Giải SBT Hoá học 10 Chân trời bài 12 Phản ứng oxi hóa- Khử và ứng dụng trong cuộc sống

Bài tập 12.1. Số oxi hoá của nguyên tử S trong hợp chất SO₂ là

A. +2.            B. +4.              C. +6.            D. -1.

Hướng dẫn: Đáp án: B

Trong phân tử, tổng số oxi hoá của các nguyên tử bằng 0.

Trong đa số hợp chất, số oxi  hoá của oxygen là - 2

Đặt x là số số oxi  hoá của S

Ta có: x + 2.(-2) = 0 ⇒ x = 4

Bài tập 12.2. Dấu hiệu để nhận ra phản ứng là phản ứng oxi hoá – khử dựa trên sự thay đổi đại lượng nào sau đây của nguyên tử? 

A. Số mol.                 B. Số oxi hoá.

C. Số khối.                D. Số proton.

Hướng dẫn: Đáp án: B

Calcium chloride dùng trong điện phân để sản xuất calcium kim loại và điều chế các hợp kim của calcium. Với tính chất hút ẩm lớn, calcium chloride được dùng làm tác nhân sấy khí và chất lỏng. Do nhiệt độ đông đặc thấp nên dung dịch calcium (II) chloride được dùng làm chất tải lạnh trong các hệ thống lạnh,... Ngoài ra, calcium chloride còn được làm chất keo tụ trong hoá dược và dược phẩm hay trong công việc khoan dầu khí. ông việc khoan dầu khỏi Thạc

Dựa vào thông tin trên, hãy trả lời các câu hỏi 12.3. và 12.4.

Bài tập 12.3. Trong phản ứng tạo thành calcium (II) chloride từ đơn chất: Ca + Cl₂ → CaCl₂. Kết luận nào sau đây đúng?

A. Mỗi nguyên tử calcium nhận 2e.

B. Mỗi nguyên tử chlorine nhận 2e.

C. Mỗi phân tử chlorine nhường 2e.

D. Mỗi nguyên tử calcium nhường 2e. 
Hướng dẫn: Đáp án: D Mỗi nguyên tử calcium nhường 2e để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm

Bài tập 12.4. Phản ứng nào sau đây có sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tố calcium?

A. Ca(OH)₂ + CuCl₂ → Cu(OH)₂ + CaCl₂

B. CaCl₂  $\overset{điện phân nóng chảy}{\rightarrow}$ Ca + Cl₂

C. 3CaCl₂ + 2K₂PO₄ → Ca₃(PO₄)₂ + 6KCI

D. CaO + 2HCI → CaCl₂ + H₂O

Hướng dẫn: Đáp án: B (Số oxi hoá của Ca thay đổi từ +2 xuống 0)

Bài tập 12.5. Cho các phản ứng sau: 

(a) Ca(OH)₂ + Cl₂ → CaOCl₂ + H₂O

(b) 2NO₂ + 2NaOH → NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O

(c) O₃ + 2Ag → Ag₂O + O₂

(d) 2H₂S + SO₂ → 3S + 2H₂O

(e) 4KCIO₃ → KCI + 3KCIO₄

Số phản ứng oxi hoá – khử là

A. 2.           B. 3.         C. 5.           D. 4.

Hướng dẫn:Đáp án: C

Trong phản ứng

(a) Số oxi hoá của Cl thay đổi từ 0 sang -1; +1

(b) Số oxi hoá của N thay đổi từ +4 sang +5; +3

(c) Số oxi hoá của O thay đổi từ 0 xuống -2; số oxi hoá của Ag thay đổi từ 0 lên +1

(d) Số oxi hoá của Cl thay đổi từ -2; +4 sang 0

(e) Số oxi hoá của Cl thay đổi từ +5 sang -1; +7

Bài tập 12.6. Phương trình phản ứng nào sau đây không thể hiện tính khử của ammonia (NH₃)? 

A. 4NH₃ + 5O₂  $\overset{xt,t^{o}}{\rightarrow}$  4NO + 6H₂O          

B. NH₃ + HCI → NH₄CI                         

C. 2NH₃ + 3Cl₂ → 6HCI + N₂

D. 4NH₃ + 3O₂ → 2N₂+ 6H₂O

Hướng dẫn: Đáp án: B (Phản ứng B không có sự thay đổi số oxi hoá)

Bài tập 12.7. Trong phản ứng: 3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O. Số phân tử nitric acid (HNO₃) đóng vai trò chất oxi hoá là 

A. 8.               B. 6.               C. 4.             D. 2.

Hướng dẫn: Đáp án: D

HNO₃ đóng vai trò là chất oxi hóa trong quá trình tạo ra NO.

