Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (312.02 KB, 25 trang )
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07 1
PHẦN A : PHẦN MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn chủ đề :
Trong giảng dạy và học tập môn hóa học, việc viết đúng và cân bằng phương trình
phản ứng đóng vai trò rất quan trọng. Bởi vì chỉ viết và cân bằng đúng thì việc tính toán
mới chính xác và tiết kiệm thời gian.
Nhưng để hiểu, nhớ và vận dụng bài một cách tốt nhất và hiệu quả nhất thì không phải
là một điều đơn giản.
Thực tế cho thấy, cách tốt nhất để các em có thể hiểu và vận dụng kiến thức đã học là
giải bài tập. Nhưng cũng có một vấn đề đặt ra là quá nhiều bài tập nên các em không
thể nào giải hết được. Các em chỉ làm được những bài quen thuộc và khá lúng túng khi
gặp những bài tập mới mặc dù không khó, nguyên nhân là do các em không nhìn ra
được dạng toán, chưa có cái nhìn hệ thống và phương pháp giải cho các dạng bài tập
này.
Nếu chúng ta có thể hệ thống hóa lý thuyết và đưa ra các phương pháp giải cho từng
dạng bài tập thì học sinh dễ dàng tiếp thu bài, hiểu rõ bài hơn và đặc biệt, có khã năng
vận dụng kiến thức đã học để giải các bài tập liên quan.
Từ những thực tế đó, tôi quyết định chọn chủ đề :
“Các phương pháp cân bằng
phản ứng oxi hóa khử”
Tuy là một phần nhỏ trong một thế giới rộng lớn của các bài tập hóa học nói chung
nhưng tôi nghĩ nó cũng sẽ đáp ứng được phần nào yêu cầu về các dạng bài tập trong
chương trình hóa học THPT
II. Mục đích của chủ đề :
Nhằm giúp học sinh có cái nhìn hệ thống về lý thuyết và bài tập Hóa học trong dạng
toán cân bằng phản ứng oxi hóa khử trong chương trình Hóa học phổ thông, từ đó
không những giúp các em có thể giải tốt các bài tập dạng này mà còn tạo điều kiện nâng
cao hiệu quả giảng dạy ở trường phổ thông.
III. Nhiệm vụ của chủ đề :
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07 2
Nghiên cứu cơ sở lý luận về bài tập Hóa học.
Tóm tắt lý thuyết, phân loại và các phương pháp để cân bằng phản ứng oxi hóa khử
IV. Khách thể và đối tượng nghiên cứu :
Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học Hóa học ở trường trung học phổ thông
Đối tượng nghiên cứu: Bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử
V. Phạm vi nghiên cứu :
Chương trình Hóa học trung học phổ thông: Chương trình hóa hữu cơ lớp 10
VII. Giả thuyết khoa học :
Nếu hiểu rõ lý thuyết, nắm vững phương pháp giải bài tập để cân bằng phản ứng oxi
hóa khử trong chương trình Hóa học THPT sẽ giúp giáo viên và học sinh hệ thống
hóa và và hiểu sâu sắc dạng bài tập này, là bước khởi dầu vững cho việc dạy học môn
hóa ở trường THPT
VIII. Phương tiện và phương pháp nghiên cứu :
1
. Phương tiện :
Các tài liệu liên quan đến lý thuyết và bài tập Hóa học cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Các phương tiện thông tin: Internet
2. Phương pháp :
Đọc tài liệu, phân tích tổng hợp lý thuyết và đề xuất các phương pháp giải
Đưa ra các dạng bài tập tiêu biểu để minh họa và sau đó có bài tập tượng tự
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07 3
PHẦN B : XÂY DỰNG NỘI DUNG LÝ THUYẾT
I. Định nghĩa phản ứng oxi hóa khử :
1.
Số oxi hóa :
Để thuận tiện khi xem xét phản ứng oxi hoá - khử và tính chất của các nguyên tố,
người ta đưa ra khái niệm số oxi hoá (còn gọi là mức oxi hoá hay điện tích hoá trị). Số
oxi hoá là điện tích quy ước mà nguyên tử có được nếu giả thuyết rằng cặp e liên kết
(do 2 nguyên tử góp chung) chuyển hoàn toàn về phía nguyên tử có độ âm điện lớn
hơn.
2. Quy tắc xác định số oxi hóa :
- Tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử trong phân tử trung hoà điện bằng 0.
- Tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử trong một ion phức tạp bằng điện tích của
ion. Ví dụ trong ion HSO
-
4
, số oxi hoá của H là +1, của O là -2 của S là +6.
1 + 6 + (-2. 4) = - 1.
- Trong đơn chất, số oxi hoá của các nguyên tử bằng 0.
Ví dụ: Trong Cl
2
, số oxi hoá của Cl bằng 0.
- Khi tham gia hợp chất, số oxi hoá của một số nguyên tố có trị số không đổi như sau.
+ Kim loại kiềm luôn bằng +1.
+ Kim loại kiềm thổ luôn bằng +2.
