Xác định số oxi hóa của các nguyên tố sau:
\(O2\), \(NH3\), \(HNO3\), \(NH2\) và…
\(O2\), \(NH3\), \(HNO3\), \(NH2\) và SO4 -2
Chúng ta sẽ cùng nhau lần lượt phân tích từng chất nhé!
1. \(O_2\)
Đây là một đơn chất oxi.
Theo quy tắc, số oxi hóa của các nguyên tố trong các đơn chất luôn bằng 0.
Vậy, số oxi hóa của oxi (O) trong \(O_2\) là 0.
2. \(NH_3\) (Amoniac)
Trong hợp chất này, chúng ta có hai nguyên tố là Nitơ (N) và Hiđro (H).
Chúng ta cần áp dụng các quy tắc xác định số oxi hóa đã học:
– Quy tắc 1: Số oxi hóa của một nguyên tử trong hợp chất thường bằng điện hóa trị của nó.
– Quy tắc 2: Số oxi hóa của Hiđro (H) trong hầu hết các hợp chất là +1 (trừ trường hợp hiđrua kim loại).
– Quy tắc 3: Số oxi hóa của Oxi (O) trong hầu hết các hợp chất là -2 (trừ trường hợp peoxit và hợp chất với flo).
Trong \(NH_3\), Hiđro là +1.
Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong một phân tử trung hòa về điện bằng 0.
Gọi số oxi hóa của Nitơ (N) là x.
Ta có phương trình:
x + 3 * (+1) = 0
x + 3 = 0
x = -3
Vậy, số oxi hóa của Nitơ (N) trong \(NH_3\) là -3.
3. \(HNO_3\) (Axit nitric)
Trong phân tử \(HNO_3\) có ba nguyên tố: Hiđro (H), Nitơ (N) và Oxi (O).
Áp dụng các quy tắc:
– Số oxi hóa của Hiđro (H) là +1.
– Số oxi hóa của Oxi (O) là -2.
Gọi số oxi hóa của Nitơ (N) là y.
Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử bằng 0.
Ta có phương trình:
(+1) + y + 3 * (-2) = 0
1 + y – 6 = 0
y – 5 = 0
y = +5
Vậy, số oxi hóa của Nitơ (N) trong \(HNO_3\) là +5.
4. \(NH_2\)
Phân tử này là một gốc tự do. Tuy nhiên, khi xác định số oxi hóa, chúng ta vẫn dựa trên nguyên tắc chung về sự phân bố electron.
Trong trường hợp này, chúng ta xem xét liên kết giữa N và H.
Thông thường, Hiđro mang số oxi hóa +1.
Nếu chúng ta giả định Hiđro là +1, thì:
Số oxi hóa của N + 2 * (+1) = 0 (nếu coi là một phân tử trung hòa)
Số oxi hóa của N = -2.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng \(NH_2\) thường xuất hiện dưới dạng gốc NH2-. Trong trường hợp gốc này, tổng số oxi hóa sẽ bằng -1.
Nếu gốc \(NH_2\) mang điện tích -1:
Số oxi hóa của N + 2 * (+1) = -1
Số oxi hóa của N + 2 = -1
Số oxi hóa của N = -3.
Trong ngữ cảnh của bài tập này, nếu \(NH_2\) được đưa ra như một “hợp chất” hoặc “phân tử”, và không có dấu điện tích đi kèm, chúng ta có thể hiểu nó là một gốc trung tính, tuy nhiên trong hóa học hữu cơ, gốc NH2 thường mang điện tích âm khi ở dạng aminat (NH2-).
Nếu hiểu theo cách thông thường của số oxi hóa trong hợp chất, ta sẽ xét mối quan hệ giữa N và H.
Do độ âm điện của N (3.04) lớn hơn H (2.20), N sẽ có số oxi hóa âm và H sẽ có số oxi hóa dương.
Vì vậy, ta xem xét H là +1.
Gọi số oxi hóa của N là z.
Ta có phương trình:
z + 2 * (+1) = 0 (nếu coi đây là một phân tử trung hòa)
z + 2 = 0
z = -2
Trong trường hợp này, để giải thích rõ ràng cho học sinh, chúng ta cần làm rõ bối cảnh. Nếu đề bài chỉ ghi \(NH_2\) mà không có dấu điện tích, có thể có hai cách hiểu. Tuy nhiên, cách hiểu phổ biến hơn cho các bài tập xác định số oxi hóa trong chương trình lớp 10 là xét nó như một đơn vị trung hòa hoặc một phần của một hợp chất lớn hơn.
Nếu coi \(NH_2\) là một đơn vị trung hòa: Số oxi hóa của N là -2.
Nếu đề bài ngụ ý đến gốc aminat \(NH_2^-\): Số oxi hóa của N là -3.
Để thống nhất với cách làm ở trên, cô giả định \(NH_2\) ở đây là một đơn vị trung hòa.