Trong phản ứng hóa học trên ta có: 8 phân tử HNO₃ thì có 6 phân tử tham gia tạo muối Cu(NO₃)₂ và 2 phân tử tham gia vào quá trình khử tạo thành NO

Trong thiên nhiên manganesium là nguyên tố tương đối phổ biến, đứng thứ ba trong các kim loại chuyển tiếp, chỉ sau Fe và Ti. Các khoáng vật chính của manganesium là hausmanite (Mn₃O₄), pyrolusite (MnO₂), braunite (Mn₂O₃) và manganite (MnOOH). Manganesium tồn tại ở rất nhiều trạng thái oxi hoá khác nhau từ +2 tới +7.

Dựa vào thông tin trên, các câu hỏi 12.8 đến 12.10.

Bài tập 12.8. Cho các chất sau: Mn, MnO₂, MnCI₂, KMnO₄ Số oxi hoá của nguyên tố Mn trong các chất lần lượt là

A. 2, -2, -4, +8.               B. 0, +4, +2, +7.       

C. 0, +4, -2, +7.              D. 0, +2, -4, -7. 

Hướng dẫn: Đáp án: B

Bài tập 12.9. Phản ứng nào sau đây không có sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tố Mn?

A. MnO₂ + 4HCl →to MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

B. Mn + O₂ → MnO₂

C. 2HCl + MnO → MnCl₂+ H₂O

D. 6KI + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3I₂ + 2MnO₂ + 8KOH

Hướng dẫn: Đáp án: C

Bài tập 12.10. Sục khí SO₂ vào dung dịch KMnO₄ (thuốc tím), màu tím nhạt dần rồi mất màu (biết sản phẩm tạo thành là MnSO_4; H₂SO₄ và H₂O). Nguyên nhân là do 

A. SO₂ đã oxi hoá KMnO₄ thành MnO₂

B. SO₂ đã khử KMnO₄, thành Mn²⁺

C. KMnO₄ đã khử SO₂ thành S⁺⁶.

D. H₂O đã oxi hoá KMnO₄ thành Mn²⁺

Hướng dẫn: Đáp án: B

PTHH: 5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄

SO₂ là chất khử, KMnO₄ là chất oxi hóa.

Bài tập 12.11. Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trong các chất và ion sau.  

a) Fe; N₂; SO₃; H₂SO₄; CuS; Cu₂S; Na₂O₂; H₃AsO₄. 

b) Br₂; O₃; HCIO₃; KCIO₄; NaCIO ; NH₄NO₃; N₂O; NaNO₂. 

c) Br⁻; PO₄³⁻; MnO₄⁻; CIO₃⁻; H₂PO₄⁻; SO₄²⁻; NH₄⁺. 

d) MnO₂; K₂MnO₄; K₂Cr₂O₇; K₂CrO₄; Cr₂(SO₄)₃; NaCrO₂. 

e) FeS₂; FeS; FeO; Fe₂O₃; Fe₃O₄; Fe_xO_y. 

Hướng dẫn:

Số oxi hoá của các nguyên tố trong các chất và ion theo thứ tự:

a) Fe: 0; N₂: 0; SO₃:+6, −2; H₂SO₄: +1, +6, -2, CuS: +2, -2; Cu₂S: +1, -2; Na₂O₂: +1, -1; H₃AsO₄: +1, + 5, -2.

b) Br₂: 0; O₃: 0; HCIO₃: +1, +5, -2, KCIO₄: + 1, + 7, -2; NaCIO: + 1; + 1, -2; NH₄NO₃: -3, + 1, +5, -2 ; N₂O: +1, -2; NaNO₂: +1, +3, -2.

c) Br⁻: -1; PO₄³⁻: +5, -2; MnO₄⁻: +7, -2, CIO₃⁻: +5, -2, H₂PO₄⁻: +1, +5, -2, SO₄²⁻: +6, –2, NH₄⁺: - 3, +1. 

d) MnO₂: +4, -2; K₂MnO₄: +1, +7, -2; K₂Cr₂O₇: +1, +6, -2; K₂CrO₄: +1, +6, -2; Cr₂(SO₄)₃: +3, +3, +6, -2; NaCrO₂: +1, +3, -2.

e) FeS₂: +2, -1; FeS: +2, -2; FeO: +2, -2, Fe₂O₃: +3, -2; Fe₃O₄: + 3; -2; Fe_xO_y : +2y/x; - 2.