+ Oxi ( trừ trong peoxit bằng - 1) luôn bằng - 2.
+ Hiđro ( trừ trong hiđrua kim loại bằng - 1) luôn bằng - 2.
+ Al thường bằng +3.
Chú ý: Dấu của số oxi hoá đặt trước giá trị, còn dấu của ion đặt sau giá trị.
Ví dụ:
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07 4
3. Định nghĩa phản ứng oxi hóa khử :
- Phản ứng oxi hoá - khử là phản ứng trong đó có sự trao đổi e giữa các nguyên tử
hoặc ion của các chất tham gia phản ứng, do đó làm thay đổi số oxi hoá của chúng.
Ví dụ:
- Chất nhường e gọi là chất khử (hay chất bị oxi hoá).
Chất thu e gọi là chất oxi hoá (hay chất bị khử).
- Quá trình kết hợp e vào chất oxi hoá được gọi là sự khử chất oxi hoá
Quá trình tách e khỏi chất khử được gọi là sự oxi hoá chất khử:
4. Các phương trình phản ứng oxi hóa khử thường gặp :
Để viết được các phản ứng oxi hóa khử thì chúng ta cần biết một số chất oxi hóa và một
số chất khử thường gặp. Chất oxi hóa sau khi bị khử thì tạo thành chất khử liên hợp
(chất khử tương ứng); cũng như chất khử sau khi bị oxi hóa thì tạo thành chất khử liên
hợp (chất khử tương ứng). Ta phải biết các chất khử và chất oxi hóa tương ứng thì mới
viết được phản ứng oxi hóa khử.
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07 5
Các chất oxi hóa thường gặp :
- Các hợp chất của mangan: KMnO
4
, K
2
MnO
4
, MnO
2
(MnO
4
-
, MnO
4
2-
, MnO
2
)
+7 +6 +4
- KMnO
4
, K
2
MnO
4
, MnO
2
trong môi trường axit (H) thường bị khử thành muối
Mn
2+
Thí dụ:
+7 +2 +2 +3
2 KMnO
4
+ 10 FeSO
4
+ 8 H2SO4 → 2 MnSO
4
+ 5 Fe
2
(SO
4
)
3
+ K
2
SO
4
+ 8
H
2
O
Kali pemanganat Sắt (II) sunfat Mangan (II) sunfat Sắt (III) sunfat
Thuốc tím
(Chất oxi hóa) (Chất khử)
- KMnO
4
trong môi trường trung tính (H
2
O) thường bị khử thành mangan đioxit
(MnO
2
)
Thí du:
+7 +4 +4 +6
2KMnO
4
+ 4K
2
SO
3
+ H
2
O → MnO
2
+ K
2
SO
4
+ KOH
Kali pemanganat Kali sunfit Man ganđioxit Kali sunfat
(Chất oxi hóa) (Chất khử)
- KMnO
4
trong môi trường bazơ (OH
-
) thường bị khử tạo K
2
MnO
4
Thí dụ:
+7 +4 +6 +4
2 KMnO
4
+ K
2
SO
3
+ 2 KOH → 2 K
2
MnO
4
+ K
2
SO
4
+ H
2
O
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07 6
Kali pemanganat Kali sunfit Kali manganat Kali sunfat
(Chất oxi hóa) (Chất khử)
- Hợp chất của crom: K
2
Cr
2
O
7
; K
2
CrO
4
(Cr
2
O
7
2-
; CrO
4
2-
)
K
2
Cr
2
O
7
(Kali đicromat; Kali bicromat), K
2
CrO
4
(Kali cromat) trong môi trường axit
(H
+
) thường bị khử thành muối crom (III) (Cr
3+
)
Thí dụ:
+6 +2 +3 +3
K
2
Cr
2
O
7
+ 6FeSO
4
+ 7H2SO4 → Cr
2
(SO
4
)
3
+ 3Fe
2
(SO
4
)
3
+ K
2
SO
4
+ 7H
2
O
Kali đicromat Sắt (II) sunfat Crom (III) sunfat Sắt (III) sunfat
(Chất oxi hóa) (Chất khử)
Trong môi trường trung tính, muối cromat (CrO
4
2-
) thường bị khử tạo crom (III)
hiđroxit (Cr(OH)
3
)
Thí dụ:
+6 -2 +3 0
2KCrO
4
+ 3(NH
4
)
2
S + 2H
2
O → 2Cr(OH)
3
+ 3S + 6NH
3
+ 4KOH
Kali cromat Amoni sunfua Crom (III) hiđroxit Lưu huỳnh
(Chất oxi hóa) (Chất khử)
- Axit nitric (HNO
3
), muối nitrat trong môi trường axit (NO
3
-
/H
+
)
+5 +4
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07 7
- HNO
3
đậm đặc thường bị khử tạo khí màu nâu nitơ đioxit NO
2
. Các chất khử
thường
bị HNO
3
oxi hóa là: Các kim loại, các oxit kim loại có số oxi hóa trung gian (FeO,
Fe
3
O
4
), một số phi kim (C, S, P), một số hợp chất của phi kim có số oxi hóa thấp nhất
hay trung gian (H
2
S, SO
2
, SO
3
2-
, HI), một số hợp chất của kim loại trong đó kim loại
có số oxi hóa trung gian (Fe
2+
, Fe(OH)
2
Thí dụ:
0 +5 +3 +4
Fe + 6 HNO
3 (đ, nóng)
→ Fe(NO
3
)
3
+ 3 NO
2
+ 3 H2O
Sắt Axit nitric Sắt (III) nitrat Nitơ đioxit
(Chất khử) (Chất oxi hóa) (Khí có mùi hắc, màu nâu)
- HNO
3
loãng thường bị khử thành NO (khí nitơ oxit). Các chất khử thường gặp là:
các kim loại, các oxit kim loại hay hợp chất kim loại có số oxi hóa trung gian (FeO,
Fe(OH)
2
, Fe
3
O
4
, Fe
2+
), một số phi kim (S, C, P), một số hợp chất của phi kim trong đó
phi kim có số oxi hoá thấp nhất có số oxi hóa trung gian (NO2-, SO
3
2-
).
