CHƯƠNG IV.
PHẢN ỨNG HÓA HỌC – PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ –
ĐIỆN PHÂN – TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC

I. PHẢN ỨNG HÓA HỌC

Quá trình biến đổi các chất này thành các chất khác được gọi là phản ứng hoá học.
Trong phản ứng hoá học tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối
lượng các chất tạo thành sau phản ứng.
Các dạng phản ứng hoá học cơ bản:
a) Phản ứng phân tích là phản ứng trong đó một chất bị phân tích thành nhiều chất
mới.
Ví dụ: CaCO
3
= CaO + CO
2
↑
b) Phản ứng kết hợp là phản ứng trong đó hai hay nhiều chất kết hợp với nhau tạo
thành một chất mới.
Ví dụ. BaO + H
2
O = Ba(OH)
2
.
c) Phản ứng thế là phản ứng trong đó nguyên tử của ngyên tố này ở dạng đơn chất
thay thế nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất.
Ví dụ. Zn + H
2
SO
4
loãng = ZnSO

, số oxi hoá của Cl bằng 0.
 Khi tham gia hợp chất, số oxi hoá của một số nguyên tố có trị số không đổi như sau.
+ Kim loại kiềm luôn bằng +1.
+ Kim loại kiềm thổ luôn bằng +2.
+ Oxi (trừ trong peoxit bằng  1) luôn bằng  2.
+ Hiđro (trừ trong hiđrua kim loại bằng  1) luôn bằng  2.
+ Al thường bằng +3.
Chú ý: Dấu của số oxi hoá đặt trước giá trị, còn dấu của ion đặt sau giá trị.
Ví dụ:

2. Định nghĩa phản ứng oxi hóa khử
 Phản ứng oxi hoá - khử là phản ứng trong đó có sự trao đổi e giữa các nguyên tử
hoặc ion của các chất tham gia phản ứng, do đó làm thay đổi số oxi hoá của chúng.
Ví dụ:

 Chất nhường e gọi là chất khử (hay chất bị oxi hoá).
Chất thu e gọi là chất oxi hoá (hay chất bị khử).
 Quá trình kết hợp e vào chất oxi hoá được gọi là sự khử chất oxi hoá

Quá trình tách e khỏi chất khử được gọi là sự oxi hoá chất khử:

3. Cân bằng phương trình phản ứng oxi hoá - khử.
 Nguyên tắc khi cân bằng : Tổng số e mà chất khử cho phải bằng tổng số e mà chất
oxi hoá nhận và số nguyên tử của mỗi nguyên tố được bảo toàn.
 Quá trình cân bằng tiến hành theo các bước:
1) Viết phương trình phản ứng, nếu chưa biết sản phẩm thì phải dựa vào điều kiện cho
ở đề bài để suy luận.
2) Xác định số oxi hoá của các nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Đối với những
nguyên tố có số oxi hoá không thay đổi thì không cần quan tâm.
3) Viết các phương trình e (cho - nhận e).

Phương trình cuối cùng:

Dạng ion:

Chú ý: Đối với những phản ứng tạo nhiều sản phẩm trong đó nguyên tố ở nhiều số oxi
hoá khác nhau, ta có thể viết gộp hoặc viết riêng từng phản ứng đối với từng sản phẩm,
sau đó nhân các phản ứng riêng với hệ số tỷ lệ theo điều kiện đầu bài. Cuối cùng cộng
gộp các phản ứng lại.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng: Giải
Các phản ứng riêng (đã cân bằng theo nguyên tắc trên):

Để có tỷ lệ mol trên, ta nhân phương trình (1) với 9 rồi cộng 2 phương trình lại:

4. Một số dạng phản ứng oxi hoá - khử đặc biệt
1. Phản ứng oxi hoá  khử nội phân tử.
Chất oxi hoá và chất khử là những nguyên tử khác nhau nằm trong cùng một phân tử.
Ví dụ.

2. Phản ứng tự oxi hoá - tự khử
Chất oxi hoá và chất khử cùng là một loại nguyên tử trong hợp chất.
Ví dụ: Trong phản ứng. c) Phản ứng có 3 nguyên tố thay đổi số oxi hoá.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng sau theo phương pháp cân bằng e
Phương trình điện phân NaCl nóng chảy:

2. Điện phân hợp chất nóng chảy.
Ở trạng thái nóng chảy, các tinh thể chất điện phân bị phá vỡ thành các ion chuyển
động hỗn loạn. Khi có dòng điện một chiều chạy qua, ion dương chạy về catôt và bị khử
ở đó, ion âm chạy về anôt và bị oxi hoá ở đó.
Ví dụ: Điện phân KOH nóng chảy.

