A. Tổng Quan về Số Oxi Hóa
1. Định Nghĩa Số Oxi Hóa
Số oxi hóa là điện tích hình thức của một nguyên tử trong một phân tử hoặc ion, giả định rằng tất cả các liên kết đều là liên kết ion. Nó cho biết mức độ oxi hóa của một nguyên tử trong một hợp chất hóa học. Việc xác định chính xác số oxi hóa là nền tảng để hiểu và dự đoán các phản ứng oxi hóa khử.
2. Các Quy Tắc Xác Định Số Oxi Hóa
Để xác định số oxi hóa của một nguyên tố trong hợp chất, chúng ta tuân theo các quy tắc sau:
-
Quy tắc 1: Số oxi hóa của các nguyên tố trong đơn chất luôn bằng 0. Ví dụ: Na, Fe, H₂, O₂, Cl₂ đều có số oxi hóa là 0.
-
Quy tắc 2: Trong hầu hết các hợp chất:
- Số oxi hóa của hydro (H) thường là +1, trừ trong các hydride kim loại (như NaH, CaH₂), khi đó số oxi hóa của H là -1.
- Số oxi hóa của oxi (O) thường là -2, trừ trong các trường hợp như peroxide (H₂O₂), hoặc hợp chất với flo (F₂O), khi đó số oxi hóa của O lần lượt là -1 và +2.
-
Quy tắc 3: Tổng đại số số oxi hóa của tất cả các nguyên tử trong một phân tử trung hòa bằng 0.
-
Quy tắc 4: Trong một ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của nguyên tử bằng điện tích của ion đó. Trong ion đa nguyên tử, tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử bằng điện tích của ion đó.
3. Ví Dụ Minh Họa Cách Xác Định Số Oxi Hóa
Ví dụ 1: Xác định số oxi hóa của lưu huỳnh (S) trong phân tử axit sulfuric (H₂SO₄).
- Gọi số oxi hóa của S là x.
- Áp dụng quy tắc 3: 2(+1) + x + 4(-2) = 0
- Giải phương trình: x = +6
- Vậy, số oxi hóa của S trong H₂SO₄ là +6.
Ví dụ 2: Xác định số oxi hóa của mangan (Mn) trong ion permanganate (MnO₄⁻).
- Gọi số oxi hóa của Mn là x.
- Áp dụng quy tắc 4: x + 4(-2) = -1
- Giải phương trình: x = +7
- Vậy, số oxi hóa của Mn trong MnO₄⁻ là +7.
Ví dụ 3: Xác định số oxi hóa của các ion đơn nguyên tử sau: Na⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Al³⁺.
| Ion | Na⁺ | Cu²⁺ | Fe²⁺ | Fe³⁺ | Al³⁺ |
|---|---|---|---|---|---|
| Số oxi hóa | +1 | +2 | +2 | +3 | +3 |
Lưu ý: Trong ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của nguyên tử bằng điện tích của ion đó.
B. Bài Tập Trắc Nghiệm Về Số Oxi Hóa
Câu 1: Cho các hợp chất: NH₃, NO₂, N₂O, NO, N₂. Sắp xếp theo thứ tự giảm dần số oxi hóa của N.
A. N₂ > NO > NO₂ > N₂O > NH₃
B. NO > N₂O > NO₂ > N₂ > NH₃
C. NO₂ > NO > N₂O > N₂ > NH₃
D. NO > NO₂ > NH₃ > N₂ > N₂O
Lời giải:
Số oxi hóa của N trong các hợp chất lần lượt là: -3, +4, +1, +2, 0.
Đáp án đúng: C
Câu 2: Số oxi hóa của clo (Cl) trong các hợp chất sau lần lượt là: HCl, HClO, NaClO₃, HClO₄
A. -1, 0, +5, +7
B. -1, +1, +5, +7
C. +1, +3, +1, +5
D. +1, -1, +3, +5
Lời giải:
Áp dụng các quy tắc xác định số oxi hóa.
Đáp án đúng: B
Câu 3: Xác định số oxi hóa của crom (Cr) trong các hợp chất sau: Cr₂O₃, K₂CrO₄, Cr₂(SO₄)₃, K₂Cr₂O₇
A. +3, +6, +3, +6
B. +1, +3, +1, +5
C. +3, +7, +4, +6
D. +3, +4, +2, +7
Lời giải:
Sử dụng các quy tắc và tính toán số oxi hóa cho từng hợp chất.
Đáp án đúng: A
Câu 4: Cho biết thứ tự giảm dần số oxi hóa của các ion sau: MnO₄⁻, SO₄²⁻, NH₄⁺, ClO₃⁻.
A. MnO₄⁻, SO₄²⁻, NH₄⁺, ClO₃⁻
B. MnO₄⁻, NH₄⁺, ClO₃⁻, SO₄²⁻
C. NH₄⁺, ClO₃⁻, MnO₄⁻, SO₄²⁻
D. MnO₄⁻, ClO₃⁻, SO₄²⁻, NH₄⁺
Lời giải:
Tính số oxi hóa của nguyên tố trung tâm trong mỗi ion. MnO₄⁻ (+7), SO₄²⁻ (+6), NH₄⁺ (-3), ClO₃⁻ (+5).
Đáp án đúng: D
Câu 5: Cho các chất: H₂S, S, H₂SO₃, H₂SO₄, SO₂, SO₃. Xác định số oxi hóa của S trong các chất trên.
A. -2, 0, +4, +6, +4, +6
B. -2, 0, +4, +6, +2, +3
C. -2, 0, +3, +4, +4, +6
D. +2, 1, +4, +6, +4, -3
Lời giải:
Áp dụng quy tắc xác định số oxi hóa cho từng chất.
Đáp án đúng: A
C. Bài Tập Tự Luyện
Câu 1: Số oxi hóa của N trong NₓOᵧ là:
A. +2x.
B. +2y.
C. +2xy.
D. +2yx.
Câu 2: Biết S thuộc nhóm VIA. Số oxi hóa âm thấp nhất của S trong các hợp chất là:
A. −1.
B. −2.
C. −4.
D. −6.
Câu 3: Số oxi hóa của phosphorus trong các ion hay hợp chất P₂O₃; PO₄³⁻; K₂HPO₄; PCl₃ lần lượt là:
A. −3; +5; +5; +3.
B. +3; +5; −5; +3.
C. +3; +5; +5; +3.
D. +3; +5; +5; −3.
Câu 4: Cho các nguyên tố: R (Z = 11); X (Z = 17); Y (Z = 20). Số oxi hoá cao nhất của các nguyên tố trên lần lượt là:
A. +1; +5; +2.
B. +1; +7; +2.
C. +1; +3; +2.
D. +1; +5; +1.
Câu 5: Số oxi hóa của oxi trong các hợp chất HNO₃; H₂O₂; F₂O; KO₂ theo thứ tự là:
A. −2; −1; −2; −0,5.
B. −2; −1; +2; −0,5.
C. −2; +1; +2; +0,5.
D. −2; +1; −2; +0,5.
Việc nắm vững các quy tắc và luyện tập thường xuyên sẽ giúp bạn thành thạo trong việc xác định số oxi hóa, một kỹ năng quan trọng trong hóa học.
