Buzz
1. Phản ứng hóa học là gì?
Phản ứng hóa học là quá trình chuyển đổi các chất này thành các chất khác. Khi hai hoặc nhiều chất kết hợp với nhau, chúng có thể xảy ra phản ứng và biến đổi thành các chất mới.
Trong phản ứng hóa học, các chất sẽ được gọi bằng những tên gọi như sau:
– Chất tham gia là các chất ban đầu mà chúng ta có và các chất phản ứng.
– Sản phẩm là những chất mới được tạo ra sau khi phản ứng xảy ra.
Phản ứng hóa học được biểu diễn như sau: Tên các chất tham gia phản ứng → Tên chất sản phẩm
Lưu ý: Tên của các chất tham gia và sản phẩm cần được viết dưới dạng công thức hóa học và có hệ số tương ứng cho từng chất.
Khi các chất tham gia phản ứng hoàn toàn, chúng sẽ chuyển hết thành sản phẩm và không xảy ra phản ứng ngược.
Nếu các chất tham gia không hoàn toàn chuyển đổi thành sản phẩm, đây là phản ứng thuận nghịch. Trong trường hợp này, phản ứng sẽ được biểu diễn bằng mũi tên hai chiều.
Ví dụ: Cacbon + Oxi → Khí cacbonic
2. Điều kiện cần thiết để phản ứng hóa học xảy ra
Trong thực tế, một số phản ứng hóa học có thể xảy ra ngay lập tức mà không cần năng lượng ban đầu, nhưng cũng có nhiều phản ứng khác yêu cầu cung cấp năng lượng dưới dạng nhiệt, ánh sáng, hoặc điện để bắt đầu.
Cụ thể:
– Các chất phản ứng cần tiếp xúc trực tiếp với nhau. (Khi bề mặt tiếp xúc lớn, phản ứng hóa học sẽ xảy ra dễ hơn).
Ví dụ: Sắt và lưu huỳnh khi ở dạng bột sẽ phản ứng dễ dàng hơn.
– Cần đun nóng đến nhiệt độ nhất định. (Một số phản ứng hóa học yêu cầu nhiệt độ cao để xảy ra, trong khi các phản ứng khác không cần đun nóng).
Ví dụ: Nhôm có thể phản ứng với axit clohidric mà không cần đun nóng, trong khi sắt và lưu huỳnh cần nhiệt độ để phản ứng xảy ra, tạo thành sắt (II) sunfua.
– Sử dụng chất xúc tác. (Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị tiêu hao sau phản ứng).
Ví dụ: Để chuyển rượu thành giấm ăn, cần dùng chất xúc tác là men.
3. Cặp chất nào sau đây không xảy ra phản ứng? Giải thích lý do
Cặp chất không tham gia phản ứng là
A. Ag + Cu(NO3)2
B. Zn + Fe(NO3)2
C. Fe + Cu(NO3)2
D. Cu + AgNO3
Đáp án chính xác là A.
Cặp chất không xảy ra phản ứng là Ag + Cu(NO3)2, vì kim loại mạnh không thể đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối của nó (dãy điện hóa: K Na Ba Ca Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Hg Ag Pt Au).
Giải thích lý do chọn đáp án A là đúng
Muối phản ứng với kim loại: Muối + kim loại → Muối mới + kim loại mới. Các đáp án B, C, D dựa trên dãy hoạt động hóa học của kim loại.
Kim loại mạnh có khả năng đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối của nó (dãy điện hóa: K Na Ba Ca Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Hg Ag Pt Au).
B. 2Zn + Fe(NO3)2 → 2ZnNO3 + Fe (phản ứng xảy ra)
C. Fe + Cu(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Cu (phản ứng xảy ra)
D. Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag (phản ứng xảy ra)
Chọn đáp án A dựa trên dãy hoạt động hóa học của kim loại: Kim loại mạnh có thể đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối của nó (dãy điện hóa: K Na Ba Ca Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Hg Ag Pt Au).
A. Ag + Cu(NO3)2 không xảy ra phản ứng vì Ag đứng sau Cu trong dãy điện hóa học và không đủ khả năng đẩy Cu ra khỏi dung dịch muối.
Vì vậy, đáp án chính xác là A. Ag + Cu(NO3)2.
Tham khảo lý thuyết:
1. Cặp oxi hóa - khử của kim loại
Nguyên tử kim loại dễ dàng nhường electron để biến thành ion kim loại, trong khi ion kim loại có thể nhận electron để trở lại trạng thái nguyên tử kim loại.
Dạng oxi hóa và dạng khử của một nguyên tố kim loại tạo thành cặp oxi hóa - khử của kim loại.
2. So sánh các tính chất của các cặp oxi hóa - khử
Ví dụ: So sánh tính chất của hai cặp oxi hóa - khử Cu2+/Cu và Ag+/Ag.
Thực nghiệm cho thấy Cu có thể phản ứng với dung dịch muối AgNO3 theo phương trình ion rút gọn:
Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag
Ion Cu2+ không có khả năng oxi hóa Ag. Điều này cho thấy ion Cu2+ có tính oxi hóa kém hơn ion Ag+ và kim loại Cu có tính khử mạnh hơn kim loại Ag.
3. Dãy điện hóa của kim loại
Người ta đã nghiên cứu và so sánh tính chất của nhiều cặp oxi hóa - khử, từ đó sắp xếp chúng thành dãy điện hóa của kim loại.
4. Tác dụng với dung dịch axit
- Khi sử dụng dung dịch HCl hoặc H2SO4 loãng
Nhiều kim loại có khả năng khử ion H+ trong dung dịch HCl và H2SO4 loãng thành khí hiđro.
