Một số phương pháp giúp học sinh giải nhanh bài tập về phản ứng oxi hóa – khử

SỞ GD – ĐT ĐỒNG THÁP
TRƯỜNG THPT TRƯỜNG XUÂN
******
NGHIÊN CỨU KHSP ỨNG DỤNG
Tên đề tài:
“Một số phương pháp giúp học sinh giải nhanh bài tập
về phản ứng oxi hóa – khử”
Giáo viên: Lý Bảo Việt
Tổ: Hóa – Sinh
Bộ môn: Hóa học
Trường Xuân, tháng 11 năm 2010
PHỤ LỤC
Trang
1. Tên đề tài 2
2. Tóm tắt 2
3. Giới thiệu
3.1. Hiện trạng 2
3.2. Giải pháp thay thế 3
3.2.1. Phương pháp bảo toàn electron 3
3.2.2. Phương pháp ion – electron 10
3.3.3. Phương pháp quy đổi 12
4. Phương pháp nghiên cứu 15
5. Phân tích dữ liệu và bàn luận 16
6. Kết luận và khuyến nghị 17
Tài liệu tham khảo 18
2
1-Tên đề tài
“Một số phương pháp giúp học sinh giải nhanh bài tập về phản ứng oxi hóa – khử”
2-Tóm tắt đề tài:
Với hình thức thi trắc nghiệm học sinh thường phải mất nhiều thời gian khi giải những
bài tập tính toán, đặc biệt là những bài tập về phản ứng oxi hóa - khử. Nếu các em vẫn giải

bài tập theo hướng trắc nghiệm tự luận như trước đây thì thường không có đủ thời gian để
hoàn thành một bài thi của mình. Để giải quyết những vấn đề đó cần tìm ra những phương
pháp giải nhanh nhằm tiết kiệm thời gian.
Trong chương trình phổ thông, học sinh gặp không ít những bài tập về oxi hóa - khử
liên quan đến axit sunfuric đậm đặc, axit nitric, muối nitrat và các phản ứng nhiệt luyện điều
chế kim loại,… Với những bài tập này, việc áp dụng các phương pháp giải đối với học sinh
còn gặp nhiều khó khăn do các em chưa nắm rõ các phương pháp giải và phạm vi áp dụng
của từng phương pháp. Giải pháp đặt ra là giới thiệu cụ thể nội dung các phương pháp giải
nhanh bài tập về phản ứng oxi hóa – khử để học sinh có thể vận dụng các phương pháp đó
một cách có hiệu quả.
Đề tài này giới thiệu với học sinh ba phương pháp: phương pháp bảo toàn electron,
phương pháp ion – electron và phương pháp quy đổi. Các phương pháp nêu trên sẽ giúp cho
học sinh giải các bài tập về phản ứng oxi hóa khử một cách dễ dàng, mất ít thời gian.
Nghiên cứu được tiến hành trên hai nhóm có số lượng học sinh, kết quả học tập môn
hóa tương đương nhau. (Nhóm 1 và nhóm 2 của CLB hóa học, trường THPT Trường Xuân
– mỗi nhóm có 20 học sinh). Nhóm 1 là nhóm thực nghiệm, nhóm 2 là nhóm đối chứng.
Nhóm thực nghiệm được tác động bằng việc áp dụng các phương pháp đã nêu. Kết quả cho
thấy tác động có ảnh hưởng tích cực, kết quả của nhóm thực nghiệm là cao hơn so với nhóm
đối chứng.
3-Giới thiệu:
3.1. Hiện trạng:
Xu thế chung hiện nay và trong tương lai là việc kiểm tra đánh giá học sinh bằng hình
thức trắc nghiệm. Hình thức trắc nghiệm dần dần thay cho hình thức tự luận. Hiện tại, đối
với môn hóa học, các kỳ thi TN THPT, tuyển sinh ĐH-CĐ 100% là trắc nghiệm. Điều này
đồi hỏi học sinh phải tìm ra những cách giải nhanh nhất có thể.
Qua những buổi sinh hoạt CLB hóa học cho thấy đa số học sinh chỉ biết giải bài tập về
phản ứng oxi hóa – khử theo cách thông thường (viết các phương trình phản ứng, lập các
phương trình đại số,…) với cách giải này, học sinh mất nhiều thời gian, thậm chí có một số
bài học sinh không thể tìm ra đáp số.
3

Trong nhiều năm qua, đề thi tuyển sinh các khối A, B luôn có sự hiện diện của của các
bài tập về phản ứng oxi hóa - khử. Đề tài này đặc biệt phục vụ cho học sinh ôn tập thi tuyển
sinh, cũng có thể áp dụng để giải nhanh các bài tập đơn giản trong kiểm tra định kỳ trên lớp.
3.2. Giải pháp thay thế:
Vận dụng các phương pháp: phương pháp bảo toàn electron, phương pháp ion –
electron và phương pháp quy đổi vào việc giải các bài tập về phản ứng oxi hóa – khử.
3.2.1. Phương pháp bảo toàn electron: (Sử dụng tiện lợi cho các trường hợp xảy ra nhiều
phản ứng oxi hóa – khử hoặc thong qua nhiều giai đoạn)
3.2.1.1. Nội dung: “Trong phản ứng oxi hóa - khử thì tổng số mol electron do các chất khử
nhường bằng tổng số mol electron do các chất oxi hóa nhận”
Quy trình áp dụng phương pháp bảo toàn electron.
Bước 1: Xác định chất khử và chất oxi hóa (dựa vào số oxi hóa, nếu chất khử, chất oxi hóa
có nhiều trạng thái oxi hóa (ví dụ như sắt) chỉ cần quan tâm trạng thái số oxi hóa đầu và
trạng thái số oxi hóa cuối, thậm chí không cần quan tâm đến việc cân bằng các phương trình
phản ứng.
Bước 2: Viết các quá trình nhường và nhận electron. (kèm theo số mol tương ứng của các
chất trong mỗi quá trình.
Bước 3: Từ định luật bảo toàn electron suy ra phương trình liên hệ giữa số mol electron
nhường và số mol electron nhận.
*Lưu ý:
- Khi cần tìm số mol (khối lượng) của một chất nào đó, có thể áp dụng định luật bảo
toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố để hỗ trợ.
- Một hỗn hợp gồm nhiều kim loại có hóa trị không đổi và có khối lượng cho trước sẽ
phải nhường một số mol electron không đổi cho bất kỳ tác nhân oxi hóa nào. Và các tác
nhân oxi hóa hỗn hợp đó sẽ nhận lượng số mol electron bằng nhau.
*Cách tính số mol NO
3
-
; SO
4

