Hóa trị và số oxi hóa thầy quang năm 2024
Cân bằng phản ứng oxi hóa khử là phương pháp quan trọng để có thể hoàn thành một bài tập về những dạng bài phản ứng oxi hóa khử. Để biết thêm về cách cân bằng oxi hóa khử, hãy cùng VUIHOC tìm hiểu và làm các bài tập ôn luyện nhé! Show
1. Khái niệm phản ứng oxi hoá khửPhản ứng oxi hóa khử được gọi là phản ứng hóa học mà ở trong phản ứng đó có sự chuyển các electron giữa các chất tham gia ở phản ứng. Đơn giản hơn thì đây là phản ứng hóa học làm cho một số nguyên tố tham gia thay đổi số oxi hóa. 2. Số oxi hoá - phương pháp tính số oxi hóa của nguyên tố trong các hợp chất hóa học2.1. Số oxi hoá là gì?Số oxi hóa của một nguyên tố ở trong phân tử là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó có trong một phân tử, khi giả thiết rằng liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử là liên kết ion. 2.2. Quy tắc và phương pháp xác định số oxi hoáSố oxi hóa của các đơn chất bằng 0 Trong tất cả các hợp chất, hầu hết: H có số oxi hóa là 1 và O có số oxi hóa là 2 Trong các ion đơn nguyên tử thì số oxi hóa của nguyên tử sẽ 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. 3. Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hoá khử3.1. Phương pháp 1: Phương pháp cân bằng đại số đơn giảnDùng để xác định hệ số phân tử của chất tham gia và thu được sau phản ứng hoá học, ta coi hệ số là các ẩn số và ký hiệu bằng các chữ cái trong bảng chữ cái a, b, c, d… rồi ta sẽ dựa vào mối tương quan giữa các nguyên tử của các nguyên tố tham gia phản ứng và theo định luật bảo toàn khối lượng để lập ra một hệ phương trình bậc nhất nhiều ẩn số. Giải hệ phương trình này và chọn các nghiệm là các số nguyên dương nhỏ nhất ta sẽ xác định được hệ số phân tử của các chất trong phương trình phản ứng hoá học. Ví dụ: Cân bằng phản ứng: Cu + HNO3 –> Cu(NO3)2 + NO + H2O Ký hiệu các hệ số cần tìm là các chữ in thường trong bảng chữ cái: a, b, c, d, e và ghi vào phương trình ta sẽ có: aCu + bHNO3 –> cCu(NO3)2 + dNO + eH2O + Xét số nguyên tử nguyên tố Cu: a = c (1) + Xét số nguyên tử nguyên tố H: b = 2e (2) + Xét số nguyên tử nguyên tố N: b = 2c + d (3) + Xét số nguyên tử nguyên tố O: 3b = 6c + d + e (4) Ta thu được hệ phương trình gồm 5 ẩn và cách giải như sau: Rút e = b/2 từ phương trình thứ (2) và có d = b – 2c từ phương trình thứ (3), hãy thay vào phương trình (4) ta được: 3b = 6c + b – 2c + b/2 \=> b = 8c/3 Ta thấy rằng, để số b nguyên thì c bắt buộc phải chia hết cho 3. Trong trường hợp này để hệ số của phương trình phản ứng min ta cần phải lấy c = 3. Khi đó: a = 3, b = 8, d = 2, e = 4 Vậy phương trình phản ứng trên sẽ có dạng như sau: 3Cu + 8HNO3 –> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Đăng ký ngay khóa học DUO để được lên lộ trình ôn thi tốt nghiệp sớm nhất! 3.2. Phương pháp 2: Sử dụng theo phương pháp cân bằng electronCân bằng qua ba bước:
Ví dụ. Cân bằng phản ứng: FeS + HNO3 –> Fe(NO3)3 + N2O + H2SO4 + H2O
Fe+2 –> Fe+3 S-2 –> S+6 N+5 –> N+1 (Viết số oxi hóa này phía trên các nguyên tố tương ứng)
Fe+2 –> Fe+3 + 1e S-2 –> S+6 + 8e FeS –> Fe+3 + S+6 + 9e 2N+5 + 8e –> 2N+1 –> Có 8FeS và 9N2O.
