Chào các em học sinh thân mến! Cô rất vui khi được đồng hành cùng các em trong việc chinh phục môn Hóa học. Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau phân tích một phản ứng hóa học rất thú vị, đó là phản ứng oxi hóa – khử của Mg với axit sunfuric đặc, tạo ra khí hiđro sunfua. Đây là một dạng bài tập quan trọng, giúp các em củng cố kiến thức về số oxi hóa và vai trò của các chất trong phản ứng oxi hóa – khử nhé!

Chúng ta cùng bắt đầu nào!

Phân tích đề bài và mục tiêu:
Đề bài yêu cầu chúng ta xác định chất oxi hóa và chất khử trong phản ứng:

Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂S + H₂O

Để làm được điều này, chúng ta cần thực hiện các bước sau:

1. Xác định số oxi hóa của tất cả các nguyên tố trong các chất tham gia và sản phẩm.
2. Chỉ ra sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố.
3. Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử.
4. Xác định chất oxi hóa và chất khử dựa trên sự thay đổi số oxi hóa.

***

Lời giải chi tiết:

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố

Để xác định số oxi hóa, chúng ta sẽ áp dụng các quy tắc đã học. Cô sẽ giải thích lý do cho từng trường hợp nhé:

• Trong Mg (Magie):
  Vì Mg là nguyên tố tự do (đơn chất), nên số oxi hóa của nó bằng 0.

  Số oxi hóa của Mg là \(0\).

• Trong H₂SO₄ (Axit sunfuric):
  Chúng ta biết rằng:
  • Số oxi hóa của H (Hiđro) trong hợp chất thường là \(+1\).
  • Số oxi hóa của O (Oxi) trong hợp chất thường là \(-2\).

  Gọi số oxi hóa của S (Lưu huỳnh) là \(x\).
  Theo quy tắc tổng số oxi hóa của các nguyên tố trong một hợp chất bằng 0, ta có:
  \[2 \times (+1) + x + 4 \times (-2) = 0\]
  \[2 + x – 8 = 0\]
  \[x = +6\]
  Vậy, số oxi hóa của S trong H₂SO₄ là \(+6\).

• Trong MgSO₄ (Magie sunfat):
  Vì Mg là kim loại kiềm thổ (nhóm IIA), nên số oxi hóa của nó trong hợp chất là \(+2\).
  Số oxi hóa của O là \(-2\).
  Gọi số oxi hóa của S là \(y\).
  Theo quy tắc, tổng số oxi hóa của các nguyên tố trong hợp chất bằng 0:
  \[(+2) + y + 4 \times (-2) = 0\]
  \[2 + y – 8 = 0\]
  \[y = +6\]
  Vậy, số oxi hóa của S trong MgSO₄ là \(+6\).
• Trong H₂S (Hiđro sunfua):
  Số oxi hóa của H là \(+1\).
  Gọi số oxi hóa của S là \(z\).
  Theo quy tắc, tổng số oxi hóa của các nguyên tố trong hợp chất bằng 0:
  \[2 \times (+1) + z = 0\]
  \[2 + z = 0\]
  \[z = -2\]
  Vậy, số oxi hóa của S trong H₂S là \(-2\).
• Trong H₂O (Nước):
  Số oxi hóa của H là \(+1\).
  Số oxi hóa của O là \(-2\).

Chúng ta có thể tóm tắt các số oxi hóa trên phương trình phản ứng như sau:

\(\overset{0}{\text{Mg}}\) + \(\overset{+1}{\text{H}}_2\overset{+6}{\text{S}}\overset{-2}{\text{O}}_4\) → \(\overset{+2}{\text{Mg}}\overset{+6}{\text{S}}\overset{-2}{\text{O}}_4\) + \(\overset{+1}{\text{H}}_2\overset{-2}{\text{S}}\) + \(\overset{+1}{\text{H}}_2\overset{-2}{\text{O}}\)