2-
(trong axit HNO
3
và H
2
SO
4
đặc) tạo muối và bị khử khi
tham gia phản ứng với kim loại.
- Xét kim loại M có số oxi hóa khi tham gia phản ứng oxi hóa – khử với HNO
3
là +n (n>0)
- Gọi số mol của kim loại M là là a. Từ quá trình oxi hóa M → M
+n
+ ne suy ra số mol
electron mà M nhường là n.a
- Giả sử N
+5
(trong HNO
3
) bị khử xuống N
+x
. Theo phương pháp bảo toàn electron thì số
mol electron mà N
+5
nhận bằng n.a
Quá trình khử N
+5
+ (5-x) → N
+x

x
na
−5
← n.a→
x
na
−5
(1)
- Trong phản ứng thu được muối M(NO
3
)
n
nên số mol NO
3
-
cần để tạo muối gấp n lần số
mol của kim loại M. Vậy nNO
3
-
tạo muối bằng n.a (2)
4
- Từ (1) và (2) ta có mối liên hệ giữa số mol NO
3
-
tạo muối và số mol N
+x
(sản phẩm khử thu
được) được biểu thị bằng biểu thức sau:

x
x
an
an
n
n
x
N
no
−=
−
=
+
−
5
5
.
.
3
- Hay nói cách khác, số mol NO
3
-
tạo muối bằng số mol electron kim loại nhường bằng số
mol electron N
+5
nhận.
- Từ đây, suy ra số mol HNO
3
phản ứng bằng số mol NO
3

-
tạo muối + số mol N
+5
nhận
electron.
- Tương tự đối với chất oxi hóa là H
2
SO
4
đặc.
- Giả sử S
+6
(trong H
2
SO
4
) bị khử xuống S
+x
. Theo phương pháp bảo toàn electron thì số mol
electron mà N
+5
nhận bằng n.a
Quá trình khử S
+6
+ (6-x) → S
+x


x
na

−6
← n.a→
x
na
−6
(1’)
- Trong phản ứng thu được muối M
2
(SO
4
)
n
nên số mol SO
4
2-
cần để tạo muối bằng
2
na
(2’)
Từ (1’) và (2’) ta có mối liên hệ giữa số mol SO
4
2-
tạo muối và số mol S
+x
(sản phẩm khử
thu được) được biểu thị bằng biểu thức sau:
2
6
6
.

2
2
4
x
x
an
na
n
n
x
S
So
−
=
−
=
+
−
- Hay nói cách khác, số mol SO
4
2-
tạo muối bằng
2
1
số mol electron kim loại nhường bằng số
mol electron S
+6
nhận.
- Từ đây, suy ra số mol H
2

SO
4
phản ứng bằng số mol SO
4
2-
tạo muối + số mol S
+6
nhận
electron.
- Khối lượng muối của kim loại thu được sau phản ứng bằng khối lượng kim loại phản ứng
cộng với khối lượng NO
3
-
(hoặc SO
4
2-
) tạo muối.
3.2.1.2. các ví dụ minh họa.
Ví dụ 1: Cho 8,3 g hỗn hợp hai kim loại Al, Fe tác dụng với dung dịch H
2
SO
4
đặc, nóng dư,
thu được 6,72 lí khí SO
2
(đktc). Khối lượng của Al và Fe trong hỗn hợp ban đầu là
A. 2,7g ; 5,6g B. 5,4g ; 4,8g C. 9,8g ; 3,6g D. 1,35g ; 2,4g
Hướng dẫn giải:
*Cách 1:
Số mol của SO

2
=
mol3,0
4,22
72,6
=
Gọi x là số mol của Al, Y là số mol của Fe.
5
*Quá trình khử: S
+6
+ 2e → S
+4
0,6mol ← 0,3mol
*Quá trình oxi hóa: Al → Al
3+
+ 3e Fe → Fe
3+
+ 3e
xmol → 3x ymol → 3y mol
Theo phương pháp thăng bằng electron ta có: 3x + 3y = 0,6 (1)
Theo đề bài ra ta có: 27x + 56y = 8,3 (2)
Từ (1) và (2) ta tìm được x = 0,1 mol ; y = 0,1 mol
Khối lượng của mỗi kim loại:
mAl

= 27x0,1 = 2,7g; mFe = 56x0,1 = 5,6g
*Cách 2: HS viết 2 phương trình phản ứng, dựa vào số liệu đề bài lập hệ hai phương trình
giải tìm được số mol của 2 kim loại. Từ đó suy ra khối lượng của 2 kim loại.
*Nhận xét: Với bài tập này HS có thể tìm theo hai cách tương đối dễ dàng, tuy nhiên với
những bài tập phức tạp hơn như những bài bên đưới thì việc giải theo cách 2 sẽ gặp khó

khăn.
Ví dụ 2: Khi cho 9,6g Mg tác dụng hết với dung dịch H
2
SO
4
đậm đặc, thấy có 49g H
2
SO
4
tham gia phản ứng, tạo muối MgSO
4
, nước và sản phẩm khử X. X là:
A. SO
2
B. H
2
S C. S D. SO
2
và S
Hướng dẫn giải:
Dung dịch H
2
SO
4
đậm đặc vừa là chất oxi hóa vừa là môi trường. Gọi a là số oxi hóa của S
trong X.
*Quá trình oxi hóa Mg → Mg
2+
+ 2e

