A. Tổng Quan về Số Oxi Hóa
Số oxi hóa là một khái niệm quan trọng trong hóa học, đặc biệt khi nghiên cứu về các phản ứng oxi hóa khử. Nó cho biết khả năng một nguyên tử mất hoặc nhận electron trong quá trình hình thành liên kết hóa học. Việc xác định đúng Số Oxi Hóa Của Các Nguyên Tố là chìa khóa để hiểu và dự đoán các phản ứng hóa học.
1. Các Quy Tắc Xác Định Số Oxi Hóa
Để xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong hợp chất, 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) là +1 (trừ các hydride kim loại như NaH, CaH₂, trong đó H có số oxi hóa là -1).
- Số oxi hóa của oxi (O) là -2 (trừ một số trường hợp như H₂O₂, F₂O, trong đó oxi có số oxi hóa lần lượt là -1 và +2).
-
Quy tắc 3: Tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tố trong một phân tử bằng 0. Điều này rất hữu ích để xác định số oxi hóa của một nguyên tố khi biết số oxi hóa của các nguyên tố còn lại.
-
Quy tắc 4: Trong 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.
- Ví dụ: Na⁺, Zn²⁺, S²⁻, Cl⁻ có số oxi hóa lần lượt là +1, +2, -2, -1.
2. Lưu Ý Quan Trọng
- Cách biểu diễn: Số oxi hóa được viết bằng dấu trước, số sau (+2, -1), trong khi điện tích ion được viết ngược lại (2+, 1-).
- Kim loại điển hình: Kim loại kiềm (nhóm IA), kiềm thổ (nhóm IIA) và nhôm (Al) luôn có số oxi hóa lần lượt là +1, +2 và +3 trong các hợp chất.
B. Ví Dụ Minh Họa
Ví dụ 1: Xác định số oxi hóa của lưu huỳnh (S) trong axit sulfuric (H₂SO₄).
Giải:
Gọi số oxi hóa của S là x. Theo quy tắc 3, ta có:
2(+1) + x + 4(-2) = 0
=> 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⁻).
Giải:
Gọi số oxi hóa của Mn là x. Theo quy tắc 4, ta có:
x + 4(-2) = -1
=> 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⁺.
Giải:
| Ion | Na⁺ | Cu²⁺ | Fe²⁺ | Fe³⁺ | Al³⁺ |
|---|---|---|---|---|---|
| Số oxi hóa | +1 | +2 | +2 | +3 | +3 |
Lưu ý: Trong ion đơn nguyên tử, số oxi hóa bằng điện tích của ion.
C. Bài Tập Trắc Nghiệm
Câu 1: Cho các hợp chất: NH₃, NO₂, N₂O, NO, N₂. Thứ tự giảm dần số oxi hóa của nitơ (N) là:
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:
Đáp án: C
Số oxi hóa của N trong các hợp chất NH₃, NO₂, N₂O, NO, N₂ lần lượt là: -3, +4, +1, +2, 0. Vậy, thứ tự giảm dần là: NO₂ > NO > N₂O > N₂ > NH₃
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:
Đáp án: 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:
Đáp án: 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:
Đáp án: D
Số oxi hóa của MnO₄⁻, SO₄²⁻, NH₄⁺, ClO₃⁻ lần lượt là: +7, +6, -3, +5.
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:
Đáp án: A
Áp dụng quy tắc xác định số oxi hóa.
D. 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
