PP cân bằng phản ứng oxi hóa - khử

1.Phương pháp đại số
1.1Nguyên tắc:
Số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế phải bằng nhau.
1.2Các bước cân bằng
Đặt ẩn số là các hệ số hợp thức. Dùng định luật bảo toàn khối lượng để cân bằng nguyên tố
và lập phương trình đại số.
Chọn nghiệm tùy ý cho 1 ẩn, rồi dùng hệ phương trình đại số để suy ra các ẩn số còn lại.
Ví dụ: a FeS
2
+ b O
2
→ c Fe
2
O
3
+ d SO
2
Ta có: Fe : a = 2c
S : 2a = d
O : 2b = 3c + 2d
Chọn c = 1 thì a=2, d=4, b = 11/2
Nhân hai vế với 2 ta được phương trình:
4FeS
2
+ 11O
2
→ 2Fe
2
O
3
+ 8SO

2
2.phương pháp cân bằng electron
2.1Nguyên 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.
2.2Các bước cân bằng:
Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng với các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa.
Bước 2: Viết 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 (thường theo thứ tự:
kim loại (ion dương):
gốc axit (ion âm).
môi trường (axit, bazơ).
nước (cân bằng H
2
O để cân bằng hiđro).
Bước 5: Kiểm soát số nguyên tử oxi ở 2 vế (phải bằng nhau).
*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.
oVí dụ:
Fe + H
2
SO
4

đặc nóng
→ Fe
2

(SO
4
)
3
+ SO
2
+ H
2
O
Fe
0
→ Fe
+3
+ 3e
1 x 2Fe
0
→ 2Fe
+3
+ 6e
3 x S
+6
+ 2e → S
+4
2Fe + 6H
2
SO
4
→ Fe
2
(SO

4
)
3
+ 3SO
2
+ 6H
2
0
3.phương pháp cân bằng ion – electron
3.1Phạm 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).
3.2Các 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
-
3.3Các bước tiến hành:
Bước 1: Tách ion, xác định các nguyên tố có số oxi hóa thay đổi và viết các nửa phản ứng
oxi hóa – khử.
Bước 2: Cân bằng các bán phản ứng:
Cân bằng số nguyên tử mỗi nguyên tố ở hai vế:
Thêm H
+

hay OH
-
Thêm H
2
O để cân bằng số nguyên tử hiđro
Kiểm soát số nguyên tử oxi ở 2 vế (phải bằng nhau).
Cân bằng điện tích: thêm electron vào mỗi nửa phản ứng để cân bằng điện tích
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: Cộng các nửa phản ứng ta có phương trình ion thu gọn.
Bước 5: Để chuyển phương trình dạng ion thu gọn thành phương trình ion đầy đủ và
phương trình phân tử cần cộng vào 2 vế những lượng bằng nhau các cation hoặc anion để
bù trừ điện tích.
Ví dụ: Cân bằng phương trình phản ứng:
Cu + HNO
3
→ Cu(NO
3
)
2
+ NO + H
2
O
Bước 1: Cu + H
+
+ NO3
-
→ Cu
2+

+ 2NO
3-
+ NO + H
2
O
Cu
0
→ Cu
2+
NO
3-
→ NO
Bước 2: Cân bằng nguyên tố:
Cu → Cu
2+
NO
3-
+ 4H
+
→ NO + 2H
2
O
Cân bằng điện tích
Cu → Cu
2+
+ 2e
NO
3-
+ 4H
+

+ 3e → NO + 2H
2
O
Bước 3: Cân bằng electron:
3 x Cu → Cu
2+
+ 2e
2 x NO
3-
+ 4H
+
+ 3e → NO + 2H
2
O
Bước 4: 3Cu + 2NO
3-
+ 8H
+
→ 3Cu
2+
+ 2NO + 4H
2
O
Bước 5: 3Cu + 8HNO
3
→ 3Cu(NO
3
)
2
+ 2NO +4H

2
O
4.Phản ứng có chất hóa học là tổ hợp của 2 chất khử
4.1Nguyên 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.
4.2 Luyện tập: Cân bằng phản ứng sau :
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
→ Fe
+3
+2S
+4
+ 11e
11 x 2O
0
+ 4e → 2O
4FeS
2
+ 11O
2
→ 2Fe
2
O
3
+ 8SO
2
5. Phản ứng có nguyên tố tăng hay giảm số oxi hoá ở nhiều nấc
5.1 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) x Al
0
→ Al
+3
+ 3e
3x *N
+5
+ 3xe → xN
+5
3 * 2yN
+5
+ 8ye → 2yN
+1
(3x+8y)Al +(12x+30y)HNO
3
→(3x+8y)Al(NO
3
)
3
+3xNO+3yNO
2
+(6x+15 y)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
6.Phản ứng không xác định rõ môi trường
6.1Nguyên 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
O → Al(OH)
3
+ H
2
2 x Al
0
→ Al
+3
+ 3e
3 x 2H
+
+ 2e → H
2
2Al + 6H

2
O → 2Al(OH)
3
+ H
2
(1)
2Al(OH)
3
+ 2NaOH → 2NaAlO
2
+ 4H
2
O (2)
Tổng hợp 2 phương trình trên:
2Al + 2NaOH + 2H
2
O → 2NaAlO
2
+ 3H2