Như các em đã biết trong phản ứng Oxi hóa Khử, chất khử là chất nhường [cho] electron và chất oxi hóa là chất thu [nhận] electron. Đối với phương trình Oxi hóa khử, ta có thể cân bằng phương trình hóa học của phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron.
Bạn đang xem: Cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp thăng bằng electron
Vậy cân bằng phương trình hóa học đối với phản ứng Oxi hóa - Khử bằng phương pháp thăng bằng electron dựa trên nguyên tắc nào? chúng ta cùng ôn lại trong bài viết này và giải các bài tập cân bằng phương trình hóa học, phản ứng oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron để hiểu rõ hơn nội dung này.
I. Phương pháp thăng bằng electron
- Để cân bằng phương trình phản ứng hóa học bằng phương pháp thăng bằng electron điều quan trọng hàng đầu là chúng ta phải xác định được số oxi hóa của các nguyên tố tham gia phản ứng oxi hóa - khử. Dưới đây là các quy tắc xác định số Oxi hóa của các nguyên tố tham gia phương trình phản ứng oxi hóa khử.
1. Quy tắc xác định số Oxi hóa trong phản ứng Oxi hóa khử.
● Quy tắc 1: Số oxi hóa của các nguyên tố trong đơn chất bằng 0.
● Quy tắc 2: Trong hầu hết các hợp chất :
- Số oxi hóa của H là +1 [trừ các hợp chất của H với kim loại như NaH, CaH2, thì H có số oxi hóa –1].
- Số oxi hóa của O là –2 [trừ một số trường hợp như H2O2, F2O, oxi có số oxi hóa lần lượt là : –1, +2].
● Quy tắc 3: Trong một phân tử, tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tố bằng 0. Theo quy tắc này, ta có thể tìm được số oxi hóa của một nguyên tố nào đó trong phân tử nếu biết số oxi hóa của các nguyên tố còn lại.
● Quy tắc 4: Trong ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của nguyên tử 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.
> Chú ý:
- Để biểu diễn số oxi hóa thì viết dấu trước, số sau, còn để biểu diễn điện tích của ion thì viết số trước, dấu sau. Ví dụ: Số oxi hóa Fe+3 còn ion sắt [III] ghi Fe3+.
- Nếu điện tích là 1+ [hoặc 1–] có thể viết đơn giản là + [hoặc -] thì đối với số oxi hóa phải viết đầy đủ cả dấu và chữ [+1 hoặc –1].
- Trong hợp chất, số oxi hóa của kim loại kiềm luôn là +1, kiềm thổ luôn là +2 và nhôm luôn là +3.
2. Phương pháp thăng bằng electron cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử
- Để lập phương trình phản ứng oxi hoá - khử theo phương pháp thăng bằng electron, ta thực hiện các bước sau đây:
* Ví dụ 1: Lập PTHH của phản ứng P cháy trong O2 tạo thành P2O5 theo phương trình:
P + O2 → P2O5
• Bước 1: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trong phản ứng để tìm chất oxi hoá và chất khử.
• Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.
• Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hoá và chất khử, sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận.
• Bước 4: Đặt các hệ số của chất oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng, tính các hệ số của các chất khác, kiểm tra sự cân bằng của các nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế,hoàn thành phương trình hoá học.
4P + 5O2 → 2P2O5
* Ví dụ 2: Lập PTHH của cacbon monooxit khử sắt [III] oxit ở nhiệt độ cao, thành sắt và cacbon đioxit theo PTPƯ sau:
Fe2O3 + CO
• Bước 1: Xác định số oxi hoá
- Số oxi hoá của Fe giảm từ +3 xuống 0 ⇒ Fe trong Fe2O3 là chất oxi hoá
- Số oxi hoá của C tăng từ +2 lên +4 ⇒ C trong CO là chất khử
• Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử
• Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hoá và chất khử
• Bước 4: Đặt các hệ số của chất oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng, hoàn thành PTHH.
