Giải Hóa học 12 trang 69
Lời giải chi tiết SGK Lớp 12 · Môn HĂ³a Há»c · Trang 69–70
Tóm tắt lý thuyết
Cặp oxi hóa – khử của kim loại:
- Nguyên tử kim loại nhường electron → cation kim loại (đóng vai trò chất khử).
- Cation kim loại nhận electron → nguyên tử kim loại (đóng vai trò chất oxi hóa).
- Dạng oxi hóa (Mⁿ⁺) và dạng khử (M) của cùng một nguyên tố tạo nên cặp oxi hóa – khử, viết theo dạng Mⁿ⁺/M.
$$M^{n+} + ne \rightleftharpoons M$$
(bên trái là dạng oxi hóa, bên phải là dạng khử)
Dạng oxi hóa và dạng khử có thể tồn tại ở dạng ion đơn, ion đa nguyên tử hoặc phân tử, ví dụ: Fe³⁺/Fe²⁺; [Ag(NH₃)₂]⁺/Ag; AgCl/Ag. Phi kim cũng có cặp oxi hóa – khử như 2H⁺/H₂; Cl₂/2Cl⁻.
Thế điện cực chuẩn: ứng với mỗi cặp oxi hóa – khử có thể thiết lập một điện cực, tại đó tồn tại cân bằng giữa dạng oxi hóa và dạng khử.
Bài tập trang 67 (Thí nghiệm Zn + dung dịch CuSO₄)
Khi nhúng thanh kẽm vào dung dịch copper(II) sulfate, sau một thời gian thấy lớp đồng màu đỏ bám lên thanh kẽm.
Câu 1. Viết phương trình hóa học dạng ion rút gọn của phản ứng oxi hóa – khử xảy ra.
$$Zn + Cu^{2+} \rightarrow Zn^{2+} + Cu$$
Giải thích: Zn mạnh hơn Cu nên đẩy Cu²⁺ ra khỏi muối; SO₄²⁻ là ion không tham gia (ion khán) nên lược bỏ.
Câu 2. Viết quá trình oxi hóa Zn và quá trình khử Cu²⁺. Chỉ ra dạng oxi hóa và dạng khử.
| Quá trình | Bán phản ứng | Dạng oxi hóa | Dạng khử |
|---|---|---|---|
| Oxi hóa Zn | $Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e$ | Zn²⁺ | Zn |
| Khử Cu²⁺ | $Cu^{2+} + 2e \rightarrow Cu$ | Cu²⁺ | Cu |
Giải thích: Zn nhường electron (số oxi hóa tăng 0 → +2) nên bị oxi hóa; Cu²⁺ nhận electron (số oxi hóa giảm +2 → 0) nên bị khử.
Câu 3. Biểu diễn dạng oxi hóa và dạng khử của mỗi nguyên tố theo dạng oxi hóa/dạng khử.
- Kẽm: Zn²⁺/Zn
- Đồng: Cu²⁺/Cu
Bài tập trang 68
Câu 1. Hoàn thành bảng bán phản ứng và cặp oxi hóa – khử
| Bán phản ứng | Cặp oxi hóa – khử | Bán phản ứng | Cặp oxi hóa – khử |
|---|---|---|---|
| $Na^+ + 1e \rightleftharpoons Na$ | Na⁺/Na | $\mathbf{2H^+ + 2e \rightleftharpoons H_2}$ | 2H⁺/H₂ |
| $\mathbf{Al^{3+} + 3e \rightleftharpoons Al}$ | Al³⁺/Al | $Ag^+ + 1e \rightleftharpoons Ag$ | Ag⁺/Ag |
| $Fe^{2+} + 2e \rightleftharpoons Fe$ | Fe²⁺/Fe | $\mathbf{Au^{3+} + 3e \rightleftharpoons Au}$ | Au³⁺/Au |
(Phần in đậm là ô cần điền.)
Cách làm: từ bán phản ứng dạng $M^{n+} + ne \rightleftharpoons M$ thì cặp là $M^{n+}/M$. Số electron trao đổi bằng đúng điện tích của cation (Al³⁺ nhận 3e, Au³⁺ nhận 3e, H⁺ thì 2H⁺ nhận 2e tạo H₂).
Câu 2. Đinh sắt tác dụng với dung dịch hydrochloric acid
Thu được muối iron(II) chloride và khí hydrogen.
a) Phương trình hóa học dạng ion thu gọn:
Phương trình phân tử: $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow$
Dạng ion thu gọn (lược bỏ Cl⁻):
$$Fe + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2\uparrow$$
b) Xác định các cặp oxi hóa – khử trong phản ứng:
- Fe → Fe²⁺ (bị oxi hóa): cặp Fe²⁺/Fe
- 2H⁺ → H₂ (bị khử): cặp 2H⁺/H₂
Giải thích: Fe nhường 2e (0 → +2) là chất khử; H⁺ nhận e (+1 → 0) là chất oxi hóa. Vì Fe đứng trước H trong dãy hoạt động nên phản ứng xảy ra, tạo muối Fe(II).