8FeS + 42HNO3 –> 8Fe(NO3)3 + 9N2O + 8H2SO4 + 13H2O Ví dụ 2. Phản ứng trong dung dịch bazơ: NaCrO2 + Br2 + NaOH –> Na2CrO4 + NaBr CrO2- + 4OH- –> CrO42- + 2H2O + 3e Br2 + 2e –> 2Br- Phương trình ion: 2CrO2- + 8OH- + 3Br2 –> 2CrO42- + 6Br- + 4H2O Phương trình phản ứng phân tử: 2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH –> 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O Ví dụ 3. Phản ứng ở trong các dung dịch có H2O tham gia: KMnO4 + K2SO3 + H2O –> MnO2 + K2SO4 MnO4- + 3e + 2H2O –> MnO2 + 4OH- SO32- + H2O –> SO42- + 2H+ + 2e Phương trình ion: 2MnO4- + H2O + 3SO32- –> 2MnO2 + 2OH- + 3SO42- Phương trình phản ứng phân tử: 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O –> 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH 3.3. Phương pháp 3: Cân bằng phương trình oxi hóa khử theo ion – electronBước 1: hoàn thành sơ đồ phản ứng với các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa. Bước 2: Hoàn thiện các quá trình: khử (cho electron), oxi hóa (nhận electron). Bước 3: Cân bằng electron: nhân hệ số để: Tổng số electron cho = tổng số electron nhận. (tổng số oxi hóa giảm = tổng số oxi hóa tăng). Bước 4: Cân bằng nguyên tố không thay đổi số oxi hoá :
Bước 5: Kiểm soát số nguyên tử oxi ở 2 vế (phải bằng nhau). Ví dụ: Fe + H2SO4đặc nóng → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O FeO → Fe+3 + 3e 1 x 2Fe0 → 2Fe+3 + 6e 3 x S+6 + 2e → S+4 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 3.4. Phương pháp 4: Sử dụng nguyên tử nguyên tố cân bằng phản ứng oxi hoá khửĐây là một phương pháp khá đơn giản. Khi cân bằng ta cố ý viết các đơn chất khí (H2, O2, C12, N2…) dưới dạng nguyên tử riêng biệt rồi lập luận qua một số bước. Ví dụ: Cân bằng phản ứng P + O2 –> P2O5 Ta viết: P + O –> P2O5 Để tạo thành 1 phân tử P2O5 cần 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O: 2P + 5O –> P2O5 Nhưng phân tử oxi bao giờ cũng gồm hai nguyên tử, như vậy nếu lấy 5 phân tử oxi tức là số nguyên tử oxi tăng lên gấp 2 thì số nguyên tử P và số phân tử P2O5 cũng tăng lên gấp 2, tức 4 nguyên tử P và 2 phân tử P2O5. Do đó: 4P + 5O2 –> 2P2O5 3.5. Phương pháp 5: Sử dụng hóa trị tác dụngHóa trị tác dụng là hóa trị của nhóm nguyên tử hay nguyên tử của các nguyên tố trong chất tham gia và tạo thành trong PUHH. Áp dụng phương pháp này cần tiến hành các bước sau: + Xác định hóa trị tác dụng: II – I III – II II-II III – I BaCl2 + Fe2(SO4)3 –> BaSO4 + FeCl3 Hóa trị tác dụng lần lượt từ trái qua phải là: II – I – III – II – II – II – III – I Tìm bội số chung nhỏ nhất của các hóa trị tác dụng: BSCNN(1, 2, 3) = 6 + Lấy BSCNN chia cho các hóa trị ta được các hệ số: 6/II = 3, 6/III = 2, 6/I = 6 Thay vào phản ứng: 3BaCl2 + Fe2(SO4)3 –> 3BaSO4 + 2FeCl3 Dùng phương pháp này sẽ củng cố được khái niệm hóa trị, cách tính hóa trị, nhớ hóa trị của các nguyên tố thường gặp. 3.6. Phương pháp 6: Dùng hệ số phân số cân bằng phản ứng oxi hoá khửĐặt các hệ số vào các công thức của các chất tham gia phản ứng, không phân biệt số nguyên hay phân số sao cho số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau. Sau đó khử mẫu số chung của tất cả các hệ số. Ví dụ: P + O2 –> P2O5 + Đặt hệ số để cân bằng: 2P + 5/2O2 –> P2O5 + Nhân các hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất để khử các phân số. Ở đây nhân 2. 2.2P + 2.5/2O2 –> 2P2O5 hay 4P + 5O2 –> 2P2O5 3.7. Phương pháp 7: Sử dụng "chẵn - lẻ"Một phản ứng sau khi đã cân bằng thì số nguyên tử của một nguyên tố ở vế trái bằng số nguyên tử nguyên tố đó ở vế phải. Vì vậy nếu số nguyên tử của một nguyên tố ở một vế là số chẵn thì số nguyên tử nguyên tố đó ở vế kia phải chẵn. Nếu ở một công thức nào đó số nguyên tử nguyên tố đó còn lẻ thì phải nhân đôi. Ví dụ: FeS2 + O2 –> Fe2O3 + SO2 Ở vế trái số nguyên tử O2 là chẵn với bất kỳ hệ số nào. Ở vế phải, trong SO2 oxi là chẵn nhưng trong Fe2O3 oxi là lẻ nên phải nhân đôi. Từ đó cân bằng tiếp các hệ số còn lại. 2Fe2O3 –> 4FeS2 –> 8SO2 + 11O2 Đó là thứ tự suy ra các hệ số của các chất. Thay vào PTPƯ ta được: 4FeS2 + 11O2 –> 2Fe2O3 + 8SO2 3.8. Phương pháp 8: Xuất phát từ nguyên tố chung nhất để cân bằng phản ứng oxi hoá khửChọn nguyên tố có mặt ở nhiều hợp chất nhất trong phản ứng để bắt đầu cân bằng hệ số các phân tử. Ví dụ: Cu + HNO3 –>Cu(NO3)2 + NO + H2O Nguyên tố có mặt nhiều nhất là nguyên tố oxi, ở vế phải có 8 nguyên tử, vế trái có 3. Bội số chung nhỏ nhất của 8 và 3 là 24, vậy hệ số của HNO3 là 24 /3 = 8 Ta có 8HNO3 –> 4H2O + 2NO (Vì số nguyên tử N ở vế trái chẵn) 3Cu(NO3)2 –> 3Cu Vậy phản ứng cân bằng là: 3Cu + 8HNO3 –> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O 4. Bài tập cân bằng phản ứng oxi hoá khử điển hìnhBài 1: Lập phương trình phản ứng oxi hóa – khử sau đây theo phương pháp thăng bằng electron:
Lời giải:
MnO2 + HCl đặc → MnCl2 + Cl2↑ + H2O – Thực hiện các bước cân bằng PTHH bằng phương pháp thăng bằng electron. – Phương trình phản ứng được cân bằng như sau: MnO2 + 4HCl đặc → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
Cu + HNO3 đặc, nóng → Cu(NO3)2 + NO2↑ + H2O – Thực hiện cân bằng bằng phương pháp electron. – Phương trình phản ứng được cân bằng như sau: Cu + 4HNO3 đặc, nóng → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
Mg + H2SO4 đặc, nóng → MgSO4 + S↓ + H2O – Phương trình hoá học sau khi cân bằng như sau: Bài 2: Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử sau:
Hướng dẫn giải:
– Ta xác định sự thay đổi số oxi hóa, và thăng bằng số electron – Ta được phương trình sau khi cân bằng như sau:
– Ta được phương trình sau khi cân bằng như sau: Bài 3: Cân bằng các phản ứng Oxi hóa khử sau:
Hướng dẫn giải:
– Ta được:
– Ta được: Bài 4: Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử sau:
Bài 5: Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử sau:
Bài 6: Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử:
– Thay NO2 lần lượt bằng: NO, N2O, N2, NH4NO3 rồi hoàn thành phản ứng.
– Thay NO lần lượt bằng NO2, N2O, N2, NH4NO3 rồi hoàn thành phản ứng.
Bài 7: Cân bằng phương trình: NaCrO2 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBrHướng dẫn giải: CrO2- + 4OH- → CrO42- + 2H2O + 3e Br2 + 2e → 2Br- Phương trình ion: 2CrO2- + 8OH- + 3Br2 → 2CrO42- + 6Br- + 4H2O Phương trình phản ứng phân tử: 2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O Bài 8: Cân bằng phương trình: KMnO4 + K2SO3 + H2O → MnO2 + K2SO4Hướng dẫn giải: MnO4- + 3e + 2H2O → MnO2 + 4OH- SO32- + H2O → SO42- + 2H+ + 2e Phương trình ion: 2MnO4- + H2O + 3SO32- → 2MnO2 + 2OH- + 3SO42- Phương trình phản ứng phân tử: 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH Bài 9: Cân bằng phương trình:C6H12O6 + KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + CO2 + H2O Hướng dẫn: 5C6H12O6 + 24KMnO4 + 36H2SO4 → 12K2SO4 + 24MnSO4 + 30CO2 + 66H2O Bài 10: Cân bằng phương trình: FeS + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O + H2SO4 + H2OHướng dẫn giải: Bước 1. Xác định sự thay đổi số oxi hóa: Fe+2 → Fe+3 S-2 → S+6 N+5 → N+1 Bước 2. Lập thăng bằng electron: Fe+2 → Fe+3 + 1e S-2 → S+6 + 8e FeS → Fe+3 + S+6 + 9e 2N+5 + 8e → 2N+1 → Có 8FeS và 9N2O. Bước 3. Đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại: 8FeS + 42HNO3 → 8Fe(NO3)3 + 9N2O + 8H2SO4 + 13H2O PAS VUIHOC – GIẢI PHÁP ÔN LUYỆN CÁ NHÂN HÓA Khóa học online ĐẦU TIÊN VÀ DUY NHẤT: ⭐ Xây dựng lộ trình học từ mất gốc đến 27+ ⭐ Chọn thầy cô, lớp, môn học theo sở thích ⭐ Tương tác trực tiếp hai chiều cùng thầy cô ⭐ Học đi học lại đến khi nào hiểu bài thì thôi ⭐ Rèn tips tricks giúp tăng tốc thời gian làm đề ⭐ Tặng full bộ tài liệu độc quyền trong quá trình học tập Đăng ký học thử miễn phí ngay!! Qua bài viết này, VUIHOC mong rằng có thể giúp các em hiểu được phần nào kiến thức về cân bằng phản ứng oxi hóa khử. Để học nhiều hơn các kiến thức Hóa học 10 cũng như Hóa học THPT thì các em hãy truy cập vuihoc.vn hoặc đăng ký khoá học với các thầy cô VUIHOC ngay bây giờ nhé! |