Cân bằng phản ứng oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron
Chia sẻ - lưu lại facebook
Một số điều cần nhớ về số oxi hóa
Trong chương trình Hóa lớp 10, học sinh được học về phương trình oxi hóa khử. Trong chuyên đề này sẽ có những bài tập về cân bằng phương trình oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron. Trước đó, các bạn cần nắm rõ thế nào là số oxi hóa?
Số oxi hóa của một nguyên tố hóa học trong phân tử là điện tích của nguyên tử nguyên tố trong phân tử khi cho rằng mối liên kết giữa các nguyên tử là liên kết ion. Để tính được số oxi hóa, học sinh sẽ tuân theo những quy tắc sau:
- Với đơn chất, số oxi hóa của nguyên tố bằng 0
- Một phân tử luôn trung hòa về điện. Tức là tổng số oxi hóa của các nguyên tử của phân tử bằng 0.
- Khi tham gia vào cấu thành nên hợp chất, số oxi hóa của các nguyên tử luôn không thay đổi.
Phương pháp thăng bằng electron là gì?
Nguyên tắc của phương pháp thăng bằng electron là bảo toàn e. Tức là tổng số e cho sẽ bằng tổng số e nhận. Để thực hiện cân bằng, các bạn tiến hành làm theo những bước sau:
- Bước 1: Viết phản ứng với các nguyên tử có số oxi hóa thay đổi
- Bước 2: Viết phương trình oxi hóa khử rồi cân bằng
- Bước 3: Cân bằng e bằng cách nhân các hệ số để thỏa mãn tổng e cho phải bằng số e nhận. Đặt những hệ số đã tìm được vào phương trình.
- Bước 4: Cân bằng nốt những nguyên tử không có sự thay đổi số oxi hóa.
- Bước 5: Kiểm tra nguyên tố oxi của 2 vế đã được bằng nhau hay chưa?
Có thể bạn quan tâm: Đồng vị là gì? 5 dạng bài tập về đồng vị
Sưu tầm: Trần Thị Nhung
Đánh giá post này
Chia sẻ - lưu lại facebook
PHƯƠNG PHÁP THĂNG BẰNG ELECTRON
.I. SỐ OXI HOÁ
Số oxi hoá của một nguyên tố trong phân tử là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó trong phân tử, nếu giả định rằng liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử là liên kết ion.
.II. SỐ OXI HOÁ ĐƯỢC XÁC ĐỊNH THEO CÁC NGUYÊN TẮC SAU:
Qui tắc 1: Số oxi hoá của nguyên tố trong các đơn chất bằng không. Thí dụ: Số oxi hoá của Na, Fe, H2, N2, O2, Cl2,… đều bằng không.
Qui tắc 2: Trong hầu hết các hợp chất, số oxi hoá của hiđro bằng +1, trừ hiđrua kim loại [NaH, CaH2,…]. Số oxi hoá của oxi bằng -2, trừ trường hợp OF2 và peoxit [chẳng hạn H2O2, Na2O2,…]. Kim loại kiềm và kiềm thổ luôn có số oxi hoá dương và bằng hoá trị của nó trong hợp chất.
Qui tắc 3: Trong một phân tử, tổng số oxi hoá của các nguyên tố bằng không.
Qui tắc 4: Số oxi hóa của các ion đơn nguyên tử bằng điện tích của ion đó. Trong ion đa nguyên tử, tổng số oxi hoá của các nguyên tố bằng điện tích của ion.
Thí dụ: Tính số oxi hoá của nguyên tố lưu huỳnh trong. SO3, SO2, H2SO4, KMnO4, SO42-
Đặt x là số oxi hoá của nguyên tố lưu huỳnh trong các hợp chất và ion trên, ta có:
– Trong SO3: x+3.[-2] = 0 ⟹ x = +6
– Trong SO2: x+2.[-2] = 0 ⟹ x = +4
– Trong H2SO4: 2.[+1] +x+4.[-2] = 0 ⟹ x= +6
– Trong KMnO4: +1+x+4.[-2] = 0⟹ x= +7
– Trong SO42- : x+4.[-2] = -2⟹ x= +6
CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH
Bước 1: Xác định số oxi hóa của những nguyên tố có số oxi hóa thay đổi
Bước 2: Viết hai quá trình nhường và nhận electron, cân bằng mỗi quá trình
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tống số electron mà chất oxi hóa nhận
Bước 4: Đặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phương trình hóa học
Bước 5: Kiểm tra theo thứ tự: Kim loại→ Phi kim → Hydro → Oxi.
Ví dụ 1 Lập phương trình hóa học của phản ứng sau
Fe2O3 + CO → Fe + CO2
Hướng dẫn giải
Bước 1: Xác định số oxi hóa của những nguyên tố có số oxi hóa thay đổi
Bước 2: Viết hai quá trình nhường và nhận electron, cân bằng mỗi quá trình
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tống số electron mà chất oxi hóa nhận
Bước 4: Đặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành
phương trình hóa học
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
Bước 5: Kiểm tra theo thứ tự: Kim loại→ Phi kim → Hydro → Oxi.