Thí dụ:
0 +5 +3 +2
Fe + 4HNO
3
(l)
→
Fe(NO
3
)
3
+ NO + 2H
2
O
Bột sắt Axit nitric (loãng) Sắt (III) nitrat Nitơ oxit
(Chất khử) (Chất oxi hóa) (Khí không có, không không có màu)
- Muối nitrat trong môi trường axit (NO
3-
/H
+
) giống như HNO
3
loãng, nên nó oxi
hóa được các kim loại tạo muối, NO3- bị khử tạo khí NO, đồng thời có sự tạo nước
(H
2
O)
Thí dụ:
0 +5 +2 +2
3Cu + 2NO
3
-
+ 8H
+
→ 3Cu
2+
+ 2NO + 4H
2
O
Đồng Muối nitrat trong môi trường axit Muối đồng (II)
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07 8
(Chất khử) (Chất oxi hóa) (Dung dịch có màu xanh lam)
Khí NO không màu thoát ra kết hợp với O
2
(của không khí) tạo khí NO
2
có màu
nâu đỏ
- Axit sunfuric đậm đặc nóng, H
2
SO
4
(đ, nóng); Khí sunfurơ (SO
2
)
+6 +4
- H
2
SO
4
(đ, nóng) thường bị khử tạo khí SO
2
. Các chất khử thường tác dụng với
H
2
SO
4
(đ, nóng) là: các kim loại, các hợp chất của kim loại số oxi hóa trung gian
(như FeO, Fe
3
O
4
), một số phi kim (như C, S, P), một số hợp chất của phi kim (như
HI, HBr, H
2
S)
Thí dụ:
0 +6 +2 +4
Cu + 2H2SO4(đ, nóng) → CuSO
4
+ SO
2
+ 2H
2
O
Đồng Axit sunfuric (đặc, nóng) Đồng (II) sunfat Khí sunfurơ
(Chất khử) (Chất oxi hóa)
Các kim loại mạnh như Mg, Al, Zn không những khử H2SO4 đậm đặc, nóng thành
SO
2
mà còn thành S, H
2
S. H2SO4 đậm đặc nhưng nếu loãng bớt thì sẽ bị khử tạo
lưu
huỳnh (S) hay hợp chất của lưu huỳnh có số oxi hóa thấp hơn (H
2
S). Nguyên nhân
của tính chất trên là do kim loại mạnh nên dễ cho điện tử (để H2SO4 nhận nhiều
điện
tử) và do H2SO4 ít đậm đặc nên nó không oxi hóa tiếp S, H
2
S.
- Khí sunfurơ (SO
2
) oxi hóa được các chất khử mạnh như các hợp chất của phi kim
có số oxi hoá thấp (như H
2
S, CO), một số phi kim (như H
2
, C), các kim loại mạnh
(như Na, K, Ca, Ba, Mg). Nếu SO
2
là chất oxi hóa thì nó thường bị khử tạo S.
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07 9
+4 -2 0
SO
2
+ H
2
S → S + H
2
O
Khí sunfurơ Khí hiđro sunfua Lưu huỳnh
(Chất oxi hóa) (Chất khử)
Khí mùi hắc Khí có mùi trứng thúi Chất rắn, màu vàng nhạt
Khác với HNO
3
, dung dịch H2SO4 loãng là a xit thông thường (tác nhân oxi hóa là
H+), chỉ dung dịch H2SO4 đậm đặc, nóng mới là axit có tính oxi hóa mạnh (tác
nhân oxi hóa là SO42-). Trong khi dung dịch HNO3 kể cả đậm đặc lẫn loãng đều là
axit có tính o xi hóa mạnh (tác nhân oxi hóa là NO3-
Thí dụ:
0 +6 +2 0
Fe + H
2
SO
4
(l) → FeSO
4
+ H
2
0 +6 +3 +4
2Fe + 6H
2
SO
4
(đ, nóng) → Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3SO
2
+ 6H
2
O
0 +5 +3 +2
Fe + 4HNO
3
(l)
→
Fe(NO
3
)
3
+ NO + 2H
2
O
0 +5 +3 +4
Fe + 6HNO
3
(đ, nóng) → Fe(NO
3
)
3
+ 3NO
2
+ 3H
2
O
Ba kim loại Al, Fe, Cr không bị hòa tan trong dung dịch H
2
SO
4
đậm đặc nguội
(cũng như trong dung dịch HNO
3
đậm đặc nguội) (bị thụ động hóa, trơ)
- Ion H
+
Ion H
+
của axit thông thường oxi hóa được các kim loại đứng trước H trong dãy
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
10
thế điện hóa. Ion H
+
bị khử tạo khí H
2
, còn kim loại bị khử tạo muối tương ứng (ion
kim loại).