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
* Ví dụ 3: Cân bằng phương trình phản ứng Oxi hóa khử:
a] Fe + HNO3 → Fe[NO3]2 + NO + H2O
b] Fe + HNO3 → Fe[NO3]2 + NO2 + H2O
* Hướng dẫn:
a] Fe + HNO3 → Fe[NO3]2 + NO + H2O
b] Fe + HNO3 → Fe[NO3]2 + NO2 + H2O
* Ví dụ 4: Cân bằng phương trình phản ứng Oxi hóa khử:
a] Zn + HNO3 → Zn[NO3]2 + NO + H2O
b] Zn + HNO3 → Zn[NO3]2 + NO2 + H2O
* Hướng dẫn:
a] Zn + HNO3 → Zn[NO3]2 + NO + H2O
b] Zn + HNO3 → Zn[NO3]2 + NO2 + H2O
II. Bài tập cân bằng phương trình phản ứng Oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron
> Lưu ý: Với phản ứng Oxi hóa khử, cần nhớ:
- Khử cho – O nhận
- Tên của chất và tên quá trình ngược nhau
- Chất khử là chất sẽ nhường electron [hay cho e] - đó quá trình oxi hóa.
- Chất oxi hóa là chất mà thu electron [hay nhận e] - đó là quá trình khử.
* Bài 1[Bài 7 trang 83 sgk hóa 10]: Lập phương trình phản ứng oxi hóa – khử sau đây theo phương pháp thăng bằng electron:
a] Cho MnO2 tác dụng với dung dịch axit HCl đặc, thu được MnCl2, Cl2 và H2O.
Xem thêm: Who Said "Veni, Vidi, Vici" What Does Veni, Vidi, Vici Mean? ?
b] Cho Cu tác dụng với dung dịch axit HNO3 đặc, nóng thu được Cu[NO3]2, NO2, H2O.
PHƯƠNG PHÁP THĂNG BẰNG ELECTRON
Đối với các phản ứng oxi hóa-khử, do có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử, dẫn đến việc viết các PTHH trở nên khó khăn hơn so với các phản ứng không xẩy ra sự oxi hóa-khử. Để có thể dễ dàng lập được PTHH của phản ứng này thì phương pháp thường sử dụng là "Phương pháp thăng bằng electron".
Nguyên tắc của phương pháp: Trong một phản ứng oxi hóa-khử luôn có tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận.
Các bước để lập PTHH bằng phương pháp thăng bằng electron
1. Xác định sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố trong sơ đồ phản ứng.
2. Viết các quá trình oxi hóa và khử, cân bằng mỗi quá trình.
3. Tìm hệ số thích hợp để để nhân vào sao cho tổng số electron mà chất khử nhường bằng tổng số eletron mà chất oxi hóa nhận.
4. Đặt hệ số của chất khử và chất oxi hóa vào sơ đồ phản ứng.Hoàn thành phương trình hóa học.
Lưu ý: Để có thể kiểm tra xem phương trình đã được cân bằng chính xác hay chưa thì sẽ sử dụng bảo toàn nguyên tố oxi.
\[\Sigma\]O trong chất tham gia= \[\Sigma\]O trong sản phẩm.
Ví dụ: Cân bằng phương trình hóa học sau Fe + H2SO4 đặc,nóng → Fe2[SO4]3 + SO2 + H2O
B1. Fe0 + H2S+6O4 → Fe2+3[SO4]3 + S+4O2 + H2O
B2. 2Fe0 → 2Fe+3 +6e
S+6 +2e → S+4
B3. \[^{1\times}_{3\times}\left[{}\begin{matrix}2Fe^0\rightarrow2Fe^{+3}+6e\\S^{+6}+2e\rightarrow S^{+4}\end{matrix}\right.\]
B4. 2Fe + 4H2SO4 đặc,nóng → Fe2[SO4]3 + SO2 + 4H2O