4,0
24
6,9
=
mol → 0,4 mol 0,8 mol
Tổng số mol H
2
SO
4
đã dùng là:
mol5,0
98
49
=
Số mol H
2
SO
4
đã dùng để tạo muối bằng số mol Mg
2+
= 0,4 mol.
Vậy số mol H
2
SO
4
đã dùng oxi hóa Mg là: 0,5 – 0,4 = 0,1 mol.
*Quá trình khử: S
+6
+ (6-a)e → S
a

0,1mol → (6-a).0,1 mol
Theo phương pháp bảo toàn electron ta có: (6-a).0,1 = 0,8 → a = -2
Vậy X là H
2
S.
*Nhận xét: Nếu học sinh giải theo cách thông thường thì phải chia ra 3 trường hợp X là
H
2
S, S, SO
2
.
Ví dụ 3: Cho 1,35g hỗn hợp A gồm Cu, Mg, Al tác dụng với HNO
3
dư được 1,12 lít NO và
NO
2
có khối lượng mol trung bình là 42,8. Biết các khí đo ở đktc. Tổng khối lượng muối
nitrat sinh ra là:
A. 9,65 B. 7,28 C. 4,24 D. 5,69
Hướng dẫn giải:
6
Từ thể tích hỗn hợp NO ; NO
2
(1,12 lit) và khối lượng mol trung bình (42,8) ta tìm được số
mol của NO và NO
2
lần lượt là 0,01 mol và 0,04 mol
Gọi x, y, z lần lượt là số mol của Cu, Mg, Al trong 1,35g hỗn hợp.
*Quá trình khử: N
+5

+ 3e → N
+2
(NO)
0,03 mol ← 0,01 mol
N
+5
+ 1e → N
+4
(NO
2
)
0,04 mol ← 0,04 mol
*Quá trình oxi hóa: Cu → Cu
2+
+ 2e
xmol → x 2x
Mg → Mg
2+
+ 2e
ymol → y 2y
Al → Al
3+
+ 3e
zmol → z 3z
Theo phương pháp bảo toàn electron ta có: 2x + 2y + 3z = 0,03 + 0,04 = 0,07
Từ đây, ta suy ra được khối lượng muối nitrat sinh ra là:
m = mCu(NO
3
)
2

+ mMg(NO
3
)
2
+ mAl(NO
3
)
3

= 1,35 + 62. (2x + 2y + 3z)
= 1,35 + 62.0,07 = 5,69 g
Ví dụ 4: (Theo câu 5/136 SGK lớp 10 nâng cao) Hỗn hợp khí A gồm clo và oxi. A phản
ứng vừa hết với một hỗn hợp gồm 4,8g Mg và 8,1g Al tạo ra 37,05g hỗn hợp các muối
clorua và oxit của 2 kim loại. Xác định thành phần % theo khối lượng và thể tích mỗi chất
trong hỗn hợp A.
Hướng dẫn giải:
Từ đề bài tìm được số mol của Mg và Al lần lượt là 0,2 mol và 0,3 mol.
Goij x, y lần lượt là số mol của Cl
2
và O
2
*Quá trình oxi hóa: Al → Al
3+
+ 3e
0,3mol → 0,9 mol
Mg → Mg
2+
+ 2e
0,2mol → 0,4 mol
*Quá trình khử: Cl

2
+ 2e → 2Cl
-
x → 2x mol
O
2
+ 4e → 2O
2-
y → 4y mol
Theo phương pháp bảo toàn electron: 2x + 4y = 0,9 + 0,4 = 1,3 (1)
Theo định luật bảo toàn khối lượng: 71x + 32y + 4,8 + 8,1 = 37,05 (2)
Giải hệ (1) và (2) ta tìm được x, y và từ đó tìm được thành phần của các chất trong A.
7
Ví dụ 5: (TS ĐH A 2007) Hòa tan hoàn toàn 12g hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1)Bằng axit
HNO
3
, thu được V lít hỗn hợp khí X gồm NO và NO
2
(đktc) và dung dịch Y chỉ chứa 2
muối và axit dư. Tỉ khối của X đối với H
2
bằng 19. Giá trị của V là:
A. 4,48 B. 5,6 C. 3,36 D. 2,24
Hướng dẫn giải:
Từ tỉ khối của X đối với H
2
ta tính được tỉ lệ mol 2 khí là 1:1. Đặt số mol mỗi khí là x.
Gọi số mol mỗi kim loại là y, ta có:
56y + 64 y = 12 → y = 0,1
*Quá trình oxi hóa Cu → Cu

