- Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học xảy ra đồng thời quá trình nhường và quá trình nhận electron.

- Dấu hiệu để nhận biết phản ứng oxi hóa – khử là có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử.

- Để lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử, ta áp dụng phương pháp thăng bằng electron. Nguyên tắc của phương pháp như sau:

“Tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận”

a) Số oxi hóa của nguyên tử Fe trong Fe, FeO, Fe₂O₃, Fe(OH)₃, Fe₃O₄ lần lượt là 0, +2, +3, +3, $+\frac{8}{3}$

b) Số oxi hóa của nguyên tử S trong S, H₂S, SO₂, SO₃, H₂SO₄, Na₂SO₃ lần lượt là 0, -2, +4, +6, +6, +4.

1.

Thí nghiệm 1:

Quá trình oxi hóa: Fe ⟶ Fe²⁺ + 2e

Quá trình khử: Cu²⁺ + 2e ⟶ Cu

Thí nghiệm 2:

Quá trình oxi hóa: Fe ⟶ Fe²⁺ + 2e

Quá trình khử: 2H⁺ + 2e ⟶ H₂

2.

Thí nghiệm 1: Chất khử là Fe, chất oxi hóa là CuSO₄.

Thí nghiệm 2: Chất khử là Fe, chất oxi hóa là H₂SO₄.

a) Số oxi hóa của Fe tăng từ +2 lên +3.

Số oxi hóa của O (O₂) giảm từ 0 xuống -2.

b) Quá trình oxi hóa: $\stackrel{+2}{Fe}\to \stackrel{+3}{Fe}+e$

Quá trình khử: $\stackrel{0}{O_2}+4e\to 2\stackrel{-2}{O}$

c)

Phản ứng a) và c) là phản ứng oxi hóa – khử do có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử.

Cân bằng phản ứng a):

Bước 1: ${\stackrel{0}{N}}_2+3{\stackrel{0}{H}}_2\stackrel{t^o,xt}{\to }2\stackrel{-3}{N}{\stackrel{+1}{H}}_3$

Chất khử là H₂, chất oxi hóa là N₂.

Bước 2: Các quá trình oxi hóa, quá trình khử

Bước 3: Xác định hệ số $\left.\begin{array}{l}\stackrel{}{3\times }\\ \stackrel{}{1\times }\end{array}\right|\left|\begin{array}{l}{\stackrel{0}{H}}_2\to 2\stackrel{+1}{H}+2e\\ {\stackrel{0}{N}}_2+6e\to 2\stackrel{-3}{N}\end{array}\right.$

Bước 4:

N₂ + 3H_{2 $\stackrel{t^o,xt,P}{\to }$}  2NH₃

Cân bằng phản ứng c):

Bước 1: $\stackrel{0}{C}+\stackrel{+4}{C}{O}_2\stackrel{t^o}{\to } \stackrel{+2}{C}O$

Chất khử là C, chất oxi hóa là CO₂.

Bước 2: Các quá trình oxi hóa, quá trình khử

$\begin{array}{l}\stackrel{0}{C}\to \stackrel{+2}{C}+2e\\ \stackrel{+4}{C}+2e\to \stackrel{+2}{C}\end{array}$

Bước 3: Xác định hệ số$\left.\begin{array}{l}\stackrel{}{1\times }\\ \stackrel{}{1\times }\end{array}\right|\left|\begin{array}{l}\stackrel{0}{C}\to \stackrel{+2}{C}+2e\\ \stackrel{+4}{C}+2e\to \stackrel{+2}{C}\end{array}\right.$

Bước 4: Cân bằng

C + CO₂ $\stackrel{t^o}{\to }$  2CO

Một số phản ứng oxi hóa – khử có lợi trong thực tế:

- Phản ứng đốt cháy nhiên liệu (than đá, khí thiên nhiên, xăng, dầu, …).

- Dùng Cl₂ để khử trùng nước sinh hoạt.

- Sản xuất hóa chất trong công nghiệp, ví dụ sản xuất sulfuric acid từ quặng pyrite.

Một số phản ứng oxi hóa – khử có hại trong thực tế:

- Sự han gỉ kim loại.

- Mưa axit ăn mòn các công trình xây dựng, tượng đài …

1) S + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$  SO₂

2) 4FeS₂ + 11O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$  2Fe₂O₃ + 8SO₂

3) 2SO₂ + O₂ $\stackrel{t^o,xt}{\rightleftarrows }$  2SO₃

4) SO₃ + H₂O ⟶ H₂SO₄

Trong các phản ứng trên, phản ứng (1), (2), (3) là phản ứng oxi hóa khử  do có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử.

${\stackrel{-1}{C}}_2{\stackrel{+1}{H}}_2+{\stackrel{0}{O}}_2\stackrel{t^o}{\to } \stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2+{\stackrel{+1}{H}}_2\stackrel{-2}{O}$

⇒ Chất oxi hóa là O₂, chất khử là C₂H₂.

$\left.\begin{array}{l}\stackrel{}{2\times }\\ \stackrel{}{5\times }\end{array}\right|\left|\begin{array}{l}2\stackrel{-1}{C}\to 2\stackrel{+4}{C}+10e\\ {\stackrel{0}{O}}_2+4e\to 2\stackrel{-2}{O}\end{array}\right.$

⇒ 2C₂H₂ + 5O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$  4CO₂ + 2H₂O

- Các phản ứng oxi hóa – khử xảy ra phổ biến trong thực tiễn: sự cháy, sự han gỉ của kim loại, sản xuất hóa chất, chuyển hóa nitrogen trong tự nhiên, …

Ví dụ 1: Quá trình đốt cháy carbon trong than đá

C + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$  CO₂

Ví dụ 2: Quá trình đốt cháy butane trong khí gas

2C₄H₁₀ + 13O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$  8CO₂ + 10H₂O

Ví dụ 3: Trong không khí ẩm, các vật dụng bằng thép bị oxi hóa tạo gỉ sắt.

4Fe + 3O₂ + xH₂O ⟶ 2Fe₂O₃.xH₂O