Công thức xác định số oxi hóa | Lý thuyết, công thức, các dạng bài tập và cách giải

Công thức xác định số oxi hóa

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu phản ứng oxi hóa – khử, người ta dùng số oxi hóa. Vậy số oxi hóa được xác định như thế nào? Bài viết sau đây sẽ các giúp các em tìm hiểu vấn đề này.

1. Cách xác định số oxi hóa

a) Cách biểu diễn

- Số oxi hóa được viết bằng chữ số thường, dấu đặt phía trước và được đặt trên kí hiệu nguyên tố.

- Để biểu diễn số oxi hóa thì viết dấu trước - số sau.

b) Cách xác định: Dựa trên 4 quy tắc

Quy tắc 1: Trong đơn chất số oxi hóa của các nguyên tố bằng 0.

Quy tắc 4: Trong hầu hết các hợp chất:

- Số oxi hóa của H là +1 (trừ hiđrua kim loại NaH, CaH₂, thì H có số oxi hóa –1).

- Số oxi hóa của O là -2 (trừ F₂O có số oxi hóa +2; và peoxit H₂O₂, Na₂O₂ số oxi hóa là –1)

Quy tắc 2: Trong 1 phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tố nhân với số nguyên tử của từng nguyên tố bằng 0

  x.1 + (+1).3 = 0    → x = -3

   (+1).2 + x.1 + (-2).4 = 0  → x = +6

Quy tắc 3: 

- Trong ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của các nguyên tố bằng điện tích của ion đó.

VD: Số oxi hóa của các nguyên tố ở các ion Fe²⁺; Cl^-; S^2-; Al³⁺ lần lượt bằng +2; -1; -2; +3.

- Trong ion đa nguyên tử, tổng số số oxi hóa của các nguyên tố nhân với số nguyên tử của từng nguyên tố bằng điện tích của ion

 x.1 + (-2).4 = -2        → x = +6

    x.1 + (+1).4 = +1       → x = -3

Lưu ý: Ở đây tác giả đảo lại thứ tự các quy tắc so với SGK để thuận tiện cho việc lấy ví dụ cho người đọc dễ hình dung.

Ví dụ: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử nguyên tố S, N, Cl trong các chất và ion sau:

Na₂SO₄; NO₃^-  ; HClO

Hướng dẫn giải:

+) Na₂SO₄

Na⁺ có số oxi hóa = +1 (quy tắc 3)

Số oxi hóa của oxi là -2 (quy tắc 4)

Gọi số oxi hóa của S trong Na₂SO₄ là x

 (+1).2 + x.1 + (-2).4 = 0   → x = +6     (quy tắc 2)

Vậy số oxi hóa của S trong Na₂SO₄ là +6

+) NO₃^-  

Số oxi hóa của oxi là -2 (quy tắc 4)

Gọi số oxi hóa của N trong là x

   x.1 + (-2).3 = -1     → x = +5    (quy tắc 3)

Vậy số oxi hóa của N trong là +5

+) HClO

Số oxi hóa của O là -2 (quy tắc 4)

Số oxi hóa của H là +1 (quy tắc 4)

Gọi số oxi hóa của Cl trong HClO là x

        (+1).1 + x + (-2).1 = 0     → x = +1

Vậy số oxi hóa của Cl trong HClO là +1

2. Bạn nên biết

- Số oxi hóa là điện tích của nguyên tử (điện tích hình thức) trong phân tử nếu giả định rằng các cặp electron chung coi như lệch hẳn về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.

- Đối với ion, số oxi hóa bằng chính số điện tích của ion. Quy tắc này áp dụng với cả ion tự do và ion trong các hợp chất.

VD: ion Cl^- có số oxi hóa = -1; 

ion Na⁺ có số oxi hóa = +1

→  Trong hợp chất NaCl thì Cl vẫn có số oxi hóa là -1và Na vẫn có số oxi hóa là +1.

3. Mở rộng

Dựa vào sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử trong phản ứng oxi hóa - khử mà ta xác định được sự cho nhận electron.

a) Phản ứng oxi hóa khử:

- Khái niệm: Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học trong đó có sự chuyển electron giữa các chất phản ứng.

- Dấu hiệu nhận biết: Phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của một nguyên tố.

b) Chất khử, chất oxi hóa

- Chất khử (chất bị oxi hóa): là chất nhường electron.

Dấu hiệu: Số oxi hóa tăng sau phản ứng 

- Chất oxi hóa (chất bị khử): Là chất thu electron.

Dấu hiệu: Số oxi hóa giảm sau phản ứng

c) Sự khử, sự oxi hóa

- Sự khử (quá trình khử): là quá trình thu electron

Dấu hiệu: Quá trình làm giảm số oxi hóa.

- Sự oxi hóa: là quá trình nhường electron

Dấu hiệu: Quá trình làm tăng số oxi hóa.

VD:   

Số oxi hóa của Fe giảm từ +3 về 0 → Fe⁺³ là chất oxi hóa

Số oxi hóa của C tăng từ +2 lên +4 → C⁺² là chất khử

Quá trình khử  Fe⁺³ + 3e -> Fe⁰

Quá trình oxi hóa C⁺²  -> C⁺⁴  + 2e 

4. Bài tập minh họa

Câu 1: Số oxi hóa của Mn trong hợp chất KMnO₄ :

A. + 1                    

B. + 7                    

C. -7                      

D. -1

Hướng dẫn giải:

Số oxi hóa của O là -2 (quy tắc 4)

K⁺ có số oxi hóa = +1 (quy tắc 3)

Gọi số oxi hóa của Mn trong KMnO₄ là x

               (+1).1 + x.1 + (-2).4 = 0            → x = +7

Vậy số oxi hóa của Mn trong KMnO₄ là +7

Câu 2: Trong hợp chất NaCl và Na₂S, clo và lưu huỳnh có số oxi hóa lần lượt bằng

A. -1 và -2.

B. +1 và -2.

C. +1 và +2.

D. -1 và +2

Hướng dẫn giải:

+) NaCl 

ion Cl^- có số oxi hóa = -1; 

ion Na⁺ có số oxi hóa = +1

+) Na₂S

ion Na⁺ có số oxi hóa = +1

ion S^2- có số oxi hóa = -2

Câu 3: Trong phản ứng: 3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO

NO₂ đóng vai trò

A. là chất oxi hóa.

B. là chất khử.

C. là chất oxi hóa, nhưng đồng thời cũng là chất khử,

D. không là chất oxi hóa và cũng không là chất khử

Hướng dẫn giải:

- Xác định số oxi hóa của các nguyên tố có mặt trong phương trình phản ứng

- Ta thấy số oxi hóa của N trong NO₂ là +4

 tăng lên +5 trong HNO₃

 giảm về -2 trong NO

→ NO₂ là chất oxi hóa, đồng thời là chất khử.

Xem thêm các dạng bài tập và công thức Hoá học lớp 10 hay, chi tiết khác:

Công thức bảo toàn electron

50 bài tập về tính chất hóa học, phương pháp điều chế Halogen

50 bài tập về cách nhận biết, tách chất Nhóm Halogen

Các dạng bài toán cách hoàn thành phương trình hóa học về Halogen

Các dạng bài toán Kim loại tác dụng với Halogen