Sau khi thi đậu tú tài (tốt nghiệp phổ thông), học sinh không được ghi danh tự do để học đại học ở bất cứ đại học nào trong nước, kể cả công hay tư, mà phải qua một kỳ thi tuyển vào đại học. Để thi tuyển vào các ngành khoa học tự nhiên, thì học sinh phải thi ba môn là toán, lý, hóa hoặc toán, sinh, hóa. Cuộc thi tuyển này khá gay go, tạo căng thẳng, áp lực lớn đối với người học, cũng như phụ huynh, vì tỉ lệ để được vào học ở ĐH chỉ khoảng 20-30% số học sinh đã đậu tú tài. Muốn làm bài được môn hóa học (cũng như các môn khác), học sinh phải nắm vững các kiến thức mà mình đã học ở phổ thông (môn hóa học được dạy từ lớp 8 đến lớp 12). Tôi đã soạn và hệ thống hóa các kiến thức hóa học này nhằm giúp cho mục đích ôn tập cho các em. Vì phục vụ cho các em học sinh phổ thông, nên từ ngữ mà tôi dùng cũng phải giống như sách giáo khoa ở VN.

Chương trình Hóa học

Chuần bị thi vô Đại học: Số oxi hóa khử
Phản ứng oxi hóa khử
Thế điện hóa chuẩn
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Quy luật chung về sự hòa tan trong nước các muối và hydroxyd 1
Quy luật chung về sự hòa tan trong nước các muối và hydroxyd 2
Các phản ứng vô cơ thường gặp khác
Các phản ứng oxi hóa khử thường gặp khác

========

A- Vấn đề 1 hóa vô cơ


I. Số oxi hóa (Số OXID HÓA)

Số oxi hóa là một đại lượng qui ước. Tính được số oxi hóa giúp ta nhận diện nhanh chất oxi hóa, chất khử, viết được các phản ứng oxi hóa khử và cân bằng được các phản ứng oxi hóa khử

I.1. Định nghĩa

Số oxi hóa của một nguyên tố là một đại lượng cho biết khả năng cho hoặc nhận điện tử của nguyên tử nguyên tố đó trong một phân tử. Nó bằng điện tích xuất hiện trên nguyên tử nguyên tố đó với giả thiết tất cả phân tử các hợp chất đều gồm các ion - một - nguyên - tử tạo nên. Người ta qui ước, một liên kết cộng hóa trị phân cực (có cực) coi như một liên kết ion, với các đôi điện tử góp chung bị kéo hẳn về phía nguyên tố nào có có độ âm điện lớn hơn.
Như vậy, số oxi hóa bằng điện tích thật nếu đó là một liên kết ion, bằng điện tích qui ước (biểu kiến) nếu đó là một liên kết cộng hóa trị phân cực.

Thí dụ:

             NaCl     Na⁺ Cl^- ( ion thật sự)  Þ  x_Na = +1 ;  x_Cl = -1     (x: số oxi hóa)

            CaO      Ca²⁺ O^2- (ion thật sự)  Þ  x_Ca = +2 ;  x_O = -2

            HCl (khí)             (ion biểu kiến) Þ  x_H = +1  ;  x_Cl = -1

           H₂O                 (ion biểu kiến) Þ  x_H = +1 ;  x_O = -2

           NH₃  (Amoniac)

 (ion biểu kiến) Þ  x_H = +1 ;  x_N = -3                           

(ion qui ước)

           CH₄  (Metan)               

    (ion biểu kiến)  Þ xH = +1 ;  xC = -4

     (ion qui ước)      

I.2. Các qui ước (qui tắc) để tính số oxi hóa

    I.2.1. Trong đơn chất

Số oxi hóa của các nguyên tử trong đơn chất bằng không (0).                        

Thí dụ:

    I.2.2. Trong hợp chất

Tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử trong hợp chất bằng không (0).

Thí dụ:

 _ Kim loại kiềm

[ Liti (Litium, Li), Natri (Natrium, Na), Kali (Kalium, K), Rubiđi (Rubidium, Rb), Xezi (Cesium, Cs), Franxi (Francium, Fr) ] trong hợp chất luôn luôn có số oxi hóa bằng +1.

Thí dụ:                        

 - Kim loại kiềm thổ

 Canxi (Calcium, Ca), Stronti (Strontium, Sr), Bari (Barium, Ba), Rađi (Radium, Ra) ] cũng như Berili (Berilium, Be), Magie (Magnesium, Mg) trong hợp chất luôn luôn có số oxi hóa bằng +2.

