl₃

As → As³⁺ + 3e (quá trình oxi hóa)

Cl₂ + 2e → 2Cl^– (quá trình khử)

Chất khử: As

Chất oxi hóa: Cl₂

d) Al + 6H⁺ + 3N⁵⁺O₃^– → Al³⁺ + 3N⁴⁺O₂ + 3H₂O

Al → Al³⁺ + 3e (quá trình oxi hóa)

N⁵⁺ + 1e → N⁴⁺ (quá trình khử)

Chất khử: Al

Chất oxi hóa: NO₃^–

Bài 3 trang 76 Hoá học 10

 Cân bằng các phản ứng oxi hóa – khử sau đây bằng Phương pháp giải thăng bằng electron

a) NaBr + Cl₂ → NaCl + Br₂

b) Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂

c) CO + I₂O₅ → CO₂ + I₂

d) Cr(OH)₃ + Br₂ + OH^– → CrO₄^2- + Br^– + H₂O

e) H⁺ + MnO₄^– + HCOOH → Mn²⁺ + H₂O + CO₂

Lời giải:

a) NaBr + Cl₂ → NaCl + Br₂

Na⁺Br^– + Cl₂⁰ → Na⁺Cl^– + Br₂⁰

⇒ 2Br^– + Cl₂→ Br₂+ 2Cl^–

2NaBr + Cl₂ → 2NaCl + Br₂

b) Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂

Fe₂³⁺O^2- + C²⁺O^2- → Fe⁰ + C⁴⁺O₂^2-

⇒ 2Fe³⁺ + 3C²⁺ → 2Fe + 3C⁴⁺

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

c) CO + I₂O₅ → CO₂ + I₂

C²⁺O^2- + I₂⁵⁺O₅^2- → C⁴⁺O₂^2- + I₂⁰

⇒ 5C²⁺ + 2I₂⁵⁺ →  5C⁴⁺ + 2I₂

5CO + 2I₂O₅ → 5CO₂ + 2I₂

d) Cr(OH)₃ + Br₂ + OH^– → CrO₄^2- + Br^– + H₂O

Cr³⁺(OH)₃^– + Br₂⁰ + OH^– → Cr⁶⁺O₄^2- + Br^– + H₂O

⇒ 2Cr³⁺ + 3Br₂⁰ → 2Cr⁶⁺ + 6Br^–

2Cr(OH)₃ + 3Br₂ + 10OH^– → 2CrO₄^2- + 6Br^– + 8H₂O

e) H⁺ + MnO₄^– + HCOOH → Mn²⁺ + H₂O + CO₂

H⁺ + Mn⁷⁺O₄^– + H¹⁺C²⁺O^2-O^2-H¹⁺ → Mn²⁺ + H₂O + C⁴⁺O₂

⇒ 2Mn⁷⁺ + 5C²⁺ → 2Mn²⁺+5C⁴⁺

6H⁺ + 2MnO₄^– + 5HCOOH → 2Mn²⁺ + 8H₂O + 5CO₂

Bài 4 trang 76 Hoá học 10

Nước oxy già có tính oxi hóa mạnh, do khả năng oxi hóa của hydrogen peroxide (H₂O₂).

a) Từ công thức cấu tạo H – O – O – H, hãy xác định số oxi hóa của mỗi nguyên tử.

b) Nguyên tử nguyên tố nào gây nên tính oxi hóa của H₂O₂. Viết các quá trình oxi hóa, quá trình khử minh họa.

Lời giải:

a) H – O – O – H

Số oxi hóa của H là +1

Gọi x là số oxi hóa của O, theo quy tắc 1 và 2 có:

1.(+1) + 1.x + 1.x + 1.(+1) = 0 → x = -1.

Vậy số oxi hóa của H là +1, của O là -1 (trường hợp đặc biệt).

b) Nguyên tố O gây nên tính oxi hóa của H₂O₂.

2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ → 2Fe³⁺ + 2H₂O(quá trình oxi hóa)

2Fe³⁺ + H₂O₂ + 2OH- → 2Fe²⁺ + 2H₂O + O₂ (quá trình khử)

Bài 5 trang 76 Hoá học 10

Xăng E5 là một loại xăng sinh học, được tạo thành khi trộn 5 thể tích ethanol C₂H₅OH (cồn) với 95 thể tích xăng truyền thống, giúp thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch, phù hợp với xu thế phát triển chung trên thế giới và góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia.

Viết phương trình đốt cháy ethanol thành CO₂ và H₂O. Phản ứng này có phải là phản ứng oxi hóa – khử hay không? Nó thuộc loại phản ứng cung cấp hay tích trữ năng lượng?

Lời giải:

C₂H₅OH + 4O₂ → 3CO₂ + 3H₂O

C₂^2-H₅⁺O^2-H⁺ + O₂⁰ → C⁴⁺O₂^2- + H₂O

C^2- → C⁴⁺ + 6e (quá trình oxi hóa)

O₂⁰ + 4e → 2O^2- (quá trình khử)

Phản ứng này có là phản ứng oxi hóa – khử. Nó thuộc loại phản ứng cung cấp năng lượng