Ví dụ 2 Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron
KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → MnSO4 + Fe2[SO4]3 + K2SO4 + H2O
Hướng dẫn giải
Bước 1: Xác định số oxi hóa của những nguyên tố có số oxi hóa thay đổi
Bước 2: Viết hai quá trình nhường và nhận electron, cân bằng mỗi quá trình
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tống số electron mà chất oxi hóa nhận
Bước 4: Đặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành
phương trình hóa học
2KMnO4 + 10FeSO4 + H2SO4 → 2MnSO4 + 5Fe2[SO4]3 + K2SO4 + H2O
Bước 5: Kiểm tra theo thứ tự: Kim loại→ Phi kim → Hydro → Oxi.
2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 → 2MnSO4 + 5Fe2[SO4]3 + K2SO4 + 8H2O
Chú ý 1: Nhân chỉ số vào quá trình nhường hoặc nhận electron
Ví dụ 1 Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron
Al + HNO3 [loãng] → Al[NO3]3 + N2O + H2O
Hướng dẫn giải
8Al + 30HNO3 [loãng] = 8Al[NO3]3 + 3N2O + 15H2O
Chú ý 2:
* Trong trường hợp một phân tử có nhiều nguyên tố thay đổi số oxi hoá, Ta viết đủ các quá trình oxi hoá hoặc quá trình khử rồi cộng gộp chung các quá trình lại.
* Nếu các nguyên tố thay đổi số oxi hóa thuộc các phân tử khác nhau, ta viết đầy đủ các quá trình oxi hoá hoặc quá trình khử rồi cộng gộp riêng từng quá trình lại.
Ví dụ 1: Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron
FeS2 + HNO3 → Fe[NO3]3 + H2SO4 + NO2 + H2O
Hướng dẫn giải
FeS2 + 18HNO3 → Fe[NO3]3 + 2H2SO4 +15NO2 +7 H2O
Ví dụ 2: Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron
As2S3 + HNO3 loãng + H2O → H3AsO4 + H2SO4 + NO
Hướng dẫn giải
3As2S3 + 28HNO3 loãng + 4H2O → 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO
Chú ý 3: Phản ứng tạo ra nhiều sản phẩm
Ta phải viết riêng từng quá trình phản ứng đối với mỗi sản phẩm rồi cộng gộp lại sau khi đã nhân với hệ số tỉ lệ giữa các sản phẩm theo đề.
Ví dụ 1: Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron
Mg + HNO3 → Mg[NO3]2 + N2 ↑ + N2O ↑ + H2O
Biết tỉ lệ thể tích: N2: N2O=5:4
Hướng dẫn giải
Theo đề: tỉ lệ thể tích: N2: N2O=5:4. Vậy ta nhân [1] cho 5 và nhân [2] cho 4 rồi cộng 2 phương trình lại ta được phương trình [3]
41Mg + 100HNO3 → 41Mg[NO3]2 + 5N2 ↑ + 4N2O ↑ + 50H2O
Ví dụ 2: Cân bằng phương trình phản ứng sau:
Fe + HNO3 loãng → Fe[NO3]3 + N2 + N2O + H2O
Biết tỉ khối của hỗn hợp khí so với H2 là 20
Hướng dẫn giải:
Các phản ứng riêng:
10Fe + 36HNO3 = 10Fe[NO3]3 + 3N2 + 18H2O [1]
8Fe + 30HNO3 = 8Fe[NO3]3 + 3N2O + 15H2O [2]
Để có tỉ lệ trên ta nhân phương trình [2] với 3 rồi cộng hai phương trình, ta có:
34Fe + 126HNO3 loãng = 34Fe[NO3]3 + 3N2 + 9N2O + 63H2O
Hoặc viết các nửa phản ứng riêng:
Fe + HNO3 loãng → Fe[NO3]3 + N2 + N2O + H2O
Tỉ lệ thể tích: N2: N2O=1:3. Vậy ta nhân [1] cho 1 và nhân [2] cho 3 rồi cộng 2 phương trình lại ta được phương trình [3]
34Fe + 126HNO3 loãng = 34Fe[NO3]3 + 3N2 + 9N2O + 63H2O
Chú ý 4: Đối với phản ứng oxi hóa – khử có hệ số bằng chữ
Xác định chính xác sự tăng, giảm số oxi hóa của các nguyên tố. Chú ý nhân chỉ số của nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa
Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau:
Al + HNO3 → Fe[NO3]3 + NxOy + H2O
Hướng dẫn giải:
Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau:
M + HNO3 → M[NO3]n + NO2 + H2O
Hướng dẫn giải:
Chú ý 5: Cân bằng phản ứng oxi hoá – khử có chất hữu cơ tham gia.
Cũng tiến hành theo 4 bước. Nhưng ở bước [1] khi tính số oxi hoá của C cần lưu ý:
- Phương pháp chung: Tính số oxi hoá trung bình của C.