2+
+ 2e
0,1mol → 0,2
Fe → Fe
3+
+ 3e
0,1mol → 0,3
*Quá trình khử N
+5
+ 3e → N
+2
(NO)
3x mol ← x mol
N
+5
+ 1e → N
+4
(NO
2
)
x mol ← x mol
Theo phương pháp bảo toàn electron: 3x + x = 0,2 + 0,3 → x = 0,125
Vậy, V = 0,125 x 22,.4 x 2 = 5,6 lit.
*Nhận xét: Đối với ví dụ 3 và ví dụ 4 nếu học sinh giải theo cách thông thường thì học sinh
phải viết rất nhiều phương trình phản ứng, đặt nhiều ẩn số. Từ giả thuyết kết hợp với kỹ
thuật ghếp ẩn số toán học để suy ra đáp số.
Ví dụ 6: (TSĐH B 2007) Nung m g bột sắt trong oxi, thu được 3 g hỗn hợp chất rắn X.
Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO
3
(dư), thoát ra 0,56 lit NO là sản phẩm khử

duy nhất (đktc). Giá trị của m là:
A. 2,52 B. 2,22 C. 2,62 D. 2,32
Hướng dẫn giải: Trong bài toán này hỗn hợp X gồm Fe và các 3 oxit của sắt nên ta chỉ cần
chú ý đến trạng thái đầu và trạng thái cuối của sắt.
N
NO
=
mol025,0
4,22
56,0
=
n
Fe
=
mol
m
56
Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng ta có m
O
= 3 - m → n
O
=
mol
m
16
3 −
*Quá trình oxi hóa: Fe → Fe
3+
+ 3e
mol

m
56
→
mol
m
56
3
*Quá trình khử: O + 2e → O
2-
8
16
3 m−
→ 2.
16
3 m−
N
+5
+ 3e → N
+2
(NO)
0,075 mol ← 0,025 mol
Theo phương pháp bảo toàn electron ta có:
16
)3(2
075,0
56
3 mm −
+=
m = 2,52 g
Ví dụ 7: Cho luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe

2
O
3
ở nhiệt độ cao một thời gian
người ta thu được 6,72g hỗn hợp gồm 4 chất rắn khác nhau. Đem hòa tan hoàn toàn hỗn hợp
này vào dung dịch HNO
3
dư thấy tạo thành 0,448 lít khí B duy nhất có tỉ khối so với H
2
bằng 15. Giá trị m là:
A. 5,56 B. 6,64 C. 7,2 D. 8,81
Hướng dẫn giải:
M
B
= 15.2 = 30 → B là NO có số mol =
mol02,0
4,22
448,0
=
Ở bài toán này, ta nhận thấy sắt không bị thay đổi trạng thái oxi hóa.(trạng thái đầu và cuối
sắt đều có số oxi hóa là +3). CO là chất khử, HNO
3
là chất oxi hóa. Vì vậy đặt số mol của
Co là x.
*Quá trình nhận electron: N
+5
+ 3e → N
+2
(NO)
0,06 mol ← 0,02 mol

*Quá trình nhường electron: C
+2
→ C
+4
+ 2e
x mol → x 2x
Theo phương pháp bảo toàn electron: 2x = 0,06 → x = 0,03 mol
Ta có sơ đồ phản ứng: Fe
2
O
3
+ CO → A + CO
2
Theo định luật bảo toàn khối lượng ta suy ra được: m = 6,72 + mCO
2
–mCO
→ m = 6,72 + 44.0,03 – 28.0,03 = 72, g
Ví dụ 8: Trộn 0,54g bột nhôm với bột Fe
2
O
3
và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu
được hỗn hợp A. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp A trong dung dịch HNO
3
được hỗn hợp khí
gồm NO và NO
2
có tỉ lệ số mol tương ứng là: 1:3. Thể tích (đktc) của khí NO, NO
2
lần lượt

là:
A. 0,224 lit và 0,672 lit C. 2,24 lit và 6,72 lit
B. 0,672 lit và 0,224 lit D. 6,72 lit và 2,24 lit
Hướng dẫn giải:
Xét trong cả quá trình, thực chất chỉ có Al thay đổi số oxi hóa nên ta có
*Quá trình oxi hóa Al → Al
3+
+ 3e
0,02mol → 0,06 mol
Gọi x là số mol của NO → số mol NO
2
là 3x mol.
*Quá trình khử: N
+5
+ 3e → N
+2
(NO)
3x mol ← x mol
9
N
+5
+ 1e → N
+4
(NO
2
)
3x mol ← 3x mol
Theo phương pháp bảo toàn electron ta có 6x = 0,06 → x = 0,01
Vậy thể tích của NO và NO
2

lần lượt là: 0,224 lit và 0,672 lit.
Ví dụ 9: Hòa tan hết 16,3g hỗn hợp kim loại gồm Mg, Al và Fe. Trong dung dịch H
2
SO
4
đặc nóng, thu được 0,55 mol SO
2
. Cô cạn dung dịch sau phản ứng, khối lượng chất rắn
khan thu được là:
A. 51,8g B. 55,2g C. 69,1g D. 82,9g
Hướng dẫn giải:
Cách thông thường:
Chất khử Mg, Al, Fe
Mg → Mg
2+
+ 2e
xmol → x 2x
Al → Al
3+
+ 3e
ymol → y 3y
Fe → Fe
3+
+ 3e
zmol → z 3z
Chất oxi hóa: S
+6
+ 2e → S
+4
1,1 ← 0,55 mol

Theo phương pháp bảo toàn electron: 2x + 3y + 3z = 1,1 (1)
Theo đề bài: 24x + 27y + 56z = 16,3 (2)
Khối lượng muối khan thu được bao gồm MgSO
4
, Al
2
(SO
4
)
3
và Fe
2
(SO
4
)
3
m = 120x + 171y + 200z.
Để tính m ta lấy 48x (1) + ( 2) ta được m = 48.1,1 + 16,3 = 69,1 g
Cách tính nhanh: Áp dụng công thức tính số mol SO
4
2-
trong muối.
Số mol SO
4
2-
tạo muối =
2
1
số mol e S
+6

nhận = 0,55 mol
Vậy khối lượng muối thu được là
m = mKL + mSO
4
2-
tạo muối = 16,3 + 96.0,55 = 69,1g.
Ví dụ 10: Cho 18,4g hỗn hợp kim loại A và B tan hết trong dung dịch hỗn hợp gồm HNO
3
đặc và H
2
SO
4
đặc, nóng thấy thoát ra 0,2 mol NO và 0,3 mol SO
2
. cô cạn dung dịch sau
phản ứng, khối lượng muối khan thu được là:
A. 42,2g B. 63,3g C. 79,6g D. 84,4g
Hướng dẫn giải:
Trong bài toán này, nguyên tử khối và hóa trị của A, B chưa biết, nếu sử dụng các phương
pháp thông thường sẽ gặp khó khăn trong việc đặt ẩn, giải hệ phương trình để tìm đáp số.
Áp dụng công thức tính số mol nNO
3
-
, nSO
4
2-
tạo muối chúng ta sẽ tìm kết quả dễ dàng hơn.
10
Quá trình nhận electron. S
+6