Bài tập 12.12. Viết các quá trình nhường hay nhận electron của các biến đổi trong các dãy sau: 

a) $\overset{-2}{S}\rightarrow \overset{0}{S}\rightarrow \overset{+4}{S}\rightarrow \overset{+6}{S}\rightarrow \overset{+4}{S}$

b) $\overset{-3}{N}\rightarrow \overset{0}{N}\rightarrow \overset{+2}{N}\rightarrow \overset{+4}{N}\rightarrow \overset{+5}{N}\rightarrow \overset{+2}{N}$

Hướng dẫn:

Bài tập 12.13. Phản ứng nào sau đây là phản ứng oxi hoá – khử? Giải thích.

a) SO₃ + H₂O → H₂SO₄

b) CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

c) C + H₂O → CO + H₂

d) CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

e) Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

g) 2KMnO₄   → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑

Hướng dẫn: Những phản ứng (c), (e) và (g) là phản ứng oxi hoá – khử do có sự thay đổi số oxi hoá của các nguyên tố trong phản ứng.

Bài tập 12.14. 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 ẩm. 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 kỉ 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. 

Hướng dẫn:

Phản ứng (1), (2) và (4) là phản ứng oxi hoá – khử.

2Fe + O₂ + 2H₂O → 2Fe(OH)₂(1)

Chất oxi hoá: O₂(số OXH từ 0 xuống - 2); Chất khử: Fe (số OXH từ 0 lên + 2)

2Fe + O₂ + 2H₂O + 4CO₂ → 2Fe(HCO₃)₂ (2)

Chất oxi hoá: O₂(số OXH từ 0 xuống - 2); Chất khử: Fe (số OXH từ 0 lên + 2)

 2Fe(OH)₂ + O₂ + (2n-4)H₂O → 2Fe₂O₃.nH₂O (4)

Chất oxi hoá: O₂(số OXH từ 0 xuống - 2); Chất khử: Fe(OH)2 (số OXH từ +2 lên +3)

Bài tập 12.15. Rượu gạo là một thức uống có cồn lên men được chưng cất từ gạo theo truyền thống. Rượu gạo được làm từ quá trình lên men tinh bột gạo đã được chuyển thành đường. Vi khuẩn là nguồn gốc của các enzyme chuyển đổi tinh bột thành đường. Nhiệt độ phù hợp để lên men rượu khoảng 20–25°C. Phản ứng thuỷ phân và phản ứng lên men: 

(1) (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

(2) C₆H₁₂O₆ $\overset{t^{o},enzyme}{\rightarrow}$ 2C₂H₅OH + 2CO₂     

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

b) Trong phản ứng oxi hoá – khử, em hãy xác định số oxi hoá của các nguyên tố, nêu rõ chất oxi hoá, chất khử.

c) Cân bằng phản ứng oxi hoá – khử trên bằng phương pháp thăng bằng electron. 

Hướng dẫn:

Phản ứng (2) là phản ứng oxi hoá – khử do có sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tố C

Cân bằng PTHH:

 C₆H₁₂O₆ vừa là chất oxi hoá; vừa là chất khử.

Bài tập 12.16. Cân bằng phản ứng sau bằng phương pháp thăng bằng electron, nêu rõ chất oxi hoá, chất khử trong mỗi trường hợp sau.

a) H₂S + SO₂ → S + H₂O

b) SO₂ + H₂O + Cl₂ → H₂SO₄ + HCl

c) FeS₂ + O₂ → Fe₂O₃ + SO₂

d) C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂SO₄ → CO₂ + SO₂ + H₂O

Hướng dẫn:

Bài tập 12.17*. Cho potassium iodide (KI) tác dụng với potassium permanganate (KMnO₄) trong dung dịch sulfuric acid (H₂SO₄), thu được 3,02 g manganese (II) sulfate (MnSO₄), I₂ và K₂SO₄ 

a) Tinh số gam iodine (I₂) tạo thành.

b) Tính khối lượng potassium iodide (KI) đã tham gia phản ứng. 