K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Pt Au
Thí dụ:
Zn + 2HCl → ZnCl
2
+ H
2
0 +1 +2 0
Zn + 2H
+
→ Zn
2+
+ H
2
(Chất khử) (Chất oxi hóa) (Chất oxi hóa) (Chất khử)
II. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử :
a. Nguyên tắc khi cân bằng :
Tổng số e mà chất khử cho phải bằng tổng số e mà chất oxi hoá nhận và số nguyên
tử của mỗi nguyên tố được bảo toàn.
b. Các bước tiến hành cân bằng phản ứng :
1) Viết phương trình phản ứng, nếu chưa biết sản phẩm thì phải dựa vào điều kiện
cho ở đề bài để suy luận.
2) Xác định số oxi hoá của các nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Đối với những
nguyên tố có số oxi hoá không thay đổi thì không cần quan tâm.
3) Viết các phương trình e (cho - nhận e).
4) Cân bằng số e cho và nhận.
5) Đưa hệ số tìm được từ phương trình e vào phương trình phản ứng.
6) Cân bằng phần không tham gia quá trình oxi hoá - khử.
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
11
Ví dụ Cho miếng Al vào dung dịch axit HNO3 loãng thấy bay ra chất khí không
màu, không mùi, không cháy, nhẹ hơn không khí, viết phương trình phản ứng và
cân bằng.
Giải: Theo đầu bài, khí bay ra là N
2
.
Phương trình phản ứng (bước 1):
Bước 5:
Bước 6: Ngoài 6 HNO
3
tham gia quá trình oxi hoá - khử còn 3.10 = 30 NO
3
tạo
thành muối nitrat (10 l(NO
3
)
3
).
Vậy tổng số phân tử HNO
3
là 36 và tạo thành 18
2
O.
Phương trình cuối cùng:
Dạng ion:
Chú ý: Đối với những phản ứng tạo nhiều sản phẩm trong đó nguyên tố ở nhiều
số oxi hoá khác nhau, ta có thể viết gộp hoặc viết riêng từng phản ứng đối với từng
sản phẩm, sau đó nhân các phản ứng riêng với hệ số tỷ lệ theo điều kiện đầu bài.
Cuối cùng cộng gộp các phản ứng lại.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng:
Giải
Các phản ứng riêng (đã cân bằng theo nguyên tắc trên):
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
12
Để có tỷ lệ mol trên, ta nhân phương trình (1) với 9 rồi cộng 2 phương trình lại:
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
13
PHẦN C : CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG CỤ THỂ
I. Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử:
1. Phương pháp cân bằng electron :
-
Nguyên tắc
: Dựa vào sự bảo toàn electron nghĩa là tổng số electron của chất khử cho
phải bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.
-
Các bước cân bằng
:
+
Viết
phương
trình
phản
ứng
xảy
ra
với
đầy
đủ
tác
chất,
sản
phẩm
(nếu
đầu
bài
yêu
cầu
bổ
sung
phản
ứng,
rồi
mới
cân
bằng).
+
Tính
số
oxi
hóa
của
nguyên
tố
có
số
oxi
hóa
thay
đổi.
Nhận
diện
chất
oxi
hóa,
chất
khử.
+
Viết
phản
ứng
cho,
phản
ứng
nhận
điện
tử
(Phản
ứng
oxi
hóa,
phản
ứng
khử).
Chỉ
cần
viết nguyên
tử
của
nguyên
tố
có
số
oxi
hóa
thay
đổi,
với
số
oxi
hóa
được
để
bên
trên.
Thêm
hệ
số thích
hợp
để
số
nguyên
tử
của
nguyên
tố
có
số
oxi
hóa
thay
đổi
hai
bên
bằng
nhau.
+
Cân
bằng
số
điện
tử
cho,
nhận.
Số
điện
tử
cho
của
chất
khử
bằng
số
điện
tử
nhận
của
chất
oxi hóa
(Hay
số
oxi
hóa
tăng
của
chất
khử
bằng
số
oxi
hóa
giảm
của
chất
oxi
hóa)
bằng
cách
them hệ số
thích
hợp.