+ 2e → S
+4
0,6 ← 0,3 mol
N
+5
+ 3e → N
+2
(NO)
0,6 mol ← 0,2 mol
Vậy nNO
3
-
tạo muối = số mol e N
+5
nhận = 0,6 mol
nSO
4
2-
tạo muối =
2
1
số mol e S
+6
nhận = 0,3 mol
Từ đó ta tính được khối lượng muối khan thu được:
m = mKL + mNO
3
-
+ mSO
4

2-
= 18,4 + 62.0,6 + 96.0,3 = 84,4 g
Ví dụ 11: Cho 1,24g hỗn hợp 2 kim loại có hóa trị không đổi thành 2 phần bằng nhau.
-Phần 1: bị oxi hóa hoàn toàn thu được 0,78g hỗn hợp oxit.
-Phần 2: Tan hoàn toàn trong dung dịch H
2
SO
4
loãng thu được V lit khí H
2
ở đktc. Giá trị V
là:
A. 2,24 lit B. 0,112 lit C. 5,6 lit D. 0,224 lit
Hướng dẫn giải:
Khối lượng mỗi phần 1,24 : 2 = 0,62g
Số mol O kết hợp với 0,62g kim loại:
mol01,0
16
62,078,0
=
−
Quá trình tạo oxit: O + 2e → O
2-
0,1 mol→ 0,2 mol
Ở phần 2 do cùng oxi hóa hỗn hợp kim loại như trên nên H
+
của axit cũng nhận 0,02 mol
electron theo quá trình sau
H
+

+ 2e → H
2
0,02mol → 0,01 mol
Vậy thể tích H
2
thu được là: 0,01 . 22,4 = 0,224 lit
3.2.2. Phương pháp ion – electron
Ngoài việc cân bằng oxi hóa – khử còn áp dụng giải các bài toán phản ứng oxi hóa khử
có môi trường (axit, bazơ, nước), tính lượng môi trường H
+
tham gia phản ứng. Chỉ áp dụng
cho dạng toán kim loại hoặc hỗn hợp các kim loại tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh
như H
2
SO
4
đặc hoặc HNO
3
. Nếu học sinh không biết phương pháp này mà sử dụng phương
pháp khác để giải thì sẽ mất thời gian và có thể không tìm ra kết quả của bài toán.
Đối với bài toán oxit kim loại hoặc hỗn hợp các oxit kim loại tác dụng với axit theo
phản ứng oxi hóa khử, khi sử dụng phương pháp ion – electron thì ngoài số mol H
+
tính theo
bán phản ứng ion – electron còn có số mol H
+
lấy oxi của oxit để tạo nước.
3.2.2.1. Cách viết các bán phản ứng oxi hóa – khử (quá trình oxi hóa và hóa trình khử)
* Nếu phản ứng có axit tham gia.
Vế nào thiếu bao nhiêu oxi O thì them bấy nhiêu H

2
O để tạo ra H
+
ở vế kia và ngược lại.
Ví dụ: NO
3
-
→ NO
11
Vế phải thiếu 2O, them vào vế phải 2H
2
O để tạo vế trái 4H
+
, sau đó cân bằng điện tích
của bán phản ứng.
NO
3
-
+ 4H
+
+ 3e → NO + 2H
2
O
* Nếu phản ứng có bazơ tham gia.
Vế nào thiếu bao nhiêu O thì them lượng OH
-
gấp đôi để tạo nước ở vế kia và ngược lại.
Ví dụ: Cr
2
O

3
→ 2CrO
4
2-
Vế trái thiếu 5O, thêm vào vế trái 10OH
-
để tạo 5H
2
O bên vế phải, sau đó cân bằng điện
tích bán phản ứng.
Cr
2
O
3
+ 10 OH
-
→ 2CrO
4
2-
+ 5H
2
O + 6e
Ngoài ra, học sinh cần linh hoạt trong các trường hợp ngoại lệ.
* Phản ứng có nước tham gia.
- Sản phẩm phản ứng tạo ra axit (viết như phản ứng có axit tham gia)
- Sản phẩm phản ứng tạo ra bazơ (viết như phản ứng tạo ra bazơ)
MnO
4
-
+ 2H

2
O + 3e → MnO
2
+ 4OH
-
* Học sinh chú ý sự thay đổi số oxi hóa của KMnO
4
theo môi trường.
- Trong môi trường kiềm: tạo K
2
MnO
4
- Trong môi trường trung tính và kiềm yếu: tạoMnO
2
, KOH
- Trong môi trường axit: tạo Mn
2+
3.2.2.2. Một số ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Hỗn hợp A gồm 2 kim loại chưa biết hóa trị hòa tan vừa đủ vào 800ml dung dịch
HNO
3
sinh ra hỗn hợp gồm 0,2 mol N
2
và 0,1 mol NO.Nồng độ của dung dịch HNO
3
đã
dung là:
A. 1,5M B. 2,5M C. 3,5M D. 4,5M
Hướng dẫn giải:
Ta có: 2NO

