Tổng hợp Lý thuyết Hóa học 10 HKII - CHƯƠNG 4 - 5 (hay, chi tiết) | Kiến thức trọng tâm Hóa học 10
Chương 4: Phản ứng oxi hóa – khử
Bài 12: Phản ứng oxi hóa – khử và ứng dụng trong cuộc sống
I. Số oxi hóa
1. Tìm hiểu về số oxi hóa
- Số oxi hóa là đại lượng quan trọng trong việc nghiên cứu các phản ứng có sự chuyển dịch electron.
- Số oxi hóa của một nguyên tử trong phân tử là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó nếu giả định cặp electron chung thuộc hẳn về nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện lớn hơn.
- Cách biểu diễn số oxi hóa: Số oxi hóa được đặt ở phía trên kí hiệu nguyên tố.
+ Số oxi hóa → ± n
+ Kí hiệu Nguyên tố → X
2. Xác định số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố trong hợp chất
Số oxi hóa của nguyên tử một nguyên tố là một số đại số được gán cho nguyên tử của nguyên tố đó và thường được xác định theo các quy tắc sau:
- Quy tắc 1: Số oxi hóa của nguyên tử trong các đơn chất bằng 0.
Ví dụ: 
- Quy tắc 2: Trong một phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng 0.
Ví dụ: Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử NH3 là: (-3) × 1 + 3 × (+1) = 0.
- Quy tắc 3: Trong các ion, số oxi hóa của nguyên tử (đối với ion đơn nguyên tử) hay tổng số oxi hóa các nguyên tử (đối với các ion đa nguyên tử) bằng điện tích của ion đó.
Ví dụ: Số oxi hóa của nguyên tử Na trong ion Na+ là +1.
- Quy tắc 4: Trong đa số các hợp chất, số oxi hóa của hydrogen là +1, trừ các hydride kim loại như NaH, CaH2 …. Số oxi hóa của oxygen bằng -2, trừ OF2 và các peroxide; superoxide (như H2O2; Na2O2; KO2 …). Kim loại kiềm (nhóm IA) luôn có số oxi hóa + 1; kim loại kiềm thổ (nhóm IIA) có số oxi hóa +2. Nhôm có số oxi hóa +3. Số oxi hóa của các nguyên tử nguyên tố fluorine trong các hợp chất bằng -1.
II. Phản ứng oxi hóa – khử
- Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học trong đó có sự chuyển dịch electron giữa các chất phản ứng hay phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tử trong phân tử.
- Chất khử (hay chất bị oxi hóa) là chất nhường electron hay chất có số oxi hóa tăng lên sau phản ứng.
- Chất oxi hóa (hay chất bị khử) là chất nhận electron hay chất có số oxi hóa giảm xuống sau phản ứng.
- Quá trình oxi hóa (sự oxi hóa) là quá trình nhường electron.
- Quá trình khử (sự khử) là quá trình nhận electron.
- Trong phản ứng oxi hóa – khử luôn xảy ra đồng thời sự oxi hóa và sự khử.
Ví dụ: Zn phản ứng với dung dịch CuSO4 theo phương trình hóa học sau:
+ Zn nhường electron nên là chất khử.
+ Ion Cu2+ nhận electron nên là chất oxi hóa.
+ Quá trình Zn nhường electron là quá trình oxi hóa:
+ Quá trình Cu2+ nhận electron là quá trình khử:
Chú ý:
+ Chất oxi hóa mạnh thường là các hợp chất chứa nguyên tử của các nguyên tố có số oxi hóa cao hoặc đơn chất của các nguyên tố có độ âm điện lớn.
+ Chất khử mạnh thường là các hợp chất chứa nguyên tử của các nguyên tố có số oxi hóa thấp hoặc đơn chất kim loại.
+ Chất chứa nguyên tử của nguyên tố có số oxi hóa trung gian thì tùy thuộc vào điều kiện phản ứng (tác nhân và môi trường) mà thể hiện tính khử hoặc tính oxi hóa hoặc cả hai (vừa tính oxi hóa, vừa tính khử hay tự oxi hóa – khử).
III. Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử
- Có nhiều phương pháp lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử. Phương pháp thông dụng hiện nay là thăng bằng electron.
- Nguyên tắc: Tổng số electron chất khử nhường = Tổng số electron chất oxi hóa nhận.
- Các bước lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa - khử theo phương pháp thăng bằng electron:
+ Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa trong phản ứng, từ đó xác định chất oxi hóa, chất khử.
+ Bước 2: Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử.
+ Bước 3: Xác định (và nhân) hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.
+ Bước 4: Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng số lượng nguyên tử các nguyên tố còn lại.
Ví dụ: Lập phương trình hóa học của phản ứng Fe2O3 + CO → Fe + CO2 theo phương pháp thăng bằng electron.
Bước 1:
Chất oxi hóa là Fe2O3; chất khử là CO.
Bước 2:
Quá trình khử:
Quá trình oxi hóa:
Bước 3:
Bước 4:
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
IV. Ý nghĩa của phản ứng oxi hóa – khử
- 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 nặng; sản xuất các hóa chất cơ bản; sản xuất phân bón; thuốc bảo vệ thực vật; dược phẩm …
Chương 5: Năng lượng hóa học
Bài 13: Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học
I. Phản ứng tỏa nhiệt
- Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng có sự giải phóng nhiệt năng ra môi trường.