- Phương pháp riêng. Đặc biệt đối với những phản ứng chỉ có sự thay đổi số oxi hóa của nhóm chức, thì chỉ tính số oxi hoá của C nào có sự thay đổi số oxi hoá.
Cách 1: Phương pháp chung
Cách 2: Phương pháp riêng
BÀI TẬP ÁP DỤNG
- Mg + HNO3 ” Mg[NO3]2 + NO + H2O
- Al + H2SO4 ” Al2[SO4]3 + S + H2O
- Al + HNO3 ” Al[NO3]3 + N2 + H2O
- Fe + HNO3 ” Fe[NO3]3 + N2O + H2O
- Al + HNO3 ” Al[NO3]3 + N2 + H2O
- Al + HNO3 ” Al[NO3]3 + NH4NO3 + H2O
- FeO + HNO3 ” Fe[NO3]3 + N2O + H2O
- FeCO3 + HNO3 ” Fe[NO3]3 + N2 + CO2 + H2O
- S + HNO3 ” H2SO4 + NO
- P + KClO3 ” P2O5 + KCl
- KClO3 ” KCl + O2
- NH3 + O2 ” N2 + H2O
- I2 + HNO3 ” HIO3 + NO + H2O
- FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 ” Fe2[SO4]3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
- H2SO4 + HI ” I2 + H2S + H2O
- Fe2O3 + H2 ” Fe + H2O
- NO2 + O2 + H2O ” HNO3
- NO2 + NaOH ” NaNO3 + NaNO2 + H2O
- KMnO4 + HCl ” KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
- MnO2 + HCl ” MnCl2 + Cl2 + H2O
- KClO3 + HCl ” KCl + Cl2 + H2O
- K2Cr2O7 + HCl ” KCl + CrCl3 + Cl2 + H2O
- H2SO4 + P ” H3PO4 + SO2 + H2O
- HNO3 + P ” H3PO4 + NO2 + H2O
- Fe3O4 + HNO3 ” Fe[NO3]3 + NO + H2O
- HNO3 + P + H2O ” H3PO4 + N2O
- Fe3O4 + HNO3 ” Fe[NO3]3 + NO2+ H2O
- Fe3O4 + HNO3 ” Fe[NO3]3 + N2O+ H2O
- Fe3O4 + HNO3 ” Fe[NO3]3 + N2 + H2O
- Fe3O4 + HNO3 ” Fe[NO3]3 + NH4NO3+ H2O
- Fe3O4 + H2SO4 ” Fe2[SO4]3 + S + H2O
- Fe3O4 + H2SO4 ” Fe2[SO4]3 + H2S + H2O
- Fe3O4 + H2SO4 ” Fe2[SO4]3 + SO2 + H2O
- H2S + KMnO4 +H2SO4 ” S + K2SO4 + MnSO4 +H2O
- FeSO4 +K2Cr2O7 + H2SO4 ” Fe2[SO4]3 + K2SO4 + Cr2[SO4]3 + H2O
- C2H4 + KMnO4 + H2O ” C2H6O2 + KOH +MnO2
- C8H8 + KMnO4 + H2O ” C8H10O2 + KOH + MnO2
- C2H4O + Cu[OH]2 + NaOH ” C2H3O2Na + Cu2O +H2O
- CH2O + Cu[OH]2 + NaOH ” Na2CO3 + Cu2O +H2O
- MnO2 + K2MnO4 + H2SO4 ” KMnO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
- Cl2 + KOH ” KCl + KClO3 + H2O
- NO2 + NaOH ” NaNO3 + NaNO2 + H2O
- FeS2 + HNO3 ” Fe[NO3]3 + H2SO4 + NO + H2O
- FeS2 + HNO3 ” Fe[NO3]3 + H2SO4 + NO2 + H2O
- FeS2 + HNO3 ” Fe[NO3]3 + H2SO4 + N2O + H2O
- FeS2 + HNO3 ” Fe[NO3]3 + H2SO4 + N2 + H2O
- Cu2S + HNO3 ” Cu[NO3]2 + H2SO4 + NO + H2O
- Cu2S + HNO3 ” Cu[NO3]2 + H2SO4 + NO2 + H2O
- Cu2S + HNO3 ” Cu[NO3]2 + H2SO4 + N2O + H2O
- Al + HNO3 ” Al[NO3]3 + NO + NO2 + H2O
- Cu2S + HNO3 ” Cu[NO3]2 + H2SO4 + N2 + H2O;
- Fe + HNO3 ” Fe [NO3]3 + N2 + N2O + H2O
- R + HNO3 ” R[NO3]n + NO + H2O
- M2CO3 + HNO3 ” M[NO3]n + N2O + CO2 +H2O
- MnBr2 + Pb3O4 + HNO3 ” HMnO4 + Br2 + Pb[NO3]2 + H2O
- CrI3 + KOH +Cl2 ” K2CrO4 + KIO4 + KCl + H2O