Thí dụ:

 - Hiđro (Hidrogen, H)

trong hợp chất hầu hết có số oxi hóa bằng +1. Nhưng H trong các hiđrua (hidrur) kim loại có số oxi hóa bằng -1.

Thí dụ:                  

    - Oxi (Oxigen, O)

trong hợp chất hầu hết có số oxi hóa bằng -2. Nhưng O trong các peoxit (peroxid, -O-O-) có số oxi hóa bằng -1. O trong hợp chất với Flo (Fluor, OF2) có số oxi hóa bằng +2.
Thí dụ:

   I.2.3. Trong ion

Tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử trong ion bằng điện tích của ion.

Thí dụ:        

  Bài tập 1

Tính số oxi hóa của các nguyên tố có gạch dưới trong các chất sau:

KMnO₄, K₂MnO₄, MnO₂, Mn²⁺, MnO₄^-, MnO₄^2-, Mn, MnSO₄, MnCl₂, HNO₃, HNO₂, NO₃^-, NO₂, NO₂^-, N₂, NH₄⁺, NH₄NO₃, N₂O, NO, N₂O₃, N₂O₅, KNO₃, N₂O₄, (NH₄)₂SO₄, CuO, Cu, Cu₂O, Cu²⁺, CuSO₄, CuCl, CuCl₂, Cu(OH)₂, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄, Fe, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃, FeS₂, FeCO₃, Fe³⁺, FeSO₄, Fe₂(SO₄)₃, Fe(NO₃)₃, CaC₂, Al₄C₃, C, CO, CO₂.

 Bài tập 1'

Tính số oxi hóa của các nguyên tố có gạch dưới trong các phân tử và ion sau đây:

  K₂Cr₂O₇, Cr, Cr³⁺, K₂CrO₄, Cr₂O₇^2-, Cr₂(SO₄)₃, Cr₂O₃, CrO₄^2-, CrCl₃, CrO₂^-, CrO, Cr₂O₃, CrO₃, Cr(OH)₃, Na₂Cr₂O₇, CrBr₃, NaCrO₂, H₂SO₄, H₂SO₃, FeSO₄, SO₃, SO₃^2-, Na₂S₂O₃, Na₂S₄O₆, S, S₈, SO₄^2-, SO₂, H₂S, SF₆, FeS₂, FeS, K₂S, KHS, H₃PO₄, P₄, P, P₂O₅, P₂O₃, PH₃, PO₄^3-, AlO₂^-, KAlO₂, HCl, Cl₂, Cl^-, KClO₃, NaClO, ClO^-.

  Ghi chú

G1.

Hầu hết các nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn là kim loại, chỉ có một số ít là phi kim (không kim loại).

Sau đây là 11 phi kim thường gặp:                                                                                              

Dạng đơn chất của 11 phi kim trên là:

 F₂, Cl₂, Br₂, I₂, O₂, S, N₂, P, C, Si, H₂.

G2.

Kim loại không có số oxi hóa âm. Kim loại có số oxi hóa bằng 0 trong đơn chất, có số oxi hóa dương trong các hợp chất (Bởi vì kim loại chỉ cho điện tử, thể hiện tính khử, chứ không nhận điện tử). Nguyên tố nào có số oxi hóa âm (trong hợp chất) thì đó là nguyên tố phi kim.

G3. Độ âm điện

Độ âm điện của một nguyên tố là một đại lượng cho biết khả năng thu hút các điện tử góp chung trong một liên kết cộng hóa trị của nguyên tử nguyên tố đó. Độ âm điện càng lớn thì sự thu hút các điện tử góp chung càng nhiều. Flo (F, Fluor) có độ âm điện lớn nhất, bằng 4, các kim loại kiềm có độ âm điện nhỏ nhất, nhỏ hơn 1.
Sau đây là trị số độ âm điện của một số nguyên tố thường gặp:
 

G4.

Liên kết giữa hai nguyên tử của cùng một nguyên tố thì không tính số oxi hóa. Nói cách khác, số oxi hóa của liên kết này bằng 0. (Vì độ âm điện hai nguyên tử của cùng một nguyên tố bằng nhau, nên các điện tử góp chung được phân phối đều giữa hai nguyên tử, liên kết cộng hóa trị không cực, không xuất hiện điện tích, nên số oxi hóa bằng không).

G5.