3
-
+ 12H
+
+ 10e → N
2
+ 6H
2
O
2,4 mol ← 0,2 mol
2NO
3
-
+ 4H
+
+ 3e → NO + 2H
2
O
0,4 mol ← 0,1 mol
Từ 2 bán phản ứng trên ta suy ra được nHNO
3
= nH
+
= 2,4 + 0,4 = 2,8 mol.
[ ]
MHNO 5,3
8,0
8,2
3
==→

*Nhận xét: Học sinh có thể dựa vào phương pháp bảo toàn electron để tìm số mol NO
3
-
tạo
muối và số mol NO
3
-
nhận electron (theo cách này học sinh sẽ mất thời gian nhiều hơn)
Ví dụ 2: Cho m gam hỗn hợp X gôm Fe, Al, Mg tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được
6,72 lit khí hidro ở đktc. Tính thể tích dung dịch HNO
3
2M cần dùng để hòa tan hết cũng m
gam hỗn hợp trên? Biết lượng HNO
3
đã dung dư 20% so với lượng cần thiết và NO là sản
phẩm khử duy nhất.
12
Hướng dẫn giải:
Vì cùng lượng m g hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl dư, HNO
3
dư nên tổng số mol
electron nhận trong hai trường hợp này phải bằng nhau.
Ta có: 2H
+
+ 2e → H
2
0,6mol ←
3,0
4,22
72,6

=
2NO
3
-
+ 4H
+
+ 3e → NO + 2H
2
O
0,8 ← 0,6 mol
Vậy số mol HNO
3
phản ứng = 0,8 mol.
Vì lượng HNO
3
dùng dư 20% so với lượng cần thiết nên:
Số mol HNO
3
đã dùng = 0,8 + 0,8x20% = 0,96 mol
Vdd HNO
3
= 0,96/2 = 0,48 lit
Ví dụ 3: Hòa tan m gam hỗn hợp Y gồm FeO, Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4

(với nFeO:nFe
2
O
3
= 1: 1) cần
dung 200ml dung dịch HNO
3
1,5M thu được x lit khí NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất.
Giá trị của m, x lần lượt là:
A. 7,46g ; 0,24 lit C. 52g ; 0,07lit
B. 52,2g ; 1,68 lit D. 51,2g ; 1,68 lit
Hướng dẫn giải:
Vì hỗn hợp Y gồm FeO, Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4
(với nFeO:nFe
2
O
3
= 1: 1) nên ta xem hỗn hợp Y chỉ
có Fe
3
O
4
.

Số mol H
+
= nHNO
3
= 0,15.2 = 0,3 mol
3fe
3
O
4
+ 28HNO
3
→ 9Fe(NO
3
)
3
+ NO + 14H
2
O
0,3 mol
Từ phương trình trên ta tính được nFe
3
O
4
=
mol
28
3,0.3
và số mol của NO =
mol
28

3,0
→ mFe
3
O
4
= 7,46g ; V
NO

= 0,24 lit.
3.2.3 Phương pháp quy đổi:
Một số bài toàn hóa học có thể giải nhanh bằng các phương pháp bảo toàn electron,
bảo toàn nguyên tử, bảo toàn khối lượng song phương pháp quy đổi cũng tìm ra đáp số rất
nhanh và đó là phương pháp tương đối ưu việt, có thể vận dụng vào các bài tập trắc nghiệm
để phân loại học sinh.
3.2.3.1. Dấu hiệu nhận biết dạng toán vận dụng phương pháp quy đổi nguyên tử.
- Bài toán hỗn hợp, trong đó tổng số chất và hợp chất nhiều hơn tổng số nguyên tố tạo
thành hỗn hợp đó.
- Bài toán hỗn hợp các oxit, sunfua của kim loại ; Xác định thành phần các nguyên tố
trong hỗn hợp phức tạp ; Các hợp chất khó xác định số oxi hóa Cu
2
FeS
2
, Cu
2
FeS
4
,…
3.2.3.2. Các bước giải theo phương pháp quy dổi nguyên tử.
13
- Bước 1: Quy hỗn hợp chất về các nguyên tố tạo thành hỗn hợp. Đặt ẩn số thích hợp

cho số mol nguyên tử các nguyên tố trong hỗn hợp.
- Bước 2: Lập các phương trình dựa vào các định luật bảo toàn khối lương, bảo toàn
nguyên tố, bảo toàn electron và dựa vào các dữ kiện khác của đề bài nếu có.
- Bước 3: Giải các phương trình và tính toán các kết quả bài toán yêu cầu.
3.2.3.3. Yêu cầu đối với học sinh khi giải bài tập bằng phương pháp quy dổi nguyên tử.
Phương pháp quy đổi nguyên tử là phương pháp kết hợp những ưu điểm của việc vận
dụng các định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố và bảo toàn electron. Vì vậy để
áp dụng có hiệu quả phương pháp này học sinh phải thành thạo kỹ năng vận dụng các định
luật bảo toàn trên.
3.2.3.4. Các chú ý khi sử dụng phương pháp quy đổi.
- Khi quy đổi hỗn hợp nhiều chất (hỗn hợp X) – (từ 3 chất trở lên) thành hỗn hợp 2
chất hay chỉ còn 1 chất ta phải bảo toàn số mol nguyên tố và bảo toàn khối lượng của hỗn
hợp.
- Có thể quy đổi hỗn hợp X về bất kỳ cặp chất nào, thậm chí quy dổi về 1 chất. Tuy
nhiên ta nên chọn cặp chất nào đơn giản có ít phản ứng oxi hóa – khử nhất để đơn giản việc
tính toán.
- Trong quá trình tính toán theo phương pháp quy đổi đôi khi ta gặp số âm đó là do sự
bù trừ khối lượng của các chất trong hỗn hợp. Trong trường hợp này ta vẫn tính toán bình
thường và kết quả cuối cùng vẫn thỏa mãn.
- Đối với hỗn hợp các oxit của sắt, khi quy đổi hỗn hợp về 1 chất là Fe
x
O
y
thì oxit
Fe
x
O
y
tìm được chỉ là oxit giả định không có thực.
3.2.3.5. Các ví dụ minh họa:

