Số oxi hóa là gì? 4 quy tắc xác định số oxi hóa của 1 nguyên tố

Xác định số oxi hóa là một trong những nội dung học quan trọng trong chương 3 Liên kết hóa học – SGK Hóa học 10. Vậy số oxi hóa là gì? Các nguyên tắc xác định chỉ số đó trong một nguyên tố hóa học như thế nào? Cùng tìm hiểu thông tin chi tiết qua bài tổng hợp kiến thức sau của Wikihoc.

Số oxi hóa là gì?

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu phản ứng oxi hóa khử người ta sử dụng số oxi hóa. 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 và 4 quy tắc quan trọng bạn nên nhớ

Chúng ta có thể xác định số oxi hóa dựa trên quy tắc hóa học hoặc áp dụng mẹo để tính trong trường hợp các nguyên tử không có quy tắc riêng về số oxi hóa.

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: Trong các đơn chất, số oxi hóa của nguyên tố bằng 0. Ví dụ: Số oxi hóa của các nguyên tố Cu, Zn, H, N, O trong đơn chất Cu, Zn, H2, N2, O2… đều bằng 0.

• Quy tắc 2: Trong một phân tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tố nhân với số nguyên tử của từng nguyên tố bằng 0.

• Quy tắc 3: Trong ion nguyên tử, số ion hóa của nguyên tố bằng điện tích của ion đó. Trong ion đa nguyên tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tố nhân với số nguyên tử của từng nguyên tố bằng điện tích của ion.   

• Quy tắc 4: Trong hầu hết các hợp chất, số oxi hóa của hiđro bằng +1, trừ một số trường hợp hidro kim loại (naH, CaH2…). Số oxi hóa của oxi bằng -2, trừ trường hợp OF2, peoxit (chẳng hạn H2O2).

Ví dụ 1: Số oxi hóa của các nguyên tố ở các ion K+; Ca 2+; Cl-; S 2- lần lượt bằng +1, +2, -1, -2.

Ví dụ 2: Tính số oxi hóa (X) của nitơ trong amoniac NH3, axit nitro HNO2 và anion nitrat NO3-.

• Trong NH3: X + 3 x (+1) = 0 => X = -3.

• Trong HNO2: (+1) + X + 2 x  (-2) = 0 => X = +3.

• Trong NO3-: X + 3 x (-2) = -1 => X = +5.

Tìm 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.

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

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

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

• Bước 3: Tổng số oxi hóa của Na và O là 2 + (-8) = -6.

• Bước 4: Gọi X là số oxi hóa của S ta có: -6 + X = 0 => X = +6

Ví dụ bài tập về số oxi hóa SGK Hóa học 10 kèm lời giải chi tiết

Để hiểu về cách tính số oxi hóa rõ hơn, bạn hãy áp dụng những kiến thức lý thuyết Wikihoc đã tổng hợp trên đây để làm các bài tập trong sách giáo khoa. Dưới đây là tổng hợp một số bài tập kèm lời giải chi tiết để bạn tham khảo:

Bài tập 1 (SGK Hóa học 10, trang 74)

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

A. +5, – 3, +3.

B. -3, +3, +5.

C. +3, -3, +5.

D.   +3, +5, -3.

Gợi ý đáp án:

Đáp án đúng là B. Giải thích:

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.

Bài tập 2 (SGK Hóa học 10, trang 74)

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

A. 0, +3, +6, +5.

B. 0, +3, +5, +6.

C. +3, + 5, 0, +6

D.   +5, +6, +3, 0.

Gợi ý đáp án:

Đáp án đúng là A. Giải thích:

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.

Bài tập 3 (SGK Hóa học 10 trang 74)

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+.

Gợi ý đáp án:

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.

Bài tập cách xác định số oxi hóa để học sinh tự luyện

Dựa vào những kiến thức khái niệm và quy tắc xác định số oxi hóa trên, dưới đây là một số bài tập liên quan để các em học sinh có thể tự luyện tập hiệu quả nhé:

Câu 1: Số oxi hóa của nitơ trong NH₄⁺, NO₂^– , và HNO₃ lần lượt là:

A. +5, -3, +3.

B. -3, +3, +5

C. +3, -3, +5

D. +3, +5, -3.

Câu 2: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong hợp chất, đơn chất và ion sau:

a) H₂S, S, H₂SO₃, H₂SO₄.

b) HCl, HClO, NaClO₂, HClO₃.

c) Mn, MnCl₂, MnO₂, KMnO₄.

Câu 3: Hóa trị và số oxi hóa của N trong phân tử NH₄Cl lần lượt là

A. 4 và -3     B. 3 và +5

C. 5 và +5     D. 3 và -3

Câu 4:Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong phân tử và ion sau: CO₂, H₂O, SO₃, NH₃, NO₂, Na⁺, Cu²⁺ , Fe²⁺ , Fe³⁺, Al³⁺

Câu 5:Xác định số oxi hóa của Mn, Cr, Cl, P trong phân tử: KMnO₄ , Na₂Cr₂O₇, KClO₃, H₃PO₄

Câu 6:Xác định điện hóa trị của các nguyên tố trong các hợp chất sau: KCl, Na₂S; Ca₃N₂.

Câu 7:Xác định số oxi hóa của cacbon trong mỗi phân tử sau:

CH₃ – CH₃; CH₂= CH₂; CH≡ CH; CH₂ =CH-C≡CH;

CH₃ – CH₂OH; CH₃ – CHO; CH₃– COOH; CH₃COOCH =CH₂;

C₆H₅ – NO₂; C₆H₅ – NH₂

Câu 8:Xác định số oxi hóa của N, S, C, Br trong ion: NO₃^–, SO₄^2- ; CO₃^2- , Br, NH₄⁺

Câu 9: Xác định sự thay đổi số oxi hóa:

Cr⁺² → Cr⁺³

S^-2 → S⁰

N⁺⁵ → N⁺⁴

Câu 10: Số oxi hóa của N, O, S, Cl, Br, Cr, Mn trong các chất và ion: NH₄⁺, CH₃COOH, SO₄^2–, Cl₂, KBrO₃, K₂Cr₂O₇, K₂MnO₄ lần lượt là:

A.+3, –2, +4, 0, +5, +6, +7.

B. –3, 0, +6, 0, +3, +7, +7.

C. –3, –2, +6, 0, +5, +6, +6.

D. –3, –2, +4, 0, +7, +6, +6.

Trên đây là những thông tin tổng hợp về cách tính số oxi hóa của mỗi nguyên tố để bạn đọc tham khảo. Đừng quên chia sẻ nếu thấy bài viết hữu ích và ghé đọc website Wikihoc.edu.vn mỗi ngày để tham khảo thêm nhiều kiến thức hữu ích xung quanh các môn học và đời sống bạn nhé!