Hướng dẫn: 

a) Ta có: số mol manganese (II) sulfate = 3,02 : 151 = 0,02 mol

PTHH: 10KI + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄→    5I₂        +       2MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 8H₂O

           0,1 mol                ←                 0,05 mol ←     0,02 mol

Khối lượng iodine tạo thành: 0,05. 127.2 = 12,7g

b) Khối lượng potassium iodide đã tham gia phản ứng: 0,1. (39+127) = 16,6 g. 

Bài tập 12.18 *. Hoà tan 14g Fe trong dung dịch H₂SO₄ loãng, dư, thu được dung dịch X. Thêm dung dịch KMnO₄ 1 M vào dung dịch X. Biết KMnO₄ có thể oxi hoá FeSO₄ trong môi trường H₂SO₄ thành Fe₂(SO₄)₃ và bị khử thành MnSO₄. Phản ứng xảy ra hoàn toàn.

Lập phương trình hoá học cho phản ứng oxi hoá – khử trên.

Tinh thể tích dung dịch KMnO₄ 1 M đã phản ứng. 

Hướng dẫn:

n_Fe = 14 : 56 = 0,25 mol

10Fe + 6KMnO₄ + 24H₂SO₄ → 5Fe2(SO₄)₃ + 3K₂SO₄ + 6MnSO₄ + 24H₂O

0,25 mol 0,15 mol

Thể tích dung dịch KMnO₄ 1 M đã phản ứng là 0,15 : 1 = 0,15 (L) = 150 mL. 

Bài tập 12.19*. Nitric acid (HNO₃) là hợp chất vô cơ, trong tự nhiên, được hình thành trong những cơn mưa giông kèm sấm chớp. Nitric acid là một acid độc, ăn mòn và dễ gây cháy, là một trong những tác nhân gây ra mưa acid. Thực hiện thí nghiệm xác định công thức của một oxide của kim loại sắt bằng nitric acid đặc nóng, thu được 2,479 lít (đkc) khí màu nâu là nitrogen dioxide. Phần dung dịch đem cô cạn thì được 72,6 g Fe(NO₃)₃. Giả sử phản ứng không tạo thành các sản phẩm khác (biết 1 mol khí chiếm 24,79 lit đo ở đkc 25°C, 1 bar). 

a) Viết phản ứng và cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron.

b) Xác định công thức của iron oxide. 

Hướng dẫn:

$n_{NO_{2}}=\frac{2,479}{24,79}$=0,1 (mol)

$n_{Fe(NO_{3})_{3}}=\frac{72,6}{242}$= 0,3 (mol)

Fe_xO_y  + (6x - 2y) HNO₃ → x Fe(NO₃)₃  + (3x - 2y) NO₂ + (3x - y) H₂O 

THeo PTHH và dữ kiện đề bài ta có: 0,1.x = 0,3. (3x - 2y) $\Rightarrow \frac{x}{y}=\frac{3}{4}$

Công thức của iron oxide: Fe₃O₄

Bài tập 12.20*. Có nhiều vụ tai nạn giao bị giao thông thông xảy ra do người lái xe uống rượu. Theo luật định, hàm lượng ethanol trong máu người lái xe không vượt quá 0,02 % theo khối lượng. Để xác định hàm lượng ethanol trong máu của người lái xe cần chuẩn độ ethanol bằng K₂Cr₂O₇ trong môi trường acid. Khi đó Cr⁺⁶ bị khử thành Cr⁺³ ethanol (C₂H₅OH) bị oxi hoá thành acetaldehyde (CH₃CHO).

a) Hãy viết phương trình hoá học của phản ứng.

b) Khi chuẩn độ 25 g huyết tương máu của một lái xe cần dùng 20 mL dung dịch K₂Cr₂O₇ 0,01M. Người lái xe đó có vi phạm luật hay không? Tại sao? Giả sử rằng trong thí nghiệm trên chỉ có ethanol tác dụng với K₂Cr₂O₇

Hướng dẫn:

Muốn biết lái xe có vi phạm luật hay không cần phải tính hàm lượng ethanol trong máu người lái xe, sau đó so sánh với tiêu chuẩn cho phép để kết luận.

a) Phương trình hoá học của phản ứng chuẩn độ xảy ra:

3C₂H₅OH + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ → 3CH₃CHO + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

Số mol ethanol = 3.n_(K2Cr2O7) = 3.0,01.0,02 = 0,0006 mol.

C% (ethanol) = $\frac{46 × 0,006}{25}.100%$ = 0,11 % > 0,02 % = Vậy người lái xe phạm luật.