- Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học, trong đó có sự chuyển dịch electron giữa các chất phản ứng hay có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tử trong phân tử. Trong phản ứng oxi hóa – khử luôn xảy ra đồng thời quá trình oxi hóa và quá trình khử.

- Vai trò của phản ứng oxi hóa khử trong cuộc sống:

+ Một số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng gắn liền với cuộc sống như sự cháy của than, củi; sự cháy của xăng, dầu trong các động cơ đốt trong; các quá trình điện phân; các phản ứng xảy ra trong pin, ắc quy; …

+ Một số phản ứng oxi hóa – khử là cơ sở của quá trình sản xuất trong các ngành công nghiệp năng; sản xuất các hóa chất cơ bản; sản xuất phân bón; thuốc bảo vệ thực vật; dược phẩm;…

Quá trình nhường electron: Mg → Mg²⁺ + 2e

Quá trình nhận electron: O₂ + 4e → 2O^2-

Giả định nếu cặp electron chung trong hợp chất cộng hóa trị HCl lệch hẳn về phía nguyên tử Cl khi đó có thể coi Cl nhận 1 electron và H nhường 1 electron

⇒ Cl mang điện tích -1 và H mang điện tích +1

Kí hiệu số oxi hóa: Dấu viết trước, số viết sau.

- Các nguyên tử nguyên tố nhóm IA đều có 1 electron lớp ngoài cùng, trong quá trình hình thành liên kết hóa học có xu hướng nhường đi 1 electron này để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm.

⇒ Các nguyên tử trong nhóm IA có số oxi hóa là +1

- Các nguyên tử nguyên tố nhóm IIA đều có 2 electron lớp ngoài cùng, trong quá trình hình thành liên kết hóa học có xu hướng nhường đi 2 electron này để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm.

⇒ Các nguyên tử trong nhóm IIA có số oxi hóa là +2

- Các nguyên tử nguyên tố nhóm IIIA đều có 3 electron lớp ngoài cùng, trong quá trình hình thành liên kết hóa học có xu hướng nhường đi 3 electron này để đạt được cấu hình electron bền vững của khí hiếm.

⇒ Các nguyên tử trong nhóm IIIA có số oxi hóa là +3.

- Số oxi hóa của nguyên tử trong các đơn chất bằng 0

⇒ Số oxi hóa: $\stackrel{0}{Zn};{\stackrel{0}{H}}_2$

- Đối với ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của nguyên tử trong ion bằng điện tích của ion đó.

⇒ Số oxi hóa của nguyên tử Cl, O, S trong Cl^‑, O^2-, S^2- lần lượt bằng -1; -2; -2.

- Đối với ion đa nguyên tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng điện tích của ion đó.

- Trong đa số các hợp chất, số oxi hóa của hydrogen bằng +1, số oxi hóa của oxygen bằng -2.

⇒ Xét ion HSO₄^-

+ Số oxi hóa của H là +1, của O là -2

+ Số oxi hóa của S là x ta có: 1.(+1) + 1.x + 4.(-2) = -1 ⇒ x = +6

- Trong một phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng 0.

- Kim loại kiềm (nhóm IA) luôn có số oxi hóa +1.

⇒ Xét phân tử Na₂S₂O₃

+ Số oxi hóa của Na là +1

+ Số oxi hóa của O là -2

+ Số oxi hóa của S là x ta có: 2.(+1) + 2.x + 3.(-2) = 0 ⇒ x = +2

Xét phân tử KNO₃

+ Số oxi hóa của K là +1

+ Số oxi hóa của O là -2

+ Số oxi hóa của N là x ta có: 1.(+1) + 1.x + 3.(-2) = 0 ⇒ x = +5

Đặt số oxi hóa của Fe là x ta có:

3.x + 4. (-2) = 0 ⇒ x = $\frac{+8}{3}$

Vậy số oxi hóa của Fe trong Fe₃O₄ là $\frac{+8}{3}$

Chất oxi hóa là chất nhận electron ⇒ Số oxi hóa giảm sau phản ứng.

Chất khử là chất nhường electron ⇒ Số oxi hóa tăng sau phản ứng.

Phản ứng (1) và (2) là phản ứng oxi hóa khử vì có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử trước và sau phản ứng.

Phản ứng (3) không phải là phản ứng oxi hóa khử vì không có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử nào trước và sau phản ứng.

