Trong rất nhiều phản ứng hóa học, sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tố đóng vai trò trung tâm. Những phản ứng ấy – nơi nguyên tử nhận hoặc nhường electron, được gọi là phản ứng oxi hóa – khử. Những phản ứng này không chỉ xảy ra trong phòng thí nghiệm mà còn xuất hiện trong: Quá trình hô hấp – quang hợp Sự cháy – ăn mòn kim loại Hoạt động của pin, ắc quy, và sản xuất điện hóa I. Kiến thức trọng tâm. 1. Phản ứng oxi hóa – khử là gì? Khái niệm phản ứng oxi hóa khử (redox) là phản ứng có sự chuyển electron giữa các chất, thể hiện qua sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố. 2. Khái niệm cơ bản Chất oxi hóa → Nhận e → Số oxi hóa giảm Chất khử → Nhường e → Số oxi hóa tăng Quá trình oxi hóa → Nhường e → Số oxi hóa tăng Quá trình khử → Nhận e → Số oxi hóa giảm 3. Quy tắc xác định số oxi hóa (SOX) Nguyên tố tự do: SOX = 0 (H₂, O₂, Na, Cl₂...) Ion đơn nguyên tử: SOX = điện tích ion (Na⁺ → +1, Cl⁻ → –1) H trong hợp chất: +1 (trừ khi với kim loại → –1 như NaH) O trong hợp chất: –2 (trừ peroxit: –1, OF₂: +2) Tổng SOX của các nguyên tố trong phân tử = 0 hoặc bằng điện tích ion 4. Dấu hiệu nhận biết phản ứng oxi hóa – khử Có ít nhất một nguyên tố thay đổi số oxi hóa Có chất nhường e (oxi hóa) và chất nhận e (khử) Phản ứng có chuyển hóa kim loại, phi kim, hợp chất chứa oxi 5. Cách lập phương trình phản ứng oxi hóa – khử (Cách cân bằng phản ứng oxi hóa khử theo phương pháp thăng bằng Electron) Phương pháp thăng – giáng (thay đổi số oxi hóa): Bước 1: Xác định SOX của các nguyên tố → tìm chất khử, chất oxi hóa Bước 2: Viết quá trình nhường e và nhận e Bước 3: Cân bằng số e nhường – nhận Bước 4: Cân bằng nguyên tố liên quan → sau đó các nguyên tố còn lại Bước 5: Kiểm tra lại II. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Phản ứng đơn giản – sắt tác dụng với clo PTHH: Fe + Cl₂ → FeCl₃ Fe: 0 → +3 → oxi hóa Cl: 0 → –1 → khử → Phản ứng oxi hóa – khử Ví dụ 2: Phản ứng giữa H₂ và CuO PTHH: H₂ + CuO → Cu + H₂O H: 0 → +1 (oxi hóa) Cu: +2 → 0 (khử) → H là chất khử, CuO là chất oxi hóa Ví dụ 3: Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử PTHH: Fe + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O Xác định SOX: Fe: 0 → +3 → nhường 3e N: +5 → +2 → nhận 3e Số e nhường = số e nhận → hệ số phản ứng sẽ là: Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O III. Mẹo ghi nhớ nhanh. Mẹo 1: “Tăng số oxi hóa là oxi hóa – Giảm số oxi hóa là khử” Mẹo 2: Dễ nhớ bằng câu: "Kim loại nhường e – phi kim nhận e" → Giúp nhận ra chất khử – oxi hóa nhanh Mẹo 3: Các phản ứng sau luôn là oxi hóa – khử: Kim loại + phi kim Kim loại + axit Kim loại + muối Phản ứng có đơn chất → hợp chất IV. Kết bài. Phản ứng oxi hóa khử là “nền móng động lực” của hóa học hiện đại – nơi mà electron trở thành người vận chuyển năng lượng. Nó giúp ta hiểu: Vì sao kim loại bị gỉ Vì sao cơ thể sinh năng lượng từ glucose Vì sao pin điện thoại có thể sạc – xả nhiều lần Đối với học sinh THPT, nắm vững bài này giúp: Hiểu sâu bản chất các phản ứng quan trọng Giải nhanh bài thi liên quan đến SOX, phản ứng hóa học, điện hóa Là nền tảng để học các chủ đề khó hơn: pin điện hóa, ăn mòn kim loại, điện phân, phản ứng hữu cơ – sinh học – công nghệ vật liệu.