Ví dụ 1: (TSĐH A 2008) Cho 11,36g hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe
2
O
3
và Fe
3
O
4
phản ứng hết
với dung dịch HNO
3
loãng (dư), thu được 1,344 lit (đktc) NO (là sản phẩm khử duy nhất) và
dung dịch X. Cô cạn dung dịch X được m gam muối khan. Giá trị m là:
A. 49,09 B. 34,36 C. 35,5 D. 38,72
Hướng dẫn giải:
*Bước 1:
Coi 11,36g hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe
2
O
3
và Fe
3
O
4
là hỗn hợp của xmol Fe và ymol O.
*Bước 2:
→mhh = 56x + 16y = 11,36 (1)
Các quá trình oxi hóa khử.
Fe → Fe
3+

+ 3e
xmol → 3x
O + 2e → O
2-
ymol → 2y
14
N
+5
+ 3e → N
+2
(NO)
0,18 mol ← 0,06 mol
Áp dụng phương pháp bảo toàn electron: 3x = 2y + 0,18 (2)
Giải hệ (1) và (2) ta được x = 0,16 mol và y = 0,15 mol.
Ta có: nFe(NO
3
)
3
= nFe = 0,16 mol
Vậy: m Fe(NO
3
)
3
= 0,16.242 = 38,72 g.
Ví dụ 2: (TSĐH B 2007) Nung m g bột sắt trong oxi, thu được 3 g hỗn hợp chất rắn X.
Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO
3
(dư), thoát ra 0,56 lit NO là sản phẩm khử
duy nhất (đktc). Giá trị của m là:
A. 2,52 B. 2,22 C. 2,62 D. 2,32

Hướng dẫn giải:
Quy hỗn hợp chất rắn X về 2 chất Fe, Fe
2
O
3
(chọn Fe
2
O
3
vì khi tác dụng với HNO
3
số oxi
hóa của Fe không thay đổi)
-Quá trình nhường electron: Fe → Fe
3+
+ 3e
xmol → 3x
-Quá trình nhận electron: N
+5
+ 3e → N
+2
(NO)
0,075 mol ← 0,025 mol
Theo phương pháp bảo toàn electron: 3x = 0,075 → x = 0,025 mol
→ mFe
2
O
3
= 3 – 56.0,025 = 1,6 gam
→ nFe (Trong Fe

2
O
3
) =
mol02,0
160
6,1.2
=
Vậy, m = (0,02 + 0,025).56 = 2,52 gam
Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm (Fe, FeO, Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4
) với số mol mỗi chất là 0,1 mol, hòa tan
hết vào dung dịch Y dư (gồm HCl và H
2
SO
4
loãng) thu được dung dịch Z. Nhỏ từ từ dung
dịch Cu(NO
3
)
2
1M vào dung dịch Z cho tới khi ngưng thoát khí. Thể tích dung dịch
Cu(NO
3

)
2
cần dung và thể tích khí thoát ra ở đktc là:
A. 25ml ; 1,12 lit B. 0,5 lit ; 22,4 lit C. 50ml ; 2,24 lit D. 50ml ; 1,12 lit
Hướng dẫn giải:
Quy hỗn hợp 0,1 mol Fe
2
O
3
và 0,1 mol FeO thành 0,1 mol Fe
3
O
4
.
Hỗn hợp X gồm: 0,2 mol Fe
3
O
4
và 0,1 mol Fe tác dụng với dung dịch Y.
Fe
3
O
4
+ 8H
+
→ Fe
2+
+ 2Fe
3+
+ 4H

2
O
0,2 mol → 0,2 0,4
Fe + 2H
+
→ Fe
2+
+ H
2
0,1 mol → 0,1
Dung dịch Z gồm 0,3 mol Fe
2+
và 0,4 mol Fe
3+
tác dụng với Cu(NO
3
)
2
3Fe
2+
+ NO
3
-
+ 4H
+
→ 3Fe
3+
+ NO + 2H
2
O

0,3 mol → 0,1 0,1
15
→ V
NO
= 0,1.22,4 = 2,24 lit
nCu(NO
3
)
2
= ½ nNO
3
-
= 0,05 mol.
→ Thể tích Cu(NO
3
)
2
cần dùng: 0,05/1 = 0,05 lit = 50 ml.
3.3. Vấn đề nghiên cứu:
Việc áp dụng các phương pháp: phương pháp bảo toàn electron, phương pháp ion –
electron và phương pháp quy đổi có làm tăng hiệu quả giải các bài tập về phản ứng oxi hóa
– khử của học sinh hay không?
3.4. Giả thuyết nghiên cứu:
Việc áp dụng các phương pháp: phương pháp bảo toàn electron, phương pháp ion –
electron và phương pháp quy đổi sẽ làm tăng hiệu quả giải các bài tập về phản ứng oxi hóa
– khử của học sinh.
4- Phương pháp.
4.1. Khách thể nghiên cứu.
Nghiên cứu được tiến hành trên hai nhóm có số lượng học sinh, kết quả học tập môn
hóa tương đương nhau. (Nhóm 1 và nhóm 2 của CLB hóa học, trường THPT Trường Xuân