- Xét phương trình hóa học: $H_2\stackrel{-2}{S}+{\stackrel{0}{Br}}_2\to 2H\stackrel{-1}{Br}+\stackrel{0}{S}$

Quá trình oxi hóa: $\stackrel{-2}{S}\to \stackrel{0}{S}+2e$

Quá trình khử: ${\stackrel{0}{Br}}_2+2e\to 2\stackrel{-1}{Br}$

- Xét phương trình hóa học: $2K\stackrel{+5}{Cl}{\stackrel{-2}{O}}_3\stackrel{t°}{\to }2K\stackrel{-1}{Cl}+3{\stackrel{0}{O}}_2$

Quá trình oxi hóa: $2\stackrel{-2}{O}\to {\stackrel{0}{O}}_2+4e$

Quá trình khử: $\stackrel{+5}{Cl}+6e\to \stackrel{-1}{Cl}$

Dấu hiệu để nhận biết phản ứng oxi hóa – khử là có sự thay đối số oxi hóa của một số nguyên tử trước và sau phản ứng.

3 ví dụ về phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử:

$2\stackrel{0}{Ag}+{\stackrel{0}{Cl}}_2\to 2\stackrel{+1}{Ag}\stackrel{-1}{Cl}$

${\stackrel{+3}{Fe}}_2{\stackrel{-2}{O}}_3+\stackrel{+2}{3C}\stackrel{-2}{O}\to \stackrel{0}{2Fe}+3\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2$

${\stackrel{0}{Cl}}_2+2NaOH\to Na\stackrel{+1}{Cl}O+Na\stackrel{-1}{Cl}+H_{2}O$

3 ví dụ về phản ứng không có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử

$2\stackrel{+1}{Ag}\stackrel{+5}{N}{\stackrel{-2}{O}}_3+\stackrel{+2}{Ba}{\stackrel{-1}{Cl}}_2\to 2\stackrel{+1}{Ag}\stackrel{-1}{Cl}+\stackrel{+2}{Ba}{\left(\stackrel{+5}{N}{\stackrel{-2}{O}}_3\right)}_2$

$\stackrel{+2}{Ca}\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_3\stackrel{t°}{\to }\stackrel{+2}{Ca}\stackrel{-2}{O}+\stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2$

$\stackrel{+1}{H}\stackrel{-1}{Cl}+\stackrel{+1}{Na}\stackrel{-2}{O}\stackrel{+1}{H}\to \stackrel{+1}{Na}\stackrel{-1}{Cl}+{\stackrel{+1}{H}}_2\stackrel{-2}{O}$

- Phương trình hóa học của phản ứng quang hợp ở cây xanh:

6CO₂ + 6H₂O $\underset{Anhsang}{\overset{Diepluc}{\to }}$ C₆H₁₂O₆ + 6O₂

- Vai trò của phản ứng quang hợp:

+ Điều hòa không khí trên Trái Đất (giảm lượng khí thải carbon dioxide gây hiệu ứng nhà kính, cung cấp oxygen cho hoạt động sống của con người, động vật và thực vật).

+ Tổng hợp chất hữu cơ carbohydrate là nguồn thức ăn cho mọi sinh vật, là nguyên liệu cho công nghiệp và làm ra thuốc chữa bệnh cho con người.

+ Cung cấp năng lượng cho hoạt động sống của sinh vật. Năng lượng trong ánh sáng mặt trời được hấp thụ và chuyển thành hóa năng trong các liên kết hóa học.

Phản ứng của khí carbon monoxide khử iron(III) oxide ở nhiệt độ cao:

CO + Fe₂O₃  $\stackrel{t°}{\to }$ CO₂ + Fe

- Lập phương trình hóa học của phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron:

Bước 1: ${\stackrel{+3}{Fe}}_2{\stackrel{}{O}}_3+\stackrel{+2}{C}\stackrel{}{O}\to \stackrel{0}{Fe}+\stackrel{+4}{C}{\stackrel{}{O}}_2$

Chất khử: CO

Chất oxi hóa: Fe₂O₃

Bước 2:

Quá trình oxi hóa: $\stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+2e$

Quá trình khử: $\stackrel{+3}{Fe}+3e\to \stackrel{0}{Fe}$

Bước 3:

$\begin{array}{c}2\times \\ 3\times \end{array}\left|\begin{array}{l}\stackrel{+3}{Fe}+3e\to \stackrel{0}{Fe}\\ \stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+2e\end{array}\right.$

Bước 4: Fe₂O₃ + 3CO $\stackrel{t°}{\to }$ 2Fe + 3CO₂

Zn + MnO₂ $\stackrel{O{H}^{-}}{\to }$ ZnO + Mn₂O₃

Bước 1: $\stackrel{0}{Zn}+\stackrel{+4}{Mn}{O}_2 \stackrel{O{H}^{-}}{\to }\stackrel{+2}{Zn}O+{\stackrel{+3}{Mn}}_2{O}_3$

Chất khử: Zn

Chất oxi hóa: MnO₂

Bước 2:

Quá trình oxi hóa: $\stackrel{0}{Zn}+2e\to \stackrel{+2}{Zn}$

Quá trình khử: $\stackrel{+4}{Mn}+1e\to \stackrel{+3}{Mn}$

Bước 3:

$\begin{array}{c}1\times \\ 2\times \end{array}\left|\begin{array}{l}\stackrel{0}{Zn}+2e\to \stackrel{+2}{Zn}\\ \stackrel{+4}{Mn}+1e\to \stackrel{+3}{Mn}\end{array}\right.$

Một số phản ứng oxi hóa – khử quan trọng gắn với đời sống hằng ngày:

- Phản ứng đốt than để đun nấu:

C + O₂ $\stackrel{t°}{\to }$ CO₂

- Phản ứng đốt cháy nhiên liệu để chạy động cơ:

C₂H₅OH + 3O₂ $\stackrel{t°}{\to }$ 2CO₂ + 3H₂O

- Phản ứng: 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O. Thường diễn ra trong quá trình điều chế HNO₃

- Phản ứng hô hấp của cơ thể con người:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ $\stackrel{t°}{\to }$ 6CO₂ + 6H₂O

a)

- Xét hợp chất K₂Cr₂O₇:

Đặt số oxi hóa của Cr là x ta có:

2.(+1) + 2.x + 7.(-2) = 0 ⇒ x = +6

Vậy số oxi hóa của Cr trong hợp chất K₂Cr₂O₇ bằng +6.

- Xét hợp chất KMnO₄

Đặt số oxi hóa của Mn là x ta có:

1.(+1) + 1.x + 4.(-2) = 0 ⇒ x = +7

Vậy số oxi hóa của Mn trong hợp chất KMnO₄ bằng +7

- Xét hợp chất KClO₄:

Đặt số oxi hóa của Cl là x ta có:

1.(+1) + 1.x + 4.(-2) = 0 ⇒ x = +7

Vậy số oxi hóa của Cl trong hợp chất KClO₄ bằng +7

- Xét hợp chất NH₄NO₃

Đặt số oxi hóa của N được đánh dấu ∗ là x. Nhóm $N{H}_4^{+}$ có điện tích +1 nên ta có

1.x + 4.(+1) = +1 ⇒ x = -3

Vậy số oxi hóa của nguyên tử N được đánh dấu ∗ là -3

b) - Xét ion $Al{O}_2^{-}$. Đặt số oxi hóa của Al là x ta có:

1.x + 2.(-2) = -1 ⇒ x = +3

Vậy số oxi hóa của Al trong ion $Al{O}_2^{-}$ bằng +3

- Xét ion $P{O}_4^{3-}$. Đặt số oxi hóa của P là x ta có:

1.x + 4.(-2) = -3 ⇒ x = +5

Vậy số oxi hóa của P trong ion $P{O}_4^{3-}$ bằng +5

- Xét ion $Cl{O}_3^{-}$. Đặt số oxi hóa của Cl là x ta có:

1.x + 3.(-2) = -1 ⇒ x = +5

Vậy số oxi hóa của Cl trong ion $Cl{O}_3^{-}$ bằng +5

- Xét ion $S{O}_4^{2-}$. Đặt số oxi hóa của S là x ta có:

1.x + 4.(-2) = -2 ⇒ x = +6

Vậy số oxi hóa của S trong ion $S{O}_4^{2-}$ bằng +6.

- Phản ứng oxi hóa - khử:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

- Phản ứng không phải là oxi hóa khử:

ZnSO₄ + BaCl₂ → ZnCl₂ + BaSO₄↓