- Ví dụ:
Trong ngành đường sắt, phương pháp hàn nhiệt nhôm dùng để hàn đường ray. Hỗn hợp iron (III) oxide và bột nhôm được đốt cháy. Phản ứng nhiệt nhôm tỏa nhiệt rất lớn (trên 2500oC), làm nóng chảy hỗn hợp và sắt sinh ra từ phản ứng lấp đầy khe hở.
II. Phản ứng thu nhiệt
- Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hóa học trong đó có sự hấp thụ nhiệt năng từ môi trường.
- Ví dụ: Phản ứng nhiệt phân potassium chlorate là phản ứng thu nhiệt:
III. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng
1. Biến thiên enthalpy của phản ứng
- Biến thiên enthalpy của phản ứng (hay nhiệt phản ứng) được kí hiệu là ∆rH, thường tính theo đơn vị kJ hoặc kcal.
- Biến thiên enthalpy của phản ứng là nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của một phản ứng hóa học trong quá trình đẳng áp (áp suất không đổi).
- Biến thiên enthalpy chuẩn (hay nhiệt phản ứng chuẩn) của một phản ứng hóa học, được kí hiệu 
, là nhiệt kèm theo phản ứng đó trong điều kiện chuẩn.
- Chú ý: Điều kiện chuẩn: áp suất 1 bar (đối với chất khí), nồng độ 1 mol/ L (đối với chất tan trong dung dịch) và thường chọn nhiệt độ 25oC (hay 298K).
2. Phương trình nhiệt hóa học
- Phương trình nhiệt hóa học là phương trình phản ứng hóa học có kèm theo nhiệt phản ứng và trạng thái của các chất đầu (cđ) và sản phẩm (sp).
+ Ví dụ 1:
+ Ví dụ 2:
- Chú ý:
+ Phản ứng thu nhiệt (hệ nhận nhiệt của môi trường) thì > 0
Như vậy phản ứng ở ví dụ 1 là phản ứng thu nhiệt.
+ Phản ứng tỏa nhiệt (hệ tỏa nhiệt ra môi trường) thì < 0
Như vậy phản ứng ở ví dụ 2 là phản ứng tỏa nhiệt.
IV. Enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành)
- Enthalpy tạo thành (hay nhiệt tạo thành) được kí hiệu bằng ∆fH, thường được tính theo đơn vị kJ/ mol hoặc kcal/ mol.
- Enthalpy tạo thành của một chất là nhiệt kèm theo phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền nhất.
- Enthalpy tạo thành trong điều kiện chuẩn được gọi là enthalpy tạo thành chuẩn (hay nhiệt tạo thành chuẩn) và được kí hiệu là 
.
Chú ý:
1. của đơn chất bền nhất bằng 0 (xét ở điều kiện chuẩn).
2. < 0, chất bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó.
3. > 0, chất kém bền hơn mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó.
V. Ý nghĩa của dấu và giá trị
- Phản ứng tỏa nhiệt:
- Phản ứng thu nhiệt:
- Thường các phản ứng có < 0 thì xảy ra thuận lợi.
Ví dụ:
Phản ứng nhiệt phân CaCO3
Phản ứng có > 0 nên xảy ra không thuận lợi, thực tế phản ứng nung vôi cần cung cấp nhiệt liên tục, nếu dừng cung cấp nhiệt phản ứng sẽ không tiếp diễn.
Bài 14: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học
I. Xác định biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết
- Phản ứng hóa học xảy ra khi có sự phá vỡ các liên kết hóa học của chất đầu (cđ) và hình thành các liên kết hóa học của sản phẩm (sp). Sự phá vỡ các liên kết cần cung cấp năng lượng, sự hình thành các liên kết lại giải phóng năng lượng.
- Cho phản ứng tổng quát ở điều kiện chuẩn:
aA (g) + bB (g) → mM (g) + nN (g)
Tính của phản ứng khi biết các giá trị năng lượng liên kết (Eb) theo công thức:
Hay tổng quát: 
Với ∑Eb (cđ); ∑Eb (sp): tổng năng lượng liên kết trong phân tử chất đầu và sản phẩm của phản ứng.
- Ví dụ: Dựa vào bảng năng lượng liên kết (phía trên) tính biến thiên enthalpy của phản ứng: H2 (g) + Cl2 (g) → 2HCl (g)
Chú ý: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết được áp dụng cho phản ứng trong đó các chất đều có liên kết cộng hóa trị ở thể khí khi biết giá trị năng lượng liên kết của tất cả các chất trong phản ứng.
II. Xác định biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào enthalpy tạo thành
- Cho phương trình hóa học tổng quát: aA + bB → mM + nN
Có thể tính được biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học () khi biết các giá trị của tất cả các chất đầu và sản phẩm theo công thức sau:
- Tổng quát: 
Với 
: tổng enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn tương ứng của sản phẩm và chất đầu của phản ứng.
Kết luận
Trên đây là tổng hợp các Lý thuyết Hóa học hk2, Các bạn có thể tham khảo và ôn tập cho các kỳ thi sắp tới. Hy vọng rằng bài viết này của Điểm 10+ sẽ hữu ích đối với bạn.
Tham khảo KHÓA HỌC HÓA HỌC 10: TẠI ĐÂY