+
Phối
hợp
các
phản
ứng
cho,
nhận
điện
tử;
các
hệ
số
cân
bằng
tìm
được;
và
phản
ứng
lúc
đầu
để
bổ
sung
hệ
số
thích
hợp
vào
phản
ứng
lúc
đầu.
+
Cuối
cùng
cân
bằng
các
nguyên
tố
còn
lại
(nếu
có)
như
phản
ứng
trao
đổi.
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
14
-
Lưu ý:
Khi viết các quá trình oxi hoá và quá trình khử của từng nguyên tố, cần theo đúng chỉ
số qui định của nguyên tố đó.
+ Ví dụ:
Fe + H
2
SO
4
đặc nóng → Fe
2
(SO
4
)
3
+ SO
2
+ H
2
O
Fe0 → Fe
+3
+ 3e
1 x 2 Fe0 → 2Fe
+3
+ 6e
3 x S
+6
+ 2e → S
+4
2 Fe + 6 H
2
SO
4
→ Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3SO
2
+ 6H
2
0
-
Các
thí
dụ
:
Cân
bằng
các
phản
ứng
sau
đây
theo
phương
pháp
cân
bằng
điện
tử.
+
Thí
dụ
1
+7
+2
+2
+3
KMnO
4
+
FeSO
4
+
H
2
SO
4
MnSO
4
+
Fe
2
(SO
4
)
3
+
K
2
SO
4
+
H
2
O
Chất
oxi
hóa
Chất
khử
+
7
+
2
2 Mn
+ 5e
-
Mn
(phản
ứng
khử)
+2
+3
5 2Fe
- 2e
-
2Fe
(Phản
ứng
oxi
hóa)
(+4)
(+6)
2KMnO
4
+
10FeSO
4
+
H
2
SO
4
2MnSO
4
+
5Fe
2
(SO
4
)
3
+
K
2
SO
4
+
H
2
O
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
15
Thí dụ 2:
-1
+6
+1
+3
CH
3
-CH
2
-OH
+
K
2
Cr
2
O
7
+
H
2
SO
4
CH
3
-CHO
+
Cr
2
(SO
4
)
3
+
K
2
SO
4
+
H
2
O
Chất
khử
Chất
oxi
hóa
-1
+1
3 C
-
2e
-
C
(Phản
ứng
oxi
hóa)
+6
+3
2Cr
+
6e
-
2Cr (Phản
ứng
khử)
(+12)
(+6)
3CH
3
-CH
2
-OH
+
K
2
Cr
2
O
7
+
H
2
SO
4
3CH
3
-CHO
+
Cr
2
(SO
4
)
3
+
K
2
SO
4
+
H
2
O
3CH
3
-CH
2
-OH
+
K
2
Cr
2
O
7
+
4H
2
SO
4
3CH
3
-CHO
+
Cr
2
(SO
4
)
3
+
K
2
SO
4
+
7H
2
O
2. Phương pháp cân bằng ion – electron :
-
Phạm vi áp dụng:
Đối với các quá trình xảy ra trong dung dịch, có sự tham gia
của môi trường (H
2
O, dung dịch axit hoặc bazơ tham gia).
-
Các nguyên tắc:
• Nếu phản ứng có axit tham gia: vế nào thừa O phải thêm H
+
để tạo H
2
O và ngược
lại.
•Nếu phản ứng có bazơ tham gia: vế nào thừa O phải thêm H
2
O để tạo ra OH
-
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
16
-
Các bước cân bằng :
+
Viết
phương
trình
phản
ứng
với
đầy
đủ
tác
chất,
sản
phẩm
(nếu
chưa
có phản
ứng
sẵn).
+
Tính
số
oxi
hóa
của
các
nguyên
tố
có
số
oxi
hóa
thay
đổi.
Nhận
diện
chất oxi
hóa,
chất
khử.
+
Viết
dưới
dạng
ion
chất
nào
phân
ly
được
thành
ion
trong
dung
dịch.
(Chất nào
không
phân
ly
được
thành
ion
như
chất
không
tan,
chất
khí,
chất
không điện
ly,
thì
để
nguyên
dạng
phân
tử
hay
nguyên
tử).
Tuy
nhiên
chỉ
giữ
lại
những
ion
hay
phân
tử
nào
chứa
nguyên
tố
có
số
oxi
hóa
thay
đổi
(ion
hay phân
tử
nào
chứa
nguyên
tố
có
số
oxi
hóa
không
thay
đổi
thì
bỏ
đi).
+
Viết
các
phản
ứng
cho,
phản
ứng
nhận
điện
tử
(chính
là
các
phản
ứng
oxi hóa,
phản
ứng
khử).
Viết
nguyên
cả
dạng
ion
hay
phân
tử,
với
số
oxi
hóa
để bên
trên.
Thêm
hệ
số
thích
hợp
để
số
nguyên
tử
của
nguyên
tố
có
số
oxi
hóa thay
đổi
hai
bên
bằng
nhau.
+
Cân
bằng
số
điện
tử
cho,
nhận.