Cacbon (Carbon, C) trong hợp chất hữu cơ chỉ có hóa trị 4 duy nhất, nhưng C có thể có các số oxi hóa: -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4. Để tính số oxi hóa của từng nguyên tử C trong phân tử một chất hữu cơ thì ta phải viết công thức cấu tạo (CTCT) của chất đó ra, và số oxi hóa của mỗi nguyên tử C bằng tổng số số oxi hóa của các liên kết quanh nguyên tử C này, trong đó số oxi hóa của liên kết giữa C với C thì không tính (bằng 0). Số oxi hóa trung bình của C bằng trung bình cộng số oxi hóa của các nguyên tử C có mặt trong phân tử. Số oxi hóa trung bình có thể không nguyên. Có thể tính số oxi hóa trung bình nhanh hơn bằng cách chỉ cần căn cứ vào công thức phân tử (CTPT).
Khi cân bằng phản ứng oxi hóa, có thể chỉ cần căn cứ vào số oxi hóa trung bình.


Thí dụ:
Tính số oxi hóa của từng nguyên tử cacbon, số oxi hóa trung bình của C trong các phân tử hợp chất hữu cơ sau đây:

Propan (CH₃CH₂CH₃), Axit axetic (CH₃COOH), Acrolein (CH₂=CH-CHO), Glucozơ (mạch hở) (HOCH₂CHOHCHOHCHOHCHOHCHO).

Bài tập 2
Tính số oxi hóa của từng nguyên tử C, O, N, Cl trong các phân tử chất hữu cơ sau đây:

Bài tập 2

Tính số oxi hóa của từng nguyên tử C, H, N, O trong các phân tử hữu cơ sau:

Glixin (Glicin, H₂N-CH₂-COOH); Axit lactic (Acid lactic, CH₃-CHOH-COOH); Axit cloaxetic (Acid cloroacetic, Cl-CH₂-COOH); Anilin (C₆H₅-NH₂); Nitrobenzen (C₆H₅-NO₂);  đietylete (Dietyl eter, C₂H₅-O-C₂H₅); Rượu benzylic (C₆H₅-CH₂-OH); Lizin (Lysin, H₂N-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CHNH₂-COOH); Cloropren (2-Clobuta đien-1,3 CH₂=CH-CCl=CH₂); Metylamin (CH₃-NH₂); Axit acrilic (CH₂=CH-COOH).

Bài tập 2’

Tính số oxi hóa của từng nguyên tử C, H, N, O trong các phân tử hữu cơ sau:

 Benzanđehit  (Benzaldehid, C₆H₅-CHO);  Phenol  (C₆H₅-OH);  Glixerin  (Glicerin, CH₂OH-CHOH-CH₂OH); p-Cresol (p-CH₃-C₆H₄-OH); Axit fomic (Acid formic, HCOOH); Axit picric (2,4,6-Trinitrophenol); TNT (2,4,6-Trinitrotoluen); Axit glutamic (HOOC-CH₂-CH₂-CHNH₂-COOH); Alanin (CH₃-CHNH₂-COOH); Isopren (CH₂=CH-CCH₃=CH₂); Axit w-aminoenantoic (H₂N-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-COOH); Axit ađipic [ Acid adipic, HOOC-(CH₂)₄-COOH ].

Cho biết:

G.6. Phân biệt khái niệm hóa trị với số oxi hóa

Định nghĩa hóa trị:

 Hóa trị của một nguyên tố là một đại lượng cho biết khả năng kết hợp của một nguyên tử nguyên tố đó với bao nhiêu nguyên tử khác để tạo thành phân tử một chất.

Người ta chọn nguyên tử hiđro làm đơn vị hóa trị (H có hóa trị 1). Do đó, hóa trị của một nguyên tố là bằng số nguyên tử H (hay số nguyên tử hóa trị 1 tương đương) mà một nguyên tử của nguyên tố đó có thể kết hợp để tạo thành phân tử một chất.

Với phân tử AH_n thì A có hóa trị n.

Thí dụ:

                HCl       Þ      Cl có hóa trị  1

                H₂O       Þ      O có hóa trị  2

                NH₃       Þ       N có hóa trị  3

                CH₄       Þ       C có hóa trị  4

                PCl₅      Þ       P có hóa trị  5

                SO₂      Þ       S có hóa trị  4

                SO₃      Þ       S có hóa trị  6

                Mn₂O₇  Þ       Mn có hóa trị  7

Như vậy, hóa trị là một số nguyên dương, còn số oxi hóa là điện tích, nên có thể âm hoặc dương.
Khi nói hóa trị âm, hóa trị dương (hóa trị ion), thực chất là nói về số oxi hóa.

G.7.

