Giáo án Bài 16. Ôn tập chương 4

Huy động kiến thức nền về số oxi hoá và phản ứng oxi hoá – khử, xác định nhiệm vụ ôn tập cả chương 4.

GV chiếu 3 nhận định ngắn, HS giơ thẻ Đ/S và giải thích ngắn gọn:

• Nhận định 1: Phản ứng trung hoà acid – base luôn là phản ứng oxi hoá – khử.
• Nhận định 2: Số oxi hoá của Cl trong $\mathrm{Cl_2}$ bằng 0.
• Nhận định 3: Trong $\mathrm{Zn+Cu^{2+}\rightarrow Zn^{2+}+Cu}$, Zn là chất khử.
  Sau đó GV nêu nhiệm vụ của tiết học: hệ thống hoá kiến thức chương 4 theo trình tự xác định số oxi hoá – nhận diện nguyên tố tăng/giảm – viết quá trình electron – cân bằng – kiểm tra.

Đáp án dự kiến:

• Nhận định 1: S, vì phản ứng trung hoà giữ nguyên số oxi hoá của các nguyên tố (ví dụ $\mathrm{HCl+NaOH\rightarrow NaCl+H_2O}$).
• Nhận định 2: Đ, vì Cl trong đơn chất có số oxi hoá 0.
• Nhận định 3: Đ, vì Zn tăng số oxi hoá từ 0 lên +2 nên là chất khử.
  HS ghi nhiệm vụ tiết học và trình tự ôn tập vào vở.

Hệ thống hoá quy tắc xác định số oxi hoá, khái niệm chất oxi hoá, chất khử, quá trình oxi hoá, quá trình khử; nhận biết được ngoại lệ với hydride kim loại và trường hợp một chất vừa tăng vừa giảm số oxi hoá.

HS làm việc nhóm 4 theo khăn trải bàn, hoàn thành Phiếu học tập số 1. Nhiệm vụ gồm:

• Xác định số oxi hoá của N trong $\mathrm{NO_3^-}$, H trong $\mathrm{NaH}$, O trong $\mathrm{OF_2}$ và giải thích từng bước.
• Nêu lại quy tắc: tổng số oxi hoá trong phân tử trung hoà bằng 0, trong ion bằng điện tích ion; đơn chất có số oxi hoá 0; F luôn có số oxi hoá −1 trong hợp chất.
• Với phản ứng $\mathrm{Zn+Cu^{2+}\rightarrow Zn^{2+}+Cu}$, chỉ ra nguyên tố tăng số oxi hoá, nguyên tố giảm số oxi hoá, chất khử, chất oxi hoá, quá trình oxi hoá, quá trình khử.
• Giải thích vì sao phản ứng trung hoà $\mathrm{HCl+NaOH\rightarrow NaCl+H_2O}$ không phải phản ứng oxi hoá – khử.
  GV đặt câu hỏi dẫn dắt: “Vì sao trong $\mathrm{NaH}$ hydrogen lại mang số oxi hoá −1 mà không phải +1?”

Kết quả trên Phiếu học tập số 1:

• Số oxi hoá của N trong $\mathrm{NO_3^-}$: $x+3(-2)=-1$, suy ra $x=+5$.
• Số oxi hoá của H trong $\mathrm{NaH}$: Na có +1 nên H có −1 (hydride kim loại là ngoại lệ).
• Số oxi hoá của O trong $\mathrm{OF_2}$: F có −1 nên $x+2(-1)=0$, suy ra $x=+2$.
• Trong $\mathrm{Zn+Cu^{2+}\rightarrow Zn^{2+}+Cu}$: Zn tăng từ 0 lên +2 (quá trình oxi hoá, Zn là chất khử); Cu giảm từ +2 xuống 0 (quá trình khử, $\mathrm{Cu^{2+}}$ là chất oxi hoá).
• Phản ứng trung hoà không có nguyên tố nào đổi số oxi hoá nên không phải phản ứng oxi hoá – khử.
  Kiến thức HS rút ra: Phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá; chất khử nhường electron, số oxi hoá tăng; chất oxi hoá nhận electron, số oxi hoá giảm.

Hệ thống hoá các bước cân bằng phương trình oxi hoá – khử bằng phương pháp thăng bằng electron; vận dụng bảo toàn electron để tính số mol electron và sản phẩm; nhận biết phản ứng tự oxi hoá – tự khử.

HS làm việc theo cặp đôi, phân tích hai phương trình trên bảng phụ:

• Phương trình 1: $\mathrm{2Mg+O_2\rightarrow 2MgO}$. Yêu cầu: xác định số oxi hoá, viết quá trình electron, tính số mol electron do 2 mol Mg nhường.
• Phương trình 2: $\mathrm{Cl_2+2OH^-\rightarrow Cl^-+ClO^-+H_2O}$. Yêu cầu: chỉ ra Cl vừa giảm (0 → −1) vừa tăng (0 → +1), giải thích vì sao đây là phản ứng tự oxi hoá – tự khử.
• Tình huống: 0,10 mol Zn phản ứng hết theo $\mathrm{Zn+Cu^{2+}\rightarrow Zn^{2+}+Cu}$. Tính số mol electron trao đổi và số mol Cu tạo thành. GV nhắc: không nhân số mol Cu với hệ số electron.
  HS hoàn thành Phiếu học tập số 2 (phần Cân bằng và tính toán).