- Khi sử dụng dung dịch HNO3 hoặc H2SO4 đặc
Hầu hết các kim loại, trừ Pt và Au, có thể khử N+5 trong HNO3 và S+6 trong H2SO4 xuống trạng thái oxi hóa thấp hơn.
5. Tầm quan trọng của dãy điện hóa kim loại
Dãy điện hóa của kim loại giúp dự đoán hướng phản ứng giữa hai cặp oxi hóa - khử theo quy tắc α: Phản ứng sẽ xảy ra khi chất oxi hóa mạnh hơn oxi hóa chất khử mạnh hơn, tạo ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn.
4. Các loại phản ứng hóa học
Trong thực tế, có rất nhiều loại phản ứng hóa học có thể xảy ra. Tuy nhiên, chúng ta có thể phân loại các phản ứng thường gặp như sau:
Phản ứng tổng hợp
Đây là loại phản ứng hóa học trong đó từ hai hay nhiều chất phản ứng ban đầu chỉ tạo ra một sản phẩm mới duy nhất.
Dưới đây là những ví dụ cụ thể:
3Fe + 2O2 → Fe3O4
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
SO3 + H2O → H2SO4
Na2O + H2O → 2NaOH và CaO + H2O → Ca(OH)2
Phản ứng phân hủy
Phản ứng phân hủy là một loại phản ứng hóa học trong đó một chất duy nhất phân hủy thành hai hay nhiều chất khác. Trong phương trình phản ứng hóa học, chỉ có một chất tham gia phản ứng, và kết quả tạo ra từ hai sản phẩm trở lên. Chất tham gia không bao gồm chất xúc tác, chỉ đơn thuần là chất bắt đầu phản ứng và biến đổi trong quá trình. Sản phẩm phản ứng phải bao gồm từ hai chất trở lên để được coi là phản ứng phân hủy.
Ví dụ về phản ứng phân hủy:
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
2KClO3 → 2KCl + 3O2
2Fe(OH)3 → Fe2O3 + H2O
Phản ứng oxi hóa - khử
Phản ứng oxi hóa - khử là loại phản ứng hóa học trong đó có sự xảy ra đồng thời của quá trình oxi hóa và khử. Cụ thể, đây là phản ứng mà các electron được chuyển giao giữa các chất, dẫn đến sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố tham gia. Chất khử sẽ nhường electron, còn chất oxi hóa sẽ nhận electron.
Phản ứng này bao gồm các thành phần sau:
– Chất khử (nhường electron)
– Chất oxi hóa
– Quá trình nhường electron (oxi hóa)
– Quá trình nhận electron (khử)
Ví dụ về phản ứng oxi hóa: Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4
Phản ứng thay thế
Phản ứng thế là loại phản ứng hóa học trong đó các nguyên tử của một chất đơn giản thay thế nguyên tử của một nguyên tố khác trong hợp chất.
- Trong hóa học vô cơ, phản ứng thế luôn liên quan đến sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố.
Phản ứng thế là một phản ứng hóa học trong đó một nguyên tố có độ hoạt động cao hơn (dưới các điều kiện nhất định về nhiệt độ và áp suất) sẽ thay thế nguyên tố có độ hoạt động thấp hơn trong hợp chất của nguyên tố đó, ví dụ như phản ứng sau:
Ví dụ về phản ứng thế trong hóa học vô cơ: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2
3Cl2 + 2NH3 → 6HCl + N2
Zn + CuCl2 → Cu + ZnCl2
- Phản ứng thế trong hóa học hữu cơ
Trong hóa học hữu cơ, phản ứng thế là phản ứng hóa học trong đó một nhóm chức của một hợp chất được thay thế bằng một nhóm chức khác.
Các dạng phản ứng thế trong hợp chất hữu cơ bao gồm: + Phản ứng thế ái lực hạt nhân. + Phản ứng thế ái lực điện tử. + Phản ứng thế gốc.
Ví dụ về phản ứng thế trong hóa học hữu cơ:
Xem xét phản ứng giữa metan và clo, phản ứng diễn ra theo cơ chế gốc và trải qua ba giai đoạn: khởi đầu, phát triển mạch, và kết thúc mạch.
Khởi đầu: (Cl2 → Cl’ + Cl’) (điều kiện: ánh sáng khuếch tán).
Xây dựng chuỗi phản ứng:
(CH3’ + Cl2 → CH3Cl + Cl’)
Kết thúc chuỗi phản ứng: (Cl’ + Cl’ → Cl2) (CH3’ + Cl’ → CH3Cl) (CH3’ + CH3’ → CH3-CH3)
Phản ứng giải phóng nhiệt (exothermic)
Phản ứng giải phóng nhiệt là loại phản ứng hóa học mà trong quá trình xảy ra có sự giải phóng năng lượng dưới nhiều hình thức khác nhau. Điều này có nghĩa là các phản ứng giải phóng nhiệt có thể chuyển giao nhiều dạng năng lượng khác cho môi trường xung quanh, chẳng hạn như qua vụ nổ hoặc qua năng lượng động học và âm thanh khi các chất khí ở nhiệt độ cao mở rộng ra.
Chẳng hạn như: phản ứng đốt cháy xăng dầu, cung cấp năng lượng cần thiết để vận hành các phương tiện giao thông và máy móc,…
Có rất nhiều loại phản ứng giải phóng nhiệt trong các lĩnh vực hóa học khác nhau, từ các thí nghiệm trong phòng lab đến quy trình công nghiệp; một số xảy ra tự nhiên, trong khi những cái khác yêu cầu điều kiện đặc biệt hoặc các chất xúc tác để thực hiện.