Số
điện
tử
cho
của
chất
khử
phải
bằng
số điện
tử
nhận
của
chất
oxi
hóa
(Hay
số
oxi
hóa
tăng
của
chất
khử
phải
bằng
số
oxi
hóa
giảm
của
chất
oxi
hóa)
bằng
cách
nhân
hệ
số
thích
hợp.
Xong
rồi cộng
vế
với
vế
các
phản
ứng
cho,
phản
ứng
nhận
điện
tử.
+
Cân
bằng
điện
tích.
Điện
tích
hai
bên
phải
bằng
nhau.
Nếu
không
bằng nhau
thì
thêm
vào
ion
H+
hoặc
ion
OH-
tùy
theo
phản
ứng
được
thực
hiện trong
môi
trường
axit
hoặc
bazơ.
Tổng
quát
thêm
H+
vào
bên
nào
có
axit
(tác
chất
hoặc
sản
phẩm);
Thêm
OH-
vào
bên
nào
có
bazơ.
Thêm
H2O
phía ngược
lại
để
cân
bằng
số
nguyên
tử
H
(cũng
là
cân
bằng
số
nguyên
tử
O).
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
17
+
Phối
hợp
hệ
số
của
phản
ứng
ion
vừa
được
cân
bằng
xong
với
phản
ứng
lúc
đầu
để
bổ
sung
hệ
số
thích
hợp
vào
phản
ứng
lúc
đầu
(Chuyển
phản
ứng dạng
ion
trở
lại
thành
dạng
phân
tử).
+
Cân
bằng
các
nguyên
tố
còn
lại,
nếu
có,
như
phản
ứng
trao
đổi.
-
Các th
í
dụ:
Cân
bằng
các
phản
ứng
sau
đây
theo
phương
pháp
cân
bằng
ion
-
electron
Thí
dụ
1:
+7
+2
+2
+
3
KMnO
4
+
FeSO
4
+
H
2
SO
4
MnSO
4
+
Fe
2
(SO
4
)
3
+
K
2
SO
4
+
H
2
O
Chất
oxi
hóa
Chất
khử
7
+2
2 MnO
4
-
+
5e
-
Mn
2+
(Phản
ứng
khử
)
+2
+3
5 2Fe
2+
-
2e
-
2Fe
3+
(Phản
ứng
oxi
hóa
)
(
+
4)
(+6)
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
18
2MnO
4
-
+
10Fe
2+
2Mn
2+
+
10Fe
3+
Điện
tích
:2(-1)
+
10(+2)
2(+2)
+
10(+3)
+18
+34
+
16H
+
+
8H
2
O
2KMnO
4
+
10Fe
2
(SO
4
)
3
+
8H
2
SO
4
2MnSO
4
+
5Fe
2
(SO
4
)
3
+
K
2
SO
4
+
8H
2
O
Thí dụ
2:
+
7
+4
+6
+6
KMnO
4
+ K
2
SO
3
+
KOH K
2
MnO
4
+
K
2
SO
4
+
H
2
O
Chất
oxi
hóa
Chất
khử
MnO
4
-
+
SO
3
2-
MnO
4
2-
+
SO
4
2-
+
7
+6
2 MnO
4
-
+
e
-
MnO
4
2-
(Phản
ứng
khử
)
+
4
+
6
SO
3
2-
-
2e
-
SO
4
2-
(Phản
ứng
oxi
hóa
)
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
19
2MnO
4
-
+
SO
3
2-
2MnO
4
2-
+
SO
2-
Điện
tích
:
2(-1)
+
1(-2)
2(-2)
+
1(-2)
-
4
-
6
2MnO
4
-
+ SO
3
2-
+
2OH
-
2MnO
4
2-
+
SO
4
2
+
H
2
O
2KMnO
4
+ K
2
SO
4
+
2KOH 2K
2
MnO
4
+
K
2
SO
4
+
H
2
O
II. Các dạng phản ứng oxi hóa khử phức tạp :
1. Phản ứng oxi hóa khử có hệ số bằng chữ :
-
Nguyên tắc:
Cần xác định đúng sự tăng giảm số oxi hoá của các nguyên tố
- Ví dụ:
Fe
3
O
4
+ HNO
3
→ Fe(NO
3
)
3
+ N
x
O
y
+ H
2
0
(5x – 2y) x 3Fe
+8/3
→ 3Fe
3
+ e
1 x x N
+5
+ (5x – 2y)e → xN
+2y/x
(5x-2y) Fe
3
O
4
+ (46x-18y) HNO
3
→ (15x-6y) Fe(NO
3
)
3
+ N
x
O
y
+(23x-9y) H
2
O
2. Phản ứng có chất hóa học là tổ hợp của hai chất khử :
- Nguyên tắc :
Cách 1 :
Viết mọi phương trình biểu diễn sự thay đổi số oxi hoá, chú ý sự ràng buộc
hệ số ở hai vế của phản ứng và ràng buộc hệ số trong cùng phân tử.
Cách 2 :
Nếu một phân tử có nhiều nguyên tố thay đổi số oxi hoá có thể xét chuyển
nhóm hoặc toàn bộ phân tử, đồng thời chú ý sự ràng buộc ở vế sau.