Kết quả trên Phiếu học tập số 2:

• Phương trình 1: Mg⁰ → Mg²⁺ + 2e (mỗi Mg nhường 2e); O₂⁰ + 4e → 2O²⁻ (mỗi O₂ nhận 4e). Số electron nhường bằng số electron nhận nên phương trình đã cân bằng với hệ số 2, 1, 2. Hai mol Mg nhường 4 mol electron.
• Phương trình 2: Cl⁰ + 1e → Cl⁻ (giảm) và Cl⁰ → Cl⁺¹ + 1e (tăng). Một nguyên tử Cl₂ vừa là chất oxi hoá vừa là chất khử nên phản ứng là tự oxi hoá – tự khử.
• Zn: 0,10 mol Zn nhường $0{,}10 \times 2 = 0{,}20$ mol electron. Theo tỉ lệ Zn : Cu = 1 : 1 nên tạo ra 0,10 mol Cu, không phải 0,20 mol.
  Kiến thức HS rút ra: Khi cân bằng, tổng electron nhường bằng tổng electron nhận; hệ số được tính theo bảo toàn electron, còn chỉ số trong công thức không được thay đổi.

Củng cố kiến thức về ngoại lệ số oxi hoá, phân biệt phản ứng redox và không redox, cách sửa phương trình và lập luận redox.

HS làm cá nhân Phiếu học tập số 2 (phần Luyện tập), sau đó đối chiếu theo nhóm đôi. Đề gồm 4 câu:

• Câu 1: Phản ứng nào không đổi số oxi hoá? A. $\mathrm{2Mg+O_2\rightarrow 2MgO}$; B. $\mathrm{2H_2+O_2\rightarrow 2H_2O}$; C. $\mathrm{Zn+Cu^{2+}\rightarrow Zn^{2+}+Cu}$; D. $\mathrm{HCl+NaOH\rightarrow NaCl+H_2O}$.
• Câu 2: Trong $\mathrm{Cl_2+2OH^-\rightarrow Cl^-+ClO^-+H_2O}$, nhận định nào đúng? A. Cl chỉ giảm số oxi hoá; B. Cl chỉ tăng số oxi hoá; C. Không có số oxi hoá thay đổi; D. $\mathrm{Cl_2}$ vừa là chất oxi hoá vừa là chất khử.
• Câu 3: Cách sửa phương trình chưa cân bằng nào đúng? A. Cân bằng electron nhưng bỏ qua nguyên tố; B. Xoá điện tích ion; C. Đổi $\mathrm{Fe_2O_3}$ thành $\mathrm{FeO_3}$ để đủ oxygen; D. Thay hệ số trước chất, không tuỳ tiện đổi chỉ số công thức.
• Câu 4: Kiểm tra lập luận redox (Đúng/Sai): a) Một quá trình khử có số oxi hoá giảm; b) Một phản ứng có electron nhường khác electron nhận vẫn cân bằng; c) Trong đơn chất $\mathrm{Cl_2}$, Cl có số oxi hoá 0; d) Số oxi hoá quy ước luôn là điện tích thật của nguyên tử trong phân tử.
  GV dùng học liệu NeoEdu để chiếu đáp án kiểm tra nhanh sau khi các nhóm đã thống nhất.

Đáp án và giải thích:

• Câu 1: D. Phản ứng trung hoà giữ nguyên số oxi hoá của các nguyên tố.
• Câu 2: D. Một phần Cl⁰ giảm xuống −1, một phần tăng lên +1.
• Câu 3: D. Chỉ số xác định chất; hệ số dùng để bảo toàn electron và nguyên tố.
• Câu 4: a) Đúng (quá trình khử là quá trình số oxi hoá giảm). b) Sai (bảo toàn electron là bắt buộc, electron nhường phải bằng electron nhận). c) Đúng (đơn chất có số oxi hoá 0). d) Sai (số oxi hoá là quy ước, không phải điện tích thật trong liên kết cộng hoá trị).
  Kiến thức HS củng cố: Phản ứng redox cần có sự thay đổi số oxi hoá; cân bằng phương trình không được đổi chỉ số công thức.

Vận dụng kiến thức chương 4 để nhận diện và phân tích phản ứng oxi hoá – khử gắn với hiện tượng thực tế, từ đó rút ra kĩ năng phân tích phương trình hoá học.

GV nêu tình huống: Khi đốt cháy dải magnesium trong không khí, dải kim loại cháy sáng và tạo thành chất rắn trắng; khi đốt khí hydrogen trong không khí, nhiệt được toả ra và tạo nước. HS làm việc cá nhân hoặc theo nhóm đôi, trả lời:

• Hai phản ứng $\mathrm{2Mg+O_2\rightarrow 2MgO}$ và $\mathrm{2H_2+O_2\rightarrow 2H_2O}$ có phải phản ứng oxi hoá – khử không? Vì sao?
• Chất nào là chất khử, chất nào là chất oxi hoá trong mỗi phản ứng?
• Vì sao có thể kết luận nhiệt toả ra trong phản ứng không đủ để xác định phản ứng là redox?
  GV giao thêm nhiệm vụ về nhà: viết sơ đồ tư duy tóm tắt chương 4.

Đáp án dự kiến:

• Cả hai phản ứng đều là phản ứng oxi hoá – khử vì Mg và H₂ có số oxi hoá tăng (0 → +2 và 0 → +1), O₂ có số oxi hoá giảm (0 → −2).
• Trong phản ứng 1: Mg là chất khử, O₂ là chất oxi hoá. Trong phản ứng 2: H₂ là chất khử, O₂ là chất oxi hoá.
• Nhiệt toả ra không đủ để kết luận vì phản ứng toả nhiệt có thể không có sự thay đổi số oxi hoá (ví dụ phản ứng trung hoà). Phải kiểm tra số oxi hoá của các nguyên tố.
  Kiến thức HS rút ra: Muốn xác định phản ứng có phải redox hay không, cần kiểm tra sự thay đổi số oxi hoá, không dựa vào hiện tượng bên ngoài.