– mỗi nhóm có 20 học sinh). Nhóm 1 là nhóm thực nghiệm, nhóm 2 là nhóm đối chứng.
Nhóm thực nghiệm được tác động bằng việc áp dụng các phương pháp đã nêu. Kết quả cho
thấy tác động có ảnh hưởng tích cực, kết quả của nhóm thực nghiệm là cao hơn so với nhóm
đối chứng.
4.2. Thiết kế nghiên cứu:
Nhóm Kiểm tra trước tác động Tác động Kiểm tra sau tác động
N1
O1
Vận dụng các
phương pháp giải
O3
N2 O2 X O4
Trong đó: N1: nhóm 1 của CLB hóa học 20 học sinh.
N2: nhóm 2 của CLB hóa học có 20 học sinh.
O1, O2: kiểm tra kết quả học tập môn hóa của 2 nhóm trước khi tác động.
O3, O4: kiểm tra kết quả học tập môn hóa của 2 nhóm sau khi tác động.
4.3. Quy trình nghiên cứu:
*Giáo viên chuẩn bị nội dung các phương pháp: phương pháp bảo toàn electron,
phương pháp ion – electron, phương pháp quy đổi và soạn những bài tập áp dụng minh họa
cho các phương pháp nêu trên.
*Giáo viên chọn 2 nhóm thực nghiệm và đối chứng có kết quả học tập môn hóa tương
đương nhau.
*Kiểm tra 2 nhóm với những bài tập về phản ứng oxi hóa khử (ghi nhận kết quả để
tổng hợp, phân tích đánh giá đề tài)
16
*Giáo viên tiến hành hướng dẫn học sinh trong nhóm thực nghiệm áp dụng các
phương pháp nêu trên để giải bài tập về phản ứng oxi hóa khử.
*Tiến hành kiểm tra 2 nhóm, ghi nhận kết quả để tổng hợp phân tích, đánh gái kết quả.
5. Phân tích dữ liệu và bàn luận kết quả:
5.1. Kết quả kiểm tra trước và sau tác động của 2 nhóm:

HS
Nhóm TN Nhóm ĐC
Trước
T Đ
Sau
TĐ
Trước
T Đ
Sau
TĐ
1
3 6.8 2.5 4
2
5.3 8.5 5.3 5.5
3
7.8 9.5 6 5.8
4
5 5.8 9 8.5
5
4.3 5.3 3.8 4.3
6
4.5 7.3 5 5
7
6.8 8 6.3 6.5
8
8.5 10 8.3 8.5
9
6.5 9.5 4 4.5
10
5 7 5 5

11
7 7.8 6.5 6.8
12
6.5 8.3 7.3 7.5
13
6 9.5 4 4.8
14
4.8 6 5 5.3
15
6.3 7.3 6.8 7
16
6 7.5 7.3 7
17
5 6 4.3 3.5
18
5 6.8 4.8 6.3
19
3.5 5 7 7
20
2.5 4.5 4.5 3.8
5.2.Phân tích số liệu thu được:
Nhóm thực nghiệm Nhóm đối chứng
Trước tác động Sau tác động Trước tác động Sau tác động
Mốt 5 9.5 5 7
Trung vị 5.15 7.3 5.15 5.65
Giá trị TB 5.465 7.32 5.635 5.83
Độ lệch chuẩn SD 1.5315 1.5956 1.6567 1.4974
Giá trị T-test , p = 0.7380 0.0042
Mức độ ảnh hưởng
SMD

0.1026 0.9951
Hệ số tương quan (r) 0.8261 0.9333
Độ tin cậy 0.9047 0.9655
5.3. Bàn luận kết quả:
17
Giá trị T-test độc lập của 2 nhóm độc lập và đối chứng trước tác động p = 0,7380
khẳng định giá trị TB của 2 nhóm (5,465 và 5,635) là tương đương nhau không phải tác
động mà do tính ngẫu nhiên.
Giá trị T-test độc lập của 2 nhóm độc lập và đối chứng sau tác động p = 0,0042 khẳng
định gía trị trung bình của nhóm thực nghiệm cao hơn giá trị trung bình của nhóm đối chứng
là do ngẫu nhiên nhiều hơn là do yếu tố tác động.
Giá trị mức độ ảnh hưởng SMD của trước khi tác động là 0,1026 khẳng định mức độ
ảnh hưởng không đáng kể. Giá trị mức độ ảnh hưởng SMD của sau khi tác động là 0,9951
khẳng định mức độ ảnh hưởng lớn.
6. Kết luận và khuyến nghị:
Hệ số tương quan trước và sau tác động của nhóm thực nghiệm r = 0,8261 và hệ số
tương quan trước và sau tác động của nhóm đối chứng r = 0,9333 là rất lớn nói lên mức độ
tương quan về điểm số của các nhóm trước và sau tác động là có sự tương quan cao.
Giá trị T-test độc lập của hai nhóm thực nghiệm và đối chứng sau khi tác động là
0,0042 và giá trị mức độ ảnh hưởng SMD = 0,9951 khẳng định mức độ tác động của đề tài
không có yếu tố ngẫu nhiên và sự tác động của đề tài là khá lớn.
Với giá trị tác động như phân tích trên, đề tài này có thể được áp dụng để hướng dẫn
học sinh giải các bài tập về phản ứng oxi hóa khử.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tài liệu học tập nghiên cứu Khoa học sư phạm ứng dụng – Trường THPT Trường
Xuân.
2. Các bài toán háo học chọn lọc trung học phổ thông chuyên đề “Phản ứng oxi hóa –
khử và sự điện phân” – Nhà xuất bản giáo dục.
18
3. Tạp chí hóa học & Ứng dụng các số 9/2007 ; 10/2007 ; 12/2007 ; 2/2008 ; 3/2008 ;

10/2008 ; 11/2008 ; 12/2008 ; 3/2009 – Tạp chí của Hội háo học Việt Nam.
4. Đề thi tuyển sinh ĐH – CĐ khối A, B các năm 2006, 2007, 2008, 2009 và 2010
5. Thông tin trên internet: www.violet.vn
19