Luyện tập: Cân bằng phản ứng sau :
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
20
FeS
2
+ O
2
→ Fe
2
O
3
+ SO
2
Fe+2 → Fe+3 + 1e
2S-1 → 2S+4 + 2.5e
4 x FeS
2
- 11e → Fe
+3
+ 2S
+4
11 x 2O
0
+ 4e → 2O
2-
4 FeS
2
+ 11 O
2
→ 2 Fe
2
O
3
+ 8 SO
2
3. Phản ứng có nguyên tố tăng hoặc giảm số oxi hóa ở nhiều nấc :
Nguyên tắc :
• Cách 1 : Viết mọi phương trình thay đổi số oxi hoá, đặt ẩn số cho từng nấc tăng,
giảm số oxi hoá.
• Cách 2 : Tách ra thành hai hay nhiều phương trình ứng với từng nấc số oxi hóa tăng
hay giảm.
• Ví dụ: Cân bằng phản ứng sau:
Al + HNO
3
→ Al(NO
3
)
3
+ NO + N
2
O + H
2
O
Cách 1:
(3x + 8y) Al
0
- 3e → Al
+3
3 x N
+5
+ 3e → N
+5
3 y 2 N
+5
+ 8e → 2N
+1
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
21
(3x+8y) Al + (12x+30y) HNO
3
→ (3x+8y) Al(NO
3
)
3
+ 3x NO + 3y NO
2
+
(6x+15y) H
2
O
Cách 2: Tách thành 2 phương trình :
a x Al + 4HNO
3
→ Al(NO
3
)
3
+ NO + 2H
2
O
b x 8Al + 30 HNO
3
→ 8Al(NO
3
)
3
+ 3N
2
O + 15H
2
O
(a+8b)Al + (4a+30b) HNO
3
→ (a+8b) Al(NO
3
)
3
+ a NO + 3b N
2
O+(2a+15b) H
2
O
4. Phản ứng không xác định rõ môi trường :
- Nguyên tắc:
• Có thể cân bằng nguyên tố bằng phương pháp đại số hoặc qua trung gian phương
trình ion thu gọn.
• Nếu do gom nhiều phản ứng vào, cần phân tích để xác định giai đoạn nào là oxi
hóa khử.
Ví dụ:
Al + H
2
O + NaOH → NaAlO
2
+ H
2
Al + H
2
0 → Al(OH)
3
+ H
2
2 x Al
0
→ Al
+3
+ 3e
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
22
3 x 2H
+
+ 2e → H
2
2Al + 6H
2
0 → 2Al(OH)
3
+ H
2
(1)
2Al(OH)
3
+ 2NaOH → 2NaAlO
2
+ 4H
2
0 (2)
Tổng hợp 2 phương trình trên:
2Al + 2NaOH + 2H
2
O
→
2NaAlO
2
+ 3H
2
III. Các bài tập bổ sung :
1. Bài tập 1 :
Cân
bằng
các
phản
ứng
oxi
hóa
khử
sau
đây
theo
phương
pháp
cân
bằng
electron :
1)
C
12
H
22
O
11
+
MnO
4
-
+
H
+
CO
2
+
Mn
2+
+
H
2
O
2)
C
n
H
2n
+
1
CHO
+ KMnO
4
+ H
2
SO
4
CH
3
COOH
+
CO
2
+
MnSO
4
+ K
2
SO
4
+ H
2
O
(n
CH
3
COOH
:
n
CO
2
=
1
:
1)
3)
Ca
3
(PO
4
)
2
+
SiO
2
+
C P
4
+
CO
+
CaSiO
3
4)
M
x
O
y
+
H
2
SO
4
(đ,
nóng
) M
2
(SO
4
)
n
+
SO
2
+
H
2
O
5)
NaCrO
2
+ B
r
2
+ NaOH Na
2
CrO
4
+ NaBr + H
2
O
6)
Zn
+
HNO
3
Zn(NO
3
)
2
+ xNO
2
+
yNO
+ H
2
O
2. Bài tập 2 :
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
23
Cân
bằng
các
phản
ứng
sau
đây
theo
phương
pháp
cân
bằng
ion
–
electron
1)
KMnO
4
+
KNO
2
+
H
2
SO
4
MnSO
4
+
KNO
3
+
K
2
SO
4
+
H
2
O
2)
Zn
+
HNO
3
Zn(NO
3
)
2
+
NO
2
+ NO
+
H
2
O
(Tỉ
lệ
thể
tích::
VNO
2
:
VNO
=
1
:
3)
3)
Zn
+
KNO
3
+ KOH K
2
ZnO
2
+
NH
3
+
H
2
O
4)
Cr
2
O
7
2-
+
Fe
2+
+
H
+
Cr
3+
+
Fe
3+
+
H
2
O
5)
Mg
+
NO
3
-
+
H
+
Mg
2+
+
NH
4
+
+ H
2
O
3. Bài tập 3 :
Cân
bằng
các
phản
ứng
sau
đây
theo
phương
pháp
đại
số:
1.
