Lý thuyết và cách xác định số oxi hóa của các nguyên tố kèm VD đầy đủ nhất

Một trong những kiến thức ở môn hóa học lớp 10 khiến nhiều em học sinh băn khoăn và khó học thuộc chính là cách xác định số oxi hóa. Kiến thức này về mặt lý thuyết cần lưu ý gì và mẹo giải các bài toán liên quan như thế nào. Cùng THPT Chuyên Lam Sơn tìm hiểu nhanh trong bài viết ngay sau đây nhé.

Tham khảo thêm:

Nội Dung

Số oxi hóa là gì?

Số oxi hóa của một nguyên tố là một số đại số được gán cho nguyên tử của nguyên tố đó theo những quy tắc nhất định. Số oxi hóa được viết bằng chữ số thường, dấu đặt phía trước và được đặt ở trên kí hiệu nguyên tố.

Cách xác định số oxi hóa dựa trên các quy tắc hóa học

Số oxi hóa của một nguyên tố được gán cho nguyên tử của nguyên tố đó theo các quy tắc sau:

+) Quy tắc 1 : Số oxi hóa của các nguyên tố trong đơn chất bằng 0.

Ví dụ : Số oxi hóa của các nguyên tố Na, Fe, H, O, Cl trong đơn chất tương ứng Na, Fe, H₂, O₂, Cl₂ đều bằng 0.

+) Quy tắc 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, CaH₂, thì H có số oxi hóa –1).
Số oxi hóa của O là –2 (trừ một số trường hợp như H₂O₂, F₂O, oxi có số oxi hóa lần lượt là : –1, +2).

+) Quy tắc 3 : Trong một phân tử, tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tố bằng 0. Theo quy tắc này, ta có thể tìm được số oxi hóa của một nguyên tố nào đó trong phân tử nếu biết số oxi hóa của các nguyên tố còn lại.

+) Quy tắc 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.

Cách xác định số oxi hóa cho các nguyên tử không có nguyên tắc riêng về số oxi hóa

Trường hợp các nguyên tử không tuân theo quy tắc nhất định nào về số oxi hóa, nghĩa là ta không thể áp dụng 4 quy tắc đã có ở trên và cũng không hề biết rõ điện tích của nguyên tử đó chúng ta sẽ dùng phương pháp loại trừ để tìm số oxi hóa.

Cụ thể, chúng ta sẽ xác định số oxi hóa của tất cả các nguyên tử khác trong hợp chất, sau đó thực hiện giải bài toán tìm số chưa biết dựa trên điện tích tổng hợp của hợp chất.

+) Bước 1: Tìm số oxi hóa của các nguyên tử nguyên tố khác trong hợp chất bằng cách sử dụng các quy tắc gán số oxi hóa ở phần trên, ta có thể tìm được số oxi hóa của các nguyên tử nguyên tố khác trong hợp chất. Với các nguyên tố O, H… sẽ có trường hợp ngoại lệ.

+) Bước 2: Thực hiện nhân số nguyên tử của mỗi nguyên tố với số oxi tương ứng. Sau khi xác định được số oxi hóa của các nguyên tử trừ ẩn số, chúng ta cần xem xét số lượng nguyên tử của cùng một nguyên tố trong hợp chất là bao nhiêu. Tiếp tục nhân chỉ số được viết dưới chân nằm sau khí hiệu hóa học với số oxi hóa.

+) Bước 3: Cộng tổng các tích số tìm được. Lúc này ta sẽ có kết quả của tổng các tích số không xét đến số oxi hóa của nguyên tử cần tìm.

+) Bước 4: Tính số oxi hóa cần tìm dựa trên diện tích của hợp chất. Qua các giá trị đã tính được, bạn hãy tiếp tục thực hiện các phép tính cộng và trừ đơn giản để tìm số oxi hóa còn thiếu. Công thức tính là: Tổng oxi hóa đã biết + số oxi hóa cần tìm = điện tích tổng của hợp chất

Bài tập vận dụng cách xác định số oxi hoá thường gặp

Ví dụ 1: Chúng ta cần xác định số oxi hóa của lưu huỳnh trong hợp chất Na2SO4 ta sẽ thực hiện các bước sau đây:

Giải:

Ta xác định được số oxi hóa của natri và oxi lần lượt là +1 và -2.

Số oxi hóa của Na = 2 x (+1) = 2; O = 4 x (-2) = -8.

Tổng số oxi hóa của Na và O là 2 + (-8) = -6.

Gọi X là số oxi hóa của S ta có: -6 + X = 0 => X = +6

Ví dụ 2: Số oxi hóa của nitơ trong NH4+, NO2- và HNO3 lần lượt là:

Giải:

Gọi số oxi hóa của N trong các hợp chất là X. Ta có:

NH4+: X + 4 = 1 ⇒ X = -3 ⇒ Số oxi hóa của N trong NH4+ là -3.

NO2-: X + 2 x (-2) = -1 ⇒ X = 3 ⇒ số oxi hóa của N trong NO2- là +3.

HNO3: 1 + X + 3x (-2) = 0 ⇒ X = 5 ⇒ số oxi hóa của N trong HNO3 là +5.

Ví dụ 3: Số oxi hóa của Mn, Fe trong Fe3+, Strong SO3, P trong PO43- lần lượt là:

Giải:

Mn là đơn chất nên có số oxi hóa 0.

Fe3+ có số oxi hóa +3.

SO3: X + 3 x (-2) = 0 ⇒ X = 6 ⇒ Số oxi hóa của S là +6.

PO4(3)-: X + 4 x (-2) = -3 ⇒ X = 5 ⇒ Số oxi hóa của P là +5.

Ví dụ 4: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong các phân tử và ion sau: CO2, H2O, SO3, NH3, NO, NO2, Na+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, Al3+.

Giải:

O có số oxi hóa là -2; H có số oxi hóa là +1 => Số oxi hóa của các nguyên tố trong các phân tử và ion là:

CO2: X + 2 x (-2) = 0 ⇒ X = 4 ⇒ C có số oxi hóa +4 trong CO2

H2O: H có số oxi hóa +1, O có số oxi hóa -2.

SO3: X + 3 x (-2) = 0 ⇒ X = 6 ⇒ S có số oxi hóa +6 trong SO3

NH3: X + 3 x 1 = 0 ⇒ X = -3 ⇒ N có số oxi hóa -3 trong NH3

NO: X + 1 x (-2) = 0 ⇒ X = 2 ⇒ N có số oxi hóa +2 trong NO

NO2: X + 2 x (-2) = 0 ⇒ X = 4 ⇒ N có số oxi hóa +4 trong NO2

Cu2+ có số oxi hóa là +2.

Na+ có số oxi hóa là +1.

Fe2+ có số oxi hóa là +2.

Fe3+ có số oxi hóa là +3.

Al3+ có số oxi hóa là +3.

Ví dụ 5: Hãy xác định cộng hóa trị của các nguyên tố trong các hợp chất sau đây: H2O, CH4, HCl, NH3.

Giải:

Cộng hóa trị của các nguyên tố trong hợp chất:

H2O: H có cộng hóa trị là 1. O có cộng hóa trị là 2

CH4: C có cộng hóa trị là 4. H có cộng hóa trị là 1

HCl: H và Cl đều có cộng hóa trị là 1

NH3: N có cộng hóa trị là 3. H là cộng hóa trị là 1

Hy vọng với bài viết về cách xác định số oxi hoá ở trên hữu ích cho các em. Mọi thắc mắc các em hãy để lại bình luận dưới bài viết để được hỗ trợ, nếu bài viết hay hãy chia sẻ, chúc các em học tập tốt.