Bài 12.14 trang 44, 45, 46 SBT Hóa 10 - Chân trời sáng tạo: Phản ứng nào ở trên là phản ứng oxi hoá – khử?...

Gỉ sét là quá trình oxi hoá kim loại, mỗi năm phá huỷ khoảng 25% sắt thép. Gỉ sét được hình thành do kim loại sắt (Fe) trong gang hay thép kết hợp với oxygen khi có mặt nước hoặc không khí ầm. Trên bề mặt gang hay thép bị gỉ hình thành những lớp xốp và giòn dễ vỡ, thường có màu nâu, nâu đỏ hoặc đỏ. Lớp gỉ này không có tác dụng bảo vệ sắt ở phía trong. Sau thời gian dài, bất kì khối sắt nào cũng sẽ bị gỉ hoàn toàn và phân huỷ. Thành phần chính của sắt gỉ gồm Fe(OH)₂, Fe₂O₃.nH₂O.

Một số phản ứng xảy ra trong quá trình gỉ sắt:

Fe + O₂ + H₂O -> Fe(OH)₂ (1)

Fe + O₂ + H₂O + CO₂ -> Fe(HCO₃)₂ (2)

Fe(HCO₃)₂ -> Fe(OH)₂ + CO₂ (3)

Fe(OH)₂ + O₂ + H₂O -> Fe₂O₃.nH₂O (4)

a) Phản ứng nào ở trên là phản ứng oxi hoá – khử?

b) Xác định sự thay đổi số oxi hoá của các nguyên tố, nêu rõ chất oxi hoá, chất khử.

c) Cân bằng phản ứng trên bằng phương pháp thăng bằng electron.

Phương pháp giải :

- Định nghĩa phản ứng oxi hóa - khử: là phản ứng hóa học, trong đó có sự chuyển dịch electron giữa các chất, phản ứng hay có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tử trong phân tử.

- Các quy tắc xác định số oxi hóa

+ Quy tắc 1: Số oxi hóa của nguyên tử trong các đơn chất bằng 0

+ Quy tắc 2: Trong một phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng 0

+ Quy tắc 3: Trong các ion, số oxi hóa của nguyên tử (đối với ion đơn nguyên tử) hay tổng số oxi hóa các nguyên tử (đối với ion đa nguyên tử) bằng điện tích của ion đó

+ Quy tắc 4

- Các bước cân bằng phản ứng oxi hóa - khử

+ Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng

=> Xác định chất oxi hóa, chất khử

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

+ Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận

+ Bước 4: Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng số lượng nguyên tử của các nguyên tố còn lại

Lời giải chi tiết:

a + b) Các phản ứng 1, 2, 4 là phản ứng oxi hóa - khử

\(\mathop {Fe}\limits^0 + \mathop {{O_2}}\limits^0 + {H_2}O \to \mathop {Fe}\limits^{ + 2} {(\mathop O\limits^{ - 2} H)_2}\) (1)

=> Fe là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

\(\mathop {Fe}\limits^0 + \mathop {{O_2}}\limits^0 + {H_2}O + C{O_2} \to \mathop {Fe}\limits^{ + 2} {(HC\mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} )_2}\) (2)

=> Fe là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

\(\mathop {Fe}\limits^{ + 2} {(OH)_2} + \mathop {{O_2}}\limits^0 + {H_2}O \to \mathop {F{e_2}}\limits^{ + 3} \mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} .n{H_2}O\) (4)

=> Fe(OH)₂ là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

c) *Phương trình Fe + O₂ + H₂O ” Fe(OH)₂ (1)

- Bước 1: \(\mathop {Fe}\limits^0 + \mathop {{O_2}}\limits^0 + {H_2}O \to \mathop {Fe}\limits^{ + 2} {(\mathop O\limits^{ - 2} H)_2}\)

=> Fe là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(\mathop {Fe}\limits^0 \to \mathop {Fe}\limits^{ + 2} + 2e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop {{O_2}}\limits^0 + 4e \to 2\mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} \)

- Bước 3:

- Bước 4: 2Fe + O₂ + 2H₂O ” 2Fe(OH)₂

*Phương trình Fe + O₂ + H₂O + CO₂ ” Fe(HCO₃)₂ (2)

- Bước 1: \(\mathop {Fe}\limits^0 + \mathop {{O_2}}\limits^0 + {H_2}O + C{O_2} \to \mathop {Fe}\limits^{ + 2} {(HC\mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} )_2}\)

=> Fe là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(\mathop {Fe}\limits^0 \to \mathop {Fe}\limits^{ + 2} + 2e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop {{O_2}}\limits^0 + 4e \to 2\mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} \)

- Bước 3:

- Bước 4: 2Fe + O₂ + 2H₂O + 4CO₂ ” 2Fe(HCO₃)₂ (2)

*Phương trình Fe(OH)₂ + O₂ + H₂O ” Fe₂O₃.nH₂O (4)

- Bước 1: \(\mathop {Fe}\limits^{ + 2} {(OH)_2} + \mathop {{O_2}}\limits^0 + {H_2}O \to \mathop {F{e_2}}\limits^{ + 3} \mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} .n{H_2}O\)

=> Fe(OH)₂ là chất khử, O₂ là chất oxi hóa

- Bước 2:

+ Quá trình oxi hóa: \(\mathop {Fe}\limits^{ + 2} \to \mathop {Fe}\limits^{ + 3} + 1e\)

+ Quá trình khử: \(\mathop {{O_2}}\limits^0 + 4e \to 2\mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} \)

- Bước 3:

- Bước 4: 4Fe(OH)₂ + O₂ + (2n-4)H₂O -> 2Fe₂O₃.nH₂O (4)