H có hóa trị 1 duy nhất trong mọi chất; O có hóa trị 2 duy nhất trong mọi chất. Nhưng H có thể có các số oxi hóa +1, 0, -1. O có thể có các số oxi hóa -2; -1; 0; +2.

G.8. Hóa trị ion

Hóa trị ion của một nguyên tố là bằng điện tích xuất hiện trên nguyên tử của nguyên tố đó khi nó hiện diện ở dạng ion. Hóa trị ion cho biết số điện tử mà một nguyên tử của nguyên tố đó đã cho hoặc nhận để tạo thành ion tương ứng.

Như vậy hóa trị ion cũng chính là số oxi hóa nhưng hóa trị ion là bằng điện tích thật, còn số oxi hóa có thể chỉ là điện tích biểu kiến (qui ước).

Thí dụ:

 

G.9. Cộng hóa trị (Hóa trị cộng hóa trị)

Cộng hóa trị của một nguyên tố là bằng số điện tử hóa trị mà một nguyên tử của nguyên tố đó đã đưa ra góp chung để tạo liên kết cộng hóa trị.
Cộng hóa trị của một nguyên tố bằng số liên kết cộng hóa trị xuất phát từ nguyên tử đó đi ra trong công thức cấu tạo.

Cộng hóa trị cũng chính là hóa trị của nguyên tố đó, nhưng khái niệm hóa trị tổng quát hơn (Cũng giống như khái niệm số oxi hóa tổng quát hơn hóa trị ion).
 

Thí dụ:

H - Cl  H có cộng hóa trị 1 (H đưa ra 1 điện tử đóng góp để tạo liên kết cộng hóa trị)
Cl có cộng hóa trị là 1 (Cl đưa ra 1 điện tử đóng góp để tạo liên kết cộng htrị)

H có cộng hóa trị 1
 N có cộng hóa trị 3

H có cộng hóa trị 1

C có cộng hóa trị 4

Bài tập 3

Hãy cho biết hóa trị, số oxi hóa của các nguyên tử trong các phân tử, ion sau đây:
Nước

(H₂O); Hiđropeoxit (Peroxid hidrogen, H₂O₂); Sắt (II) sunfua (Sulfur sắt (II), FeS); Pirit sắt (FeS₂); Canxi cacbua (Carbur calcium, CaC₂); Nhôm cacbua (Al₄C₃); Kali pemanganat (Permanganat kalium, KMnO₄); Axit sunfuric (Acid sulfuric, H₂SO₄); Kali sunfat (K₂SO₄); Etilen (C₂H₄); Axetilen (Acetilen, C₂H₂); Mesitilen (1,3,5- Trimetylbenzen); Kali ñicromat (K₂Cr₂O₇); Kali cromat (K₂CrO₄); Axit picric (2,4,6- Trinitrophenol); Oxi (O₂); Ozon (O₃, giả sử coi ozon có cấu tạo vòng); NO₃^-; NH₄⁺; SO₄^2-; Cu²⁺; MnO₄²; Fe²⁺; Fe³⁺; CrO₄^2-; Cr₂O₇^2-; NO₂^-. O^2-, O₂^2-; Axit nitrô (HNO₂).

Bài tập 3'

Hãy xác định hóa trị, số oxi hóa, hóa trị ion, cộng hóa trị (nếu có) của các nguyên tố trong các chất sau đây:

 Benzen (C₆H₆); Natri oxit (Na₂O); Natri peoxit (Na₂O₂); Axit photphoric (Acid phosphoric, H₃PO₄); đồng (II) clorua (Clorur đồng (II)); đồng (I) clorua: Amoniac; Axit nitric; Bari nitrat; Axit hipoclorô (HClO); Axit clorơ (HClO₂); Axit cloric (HClO₃); Axit pecloric (HClO₄); Canxi peoxit (CaO₂); Hidro sunfua (Sulfur hidrogen, H₂S); Hidro pesunfua (Persulfur hidrogen, H₂S₂); o - Cresol (o - Metyl phenol); Vinyl clorua (CH₂=CH-Cl); Iot (Iod, I₂); I^-; S^2-; S₂^2-; N^3-; Vinylaxetilen (CH₂=CH-CºCH).

Chuần bị thi vô Đại học: Số oxi hóa khử
Phản ứng oxi hóa khử
Thế điện hóa chuẩn
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Quy luật chung về sự hòa tan trong nước các muối và hydroxyd 1
Quy luật chung về sự hòa tan trong nước các muối và hydroxyd 2
Các phản ứng vô cơ thường gặp khác
Các phản ứng oxi hóa khử thường gặp khác