Vậy, số oxi hóa của Nitơ (N) trong \(NH_2\) là -2.
5. \(SO_4^{-2}\) (Ion sunfat)
Đây là một ion đa nguyên tử.
Trong ion \(SO_4^{-2}\) có hai nguyên tố: Lưu huỳnh (S) và Oxi (O).
Áp dụng các quy tắc:
– Số oxi hóa của Oxi (O) là -2.
Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong một ion bằng điện tích của ion đó.
Gọi số oxi hóa của Lưu huỳnh (S) là t.
Ta có phương trình:
t + 4 * (-2) = -2
t – 8 = -2
t = -2 + 8
t = +6
Vậy, số oxi hóa của Lưu huỳnh (S) trong \(SO_4^{-2}\) là +6.
Các em thấy đấy, việc xác định số oxi hóa không quá khó khăn nếu chúng ta nắm vững các quy tắc. Hãy luyện tập thật nhiều để thành thạo nhé! Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô.
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
\(@\) \(O_2\)
\(=>\) \(\mathop{O_2}\limits^{0}\)
\(—–\)
\(@\) \(NH_3\)
\(\mathop{N}\limits^{x}\mathop{H_3}\limits^{+1}\)
Ta có: \(x+3*1=0<=>x=-3\)
\(=> \)\(\mathop{N}\limits^{-3}\mathop{H_3}\limits^{+1}\)
\(—–\)
\(@\) \(HNO_3\)
\(\mathop{H}\limits^{+1}\mathop{N}\limits^{x}\mathop{O_3}\limits^{-2}\)
\(*\) Ta có: \(1+x+(-2)*3=0<=>x=5\)
\(=>\) \(\mathop{H}\limits^{+1}\mathop{N}\limits^{+5}\mathop{O_3}\limits^{-2}\)
\(—–\)
\(@\) \(NH_2\)
\(\mathop{N}\limits^{x}\mathop{H_2}\limits^{+1}\)
Ta có: \(x+2*1=0<=>x=-2\)
\(=>\) \(\mathop{N}\limits^{-2}\mathop{H_3}\limits^{+1}\)
\(@\) \(\mathop{SO_4}\limits^{-2}\)
\((\mathop{S}\limits^{x}\mathop{O_4}\limits^{-2})^{-2}\)
Ta có: \(x+4*(-2)=-2<=>x=6\)
\(=>\) \((\mathop{S}\limits^{+6}\mathop{O_4}\limits^{-2})^{-2}\)
\(———-\)
\(*\) Quy tắc xác định số oxi hóa:
\(*1:\) Số oxi hóa của các nguyên tố trong đơn chất bằng 0.
\(*2:\) Trong hầu hết các hợp chất :
+Số oxi hóa của \(H\) là \(+1\) (trừ các hợp chất của H với kim loại như \(NaH, CaH_2\), thì H có số oxi hóa \(–1\)).
+Số oxi hóa của \(O\) là \(–2\) (trừ một số trường hợp như \(H_2O_2,F_2O\), oxi có số oxi hóa lần lượt là: \(–1, +2\)).
\(*3:\) Trong một phân tử, tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tố bằng 0.
\(*4:\) Trong ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của nguyên tử bằng điện tích của ion đó. Trong ion đa nguyên tử, tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử trong ion đó bằng điện tích của nó.
\(O_2:\) số oxh đơn chất luôn là \(0\)
Vậy số oxh \(O_2\) là \(0.\)
\(———-\)
\(NH_3:\) số oxh \(H\) luôn là \(+1\)
Đặt số oxh \(N\) là \(x\)
Tổng số oxh hợp chất là \(0\)
\(->x+(+1).3=0\)
\(->x=-3\)
Vậy trong \(NH_3,\) số oxh \(N\) là \(-3.\)
\(———-\)
\(HNO_3:\) số oxh \(H\) luôn là \(+1\) còn \(O\) luôn là \(-2\)
Đặt số oxh \(N\) là \(y\)
Tổng số oxh hợp chất là \(0\)
\(->1+y+(-2).3=0\)
\(->y=5\)
Vậy trong \(HNO_3,\) số oxh \(N\) là \(+5.\)
\(———-\)
\(NH_2^{-}:\) số oxh \(H\) luôn là \(+1\)
Đặt số oxh \(N\) là \(z\)
Tổng số oxh ion \(NH_2^{-}\) là \(-1\)
\(->z+(+1).2=-1\)
\(->z=-3\)
Vậy trong \(NH_2^{-},\) số oxh \(N\) là \(-3.\)
\(SO_4^{2-}:\) số oxh \(O\) luôn là \(-2\)
Đặt số oxh \(S\) là \(a\)
Tổng số oxh ion \(SO_4^{2-}\) là \(-2\)
\(->a+4.(-2)=-2\)
\(->z=6\)
Vậy trong \(SO_4^{2-},\) số oxh \(S\) là \(+6.\)