Al
+
NO
2
-
+
OH
-
+
H
2
O AlO
2
-
+
NH
3
2.
FeS
2
+
H
2
SO
4
(đ,
nóng
) Fe
2
(SO
4
)
3
+ SO
2
+
H
2
O
3.
FeO
+
H
2
SO
4
(đ,
nóng
) Fe
2
(SO
4
)
3
+
SO
2
+
H
2
O
d.
M
x
O
y
+
HNO
3
M(NO
3
)
n
+
NO
+
H
2
O
e.
NO
2
-
+
MnO
4
-
+
H
+
NO
3
-
+
Mn
2+
+
H
2
O
f.
Fe
x
O
y
+
CO Fe
m
O
n
+
CO
2
4.Bài tập 4 :
Cho m gam bột kim loại kẽm hòa tan hết trong dung dịch HNO3, thu được 13,44 lít hỗn
hợp ba khí là NO
2
, NO và N
2
O. Dẫn lượng khí trên qua dung dịch xút dư, có 11,2 lít
hỗn hợp khí thoát ra. Cho lượng khí này trộn với không khí dư (coi không khí chỉ gồm
oxi và nitơ) để phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau đó cho hấp thụ lượng khí màu nâu thu
được vào dung dịch KOH dư, thu được dung dịch D. Dung dịch D làm mất màu vừa đủ
100 ml dung dịch KMnO4 0,4M trong môi trường H2SO4 có dư. Thể tích các khí đo ở
đktc. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
a. Viết phản ứng giữa kẽm với dung dịch HNO3 có hiện diện 3 khí trong phản ứng
theo dữ kiện trên.
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
24
b. Tính m.
(Zn = 65)
ĐS: 31 Zn + 80 HNO
3
→ 31 Zn(NO
3
)
2
+ 2 NO
2
+ 4 NO + 6 N
2
O + 40 H
2
O
m = 100,75 gam
5. Bài tập 5 :
A là một kim loại. Hòa tan hoàn toàn 1,43 gam A bằng dung dịch H2SO4 có dư 20%
so với lượng cần, thu được một khí có mùi hắc, một chất không tan có màu vàng nhạt
(có khối lượng 0,192 gam) và dung dịch B (có chứa muối sunfat của A). Cho hấp thụ
lượng khí mùi hắc trên vào 100 ml dung dịch Ca(OH)2 0,03M, thu được 0,24 gam kết
tủa màu trắng.
a. Xác định kim loại A. Cho biết dung dịch H2SO4 đem dùng không có phản ứng với
chất rắn màu vàng.
b. Tính thể tích dung dịch Ba(OH)2 0,1M cần dùng vừa đủ để khi cho tác dụng với
lượng dung dịch B trên thì thu được:
- Lượng kết tủa cực đại
- Lượng kết tủa cực tiểu.
c. Tính khối lượng kết tủa lớn nhất và nhỏ nhất thu được ở câu (b).
Các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
(Na = 23; Mg = 24; Al = 27; K = 39; Ca = 40; Cr = 52; Mn = 55; Fe = 56; Cu = 64; Zn
= 65; Ag = 108; Ba = 137; Hg = 200; Pb = 207; S = 32; O = 16; H = 1)
ĐS: Zn; 284ml; 504ml; 8,7952g; 6,6172g
6. Bài tập 6 :
Cho m gam kali kim loại vào 100 ml dung dịch HCl 0,1M. Sau đó cần thêm tiếp 10
ml dung dịch HBr 0,2M để thu được dung dịch có pH = 7.
a. Tính m.
b. Tính thể tích khí hiđro thoát ra trong thí nghiệm trên ở 27,30C; 83,6 cmHg.
c. Xác định nồng độ mol/lít của dung dịch có pH = 7 trên.
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
25
Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Coi thể tích dung dịch không thay đổi trong quá trình
phản ứng. (K = 39)
ĐS: m = 0,468g; 134,4ml; KCl 0,091M; KBr 0,018M
7. Bài tập 7 :
Hỗn hợp chất rắn X gồm bột kẽm và muối sắt (III) sunfat. Cho 200 ml nước vào một
bình chứa m gam hỗn hợp X. Dùng đũa thủy tinh khuấy đều để phản ứng xảy ra hoàn
toàn. Thu được chất không tan gồm 3,36 gam một kim loại và dung dịch Y có hòa tan
hỗn hợp muối. Cho dung dịch xút lượng dư vào dung dịch Y, sau khi phản ứng xong,
lọc lấy kết tủa đem nung ngoài không khí cho đến khối lượng không đổi thì thu được
11,2 gam một chất rắn.
a. Viết các phản ứng xảy ra.
b. Tính m.
c. Tính nồng độ mol của chất tan của dung dịch Y. Coi thể tích dung dịch Y bằng
thể tích nước đã dùng.
(Zn = 65; Fe = 56; S = 32; O = 16)
ĐS: m = 50,4g; ZnSO
4
0,8M; FeSO
4
0,7M
END