Phương trình điện phân

Điện phân nóng chảy xảy ra ở nhiệt độ cao nên có thể xảy ra phản ứng phụ giữa sản
phẩm điện phân (O
2
, Cl
2
) và điện cực (anôt) thường làm bằng than chì. Ví dụ: điện phân
Al
2
O
3
nóng chảy (có pha thêm criolit 3NaF.AlF
3
) ở 1000
o
C

Phương trình điện phân

Phản ứng phụ:


+
của dd
 Khó khử nhất là các ion kim loại mạnh, kể từ Al, về phía đầu dãy thế điện hoá.
(Al
3+
, Mg
2+
, Ca
2+
, Na
+
, …). Những ion này thực tế không bao giờ bị khử khi điện phân
trong dd.
c) Thứ tự oxi hoá ở canôt
Nói chung ion hoặc phân tử nào có tính khử mạnh thì càng dễ bị oxi hoá. Có thể áp
dụng kinh nghiệm sau:
 Dễ bị oxi hoá nhất là bản thân các kim loại dùng làm anôt. Trừ trường hợp anôt trơ
(không bị ăn mòn) làm bằng Pt, hay than chì (C).
 Sau đó đến các ion gốc axit không có oxi: I

, Br

, Cl

, …
 Rồi đến ion OH

của nước hoặc của kiềm tan trong dd.
 Khó bị oxi hoá nhất là các anion gốc axit có oxi như , ,… Thực tế các
anion này không bị oxi hoá khi điện phân dd.

tiếp tục điện li, do đó ở khu vực này giàu ion OH

tạo thành (cùng với Na
+
) dd NaOH.
Ở anôt, ion Cl

bị oxi hoá thành Cl
2
. Một phần hoà tan vào dd và một phần khuếch tán
sang catôt, tác dụng với NaOH tạo thành nước Javen:

Vì vậy muốn thu được NaOH phải tránh phản ứng tạo nước Javen bằng cách dùng
màng ngăn bao bọc lấy khu vực anôt để ngăn khí Cl
2
khuếch tán vào dd.
Ví dụ 5: Điện phân dd KNO
3
với anôt bằng Cu.

Khi điện phân, ở khu vực catôt, ion H
+
mất dần, nồng độ OH

tăng dần, dd ở đó có
tính kiềm tăng dần. ở anôt ion Cu
2+
tan vào dd.
Trong dd xảy ra phản ứng.


2
SO
4
trong 1 giờ 20 phút 25 giây.
Giải:
Áp dụng công thức Farađây:
A = 16, n = 2, t = 4825 giây, I = 5;

IV. HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA PHẢN ỨNG
a) Năng lượng liên kết. Năng lượng liên kết là năng lượng được giải phóng khi hình
thành liên kết hoá học từ các nguyên tố cô lập.
Năng lượng liên kết được tính bằng kJ.mol và ký hiệu là E
1k
. Ví dụ năng lượng liên kết
của một số mối liên kết như sau.
H - H Cl - Cl H - Cl
E
1k
= 436 242 432
b) Hiệu ứng nhiệt của phản ứng là nhiệt toả ra hay hấp thụ trong một phản ứng hoá
học. Hiệu ứng nhiệt được tính bằng kJ.mol và ký hiệu là Q.
Khi Q >0: phản ứng toả nhiệt.
Khi Q<0: phản ứng thu nhiệt.
Ví dụ: CaCO
3
= CaO + CO
2
↑ - 186,19kJ.mol.

Phản ứng đốt cháy, phản ứng trung hoà thuộc loại phản ứng toả nhiệt. Phản ứng nhiệt

toả ra 665,25kJ, biết nhiệt tạo thành của Fe
3
O
4
là 1117 kJ.mol, của Al
2
O
3
là 1670
kJ.mol.
Giải:
Tính Q của phản ứng: 3Fe
3
O
4
+ 8Al = 4Al
2
O
3
+ 9Fe (1)

Theo (1), khối lượng hỗn hợp hai chất phản ứng với nhiệt lượng Q là :
3 . 232 + 8 . 27 = 912g
Để tỏa ra lượng nhiệt 665,25 kJ thì khối lượng hỗn hợp cần lấy :

V. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC
a) Định nghĩa: Tốc độ phản ứng là đại lượng biểu thị mức độ nhanh chậm của phản
ứng. Ký hiệu là V
p.ư
.

COOH + CH
3
OH CH
3
COOCH
3
+ H
2
O
 Trong hệ thuận nghịch, khi tốc độ phản ứng thuận (v
t
) bằng tốc độ phản ứng nghịch
(v
n
) thì hệ đạt tới trạng thái cân bằng. Nghĩa là trong hệ, phản ứng thuận và phản ứng
nghịch vẫn xảy ra nhưng nồng độ các chất trong hệ thống không thay đổi. Ta nói hệ ở
trạng thái cân bằng động.
 Trạng thái cân bằng hoá học này sẽ bị phá vỡ khi thay đổi các điều kiện bên ngoài như
nồng độ, nhiệt độ, áp suất (đối với phản ứng của chất khí).
VI. HIỆU SUẤT PHẢN ỨNG
Có phản ứng: A + B = C + D
Tính hiệu suất phản ứng theo sản phẩm C hoặc D:

Trong đó:
q
t
là lượng thực tế tạo thành C hoặc D.
q
lt
là lượng tính theo lý thuyết, nghĩa là lượng C hoặc D tính được với giả thiết hiệu
Cần chú ý phân biệt:
+ Nếu nói "hiệu suất phản ứng crackinh", tức chỉ nói phản ứng (1) và (2) vì phản ứng
(3) không phải phản ứng crackinh.
+ Nếu nói "% butan đã tham gia phản ứng", tức là nói đến cả 3 phản ứng.
+ Nếu nói "% butan bị crackinh thành etilen" tức là chỉ nói phản ứng (2).