Bước 2: Xác định sự thay đổi số oxi hóa

Chúng ta sẽ quan sát các nguyên tố mà số oxi hóa của chúng đã thay đổi trong quá trình phản ứng:

• Nguyên tố Magie (Mg):
  Số oxi hóa của Mg thay đổi từ \(0\) (trong Mg) lên \(+2\) (trong MgSO₄).
  \[\overset{0}{\text{Mg}} \rightarrow \overset{+2}{\text{Mg}}\]
  Số oxi hóa tăng từ \(0\) lên \(+2\).
• Nguyên tố Lưu huỳnh (S):
  Số oxi hóa của S trong H₂SO₄ là \(+6\).
  Một phần S giữ nguyên số oxi hóa \(+6\) (trong MgSO₄).
  Một phần S thay đổi từ \(+6\) (trong H₂SO₄) xuống \(-2\) (trong H₂S).
  \[\overset{+6}{\text{S}} \rightarrow \overset{-2}{\text{S}}\]
  Số oxi hóa giảm từ \(+6\) xuống \(-2\).
• Các nguyên tố H (Hiđro) và O (Oxi) không thay đổi số oxi hóa.

Bước 3: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

Cô sẽ nhắc lại một chút về khái niệm:

• Quá trình oxi hóa là quá trình nhường electron, làm tăng số oxi hóa.
• Quá trình khử là quá trình nhận electron, làm giảm số oxi hóa.

Dựa vào sự thay đổi số oxi hóa ở Bước 2, ta có:

• Quá trình oxi hóa (sự oxi hóa):
  Nguyên tố Mg nhường electron, số oxi hóa tăng từ \(0\) lên \(+2\).

  \(\overset{0}{\text{Mg}}\) → \(\overset{+2}{\text{Mg}}\) + \(2e^-\)

  (Giải thích: Mỗi nguyên tử Mg nhường đi 2 electron để đạt số oxi hóa \(+2\)).

• Quá trình khử (sự khử):
  Nguyên tố S trong H₂SO₄ nhận electron, số oxi hóa giảm từ \(+6\) xuống \(-2\).

  \(\overset{+6}{\text{S}}\) + \(8e^-\) → \(\overset{-2}{\text{S}}\)

  (Giải thích: Mỗi nguyên tử S với số oxi hóa \(+6\) cần nhận 8 electron để chuyển thành S với số oxi hóa \(-2\)).

Bước 4: Xác định chất oxi hóa và chất khử

Cô sẽ nhắc lại định nghĩa để các em nhớ nhé:

• Chất khử là chất nhường electron (chất bị oxi hóa).
• Chất oxi hóa là chất nhận electron (chất bị khử).

Từ các quá trình đã viết ở Bước 3, chúng ta có thể kết luận:

• Chất khử:
  Vì Mg nhường electron (quá trình oxi hóa), nên Mg là chất khử.
  (Mg là nguyên nhân gây ra sự khử cho H₂SO₄).
• Chất oxi hóa:
  Vì H₂SO₄ chứa nguyên tố S có số oxi hóa \(+6\) nhận electron (quá trình khử), nên H₂SO₄ là chất oxi hóa.
  (H₂SO₄ là nguyên nhân gây ra sự oxi hóa cho Mg).

***

Tóm tắt kết quả:

Trong phản ứng: Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂S + H₂O

• Chất khử: Mg (Magie).
  Vì Mg có số oxi hóa tăng từ \(0\) lên \(+2\).
• Chất oxi hóa: H₂SO₄ (Axit sunfuric).
  Vì một phần nguyên tố S trong H₂SO₄ có số oxi hóa giảm từ \(+6\) xuống \(-2\).

Cô hy vọng với lời giải chi tiết từng bước này, các em đã hiểu rõ hơn về cách xác định chất oxi hóa và chất khử trong phản ứng oxi hóa – khử. Hãy luyện tập thêm nhiều bài tập khác để nắm vững kiến thức này nhé! Chúc các em học tốt!