Hướng dẫn cách cân bằng phản ứng oxi hóa khử năm 2024
|
Làm thế nào để cân bằng phản ứng oxi hóa - khử là câu hỏi được nhiều bạn quan tâm. Nếu với phản ứng không có sự thay đổi số oxi hóa thì dễ dàng cân bằng phương trình nhanh chóng thì với PU oxi hóa khử thì điều đó khó khăn hơn rất nhiều. Đặc biệt cân bằng đối với phản ứng phức tạp có nhiều chất tham gia hoặc sản phẩm hoặc một chất có nhiều số oxi hóa. Để có thể nắm vững điều này, bạn cần nắm được cách lập phương trình hóa học cho phản ứng oxi hóa khử. Chi tiết từng bước tôi sẽ chia sẻ với bạn trong bài viết hôm nay. Hãy đọc kỹ, làm nhiều bài tập, làm đi làm lại. Mình tin rằng nếu bạn hiểu và thực hành nhiều thì những hằng đẳng thức này không thể làm khó bạn được. Tôi sợ nó, nhưng một khi tôi hiểu được bản chất của nó, tôi đã thành thạo nó một cách nhanh chóng và yêu thích hóa học hơn. Show I. Cân bằng phản ứng oxi hóa – khửNguyên tắc chung để cân bằng phản ứng oxi hóa khử là cân bằng tổng số electron cho và nhận của các chất khử và chất oxi hóa. Điều này có nghĩa là tổng số e do chất khử nhường phải đúng bằng tổng số e mà chất oxi hóa nhận. Phương pháp này được gọi là phương pháp thăng bằng electron. Các bước cân bằng PU oxi hóa – khử bằng phương pháp thăng bằng electron Ví dụ với phản ứng sau: Fe2O3 + CO → Fe + CO2 – Bước 1: Xác định số oxi hóa của những nguyên tố có số oxi hóa thay đổi +3Fe2O3 + +2CO → 0Fe + +4CO2 – Bước 2: Viết các quá trình khử và oxi hóa, sau đó cân bằng từng quá trình: +2C → +4C + 2e (C là chất khử do số oxi hóa tăng, quá trình này là quá trình oxi hóa) +3Fe + 3e → 0Fe (Fe3+ là chất khử) – Bước 3: Tìm hệ số thích hợp để tổng số e cho bằng tổng số e nhận: 3 x | +2C → +4C + 2e 2 x | +3Fe + 3e → 0Fe – Bước 4: Ghép hệ số vào sơ đồ phản ứng và hoàn thành phương trình hóa học: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 II. Những lưu ý khi cân bằng phản ứng oxi hóa khửĐể làm tốt dạng bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa – khử, bạn phải xác định chính xác sản phẩm được tạo thành cũng như số oxi hóa của các chất trong một phản ứng hóa học. – Quy tắc xác định số oxi hóa của các chất: + Số oxi hóa của đơn chất bằng 0. + Tổng số oxi hóa của các nguyên tố trong 1 CTHH bằng 0 (trung hòa điện). + Tổng số oxi hóa của các nguyên tố trong 1 nhóm nguyên tố chính bằng điện tích của nhóm nguyên tố đó. + Trong một phân tử bất kì, số oxi hóa của H là +1 và của O là -2. – Lưu ý: dấu (+) hoặc (-) của số oxi hóa đặt trước số tự nhiên: ví dụ +1, -2… III. Một số phương pháp cân bằng khácCó nhiều phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa – khử bên cạnh phương pháp cân bằng electron. Các phương pháp này có thể kể đến như:
Trong khuôn khổ bài viết ngày hôm nay, mình chỉ trình bày phương pháp thông dụng được sử dụng nhiều nhất là cách cân bằng một phản ứng oxi hóa khử bằng phương pháp electron. Có thể nói, bước cân bằng phản ứng oxi hóa khử là một bước rất quan trọng trong việc giải các bài tập dạng này. Điểm mấu chốt ở đây là các bạn phải xác định chính xác sản phẩm được tạo thành sau phản ứng và số oxi hóa của các chất. Chỉ có xác định chính xác số oxi hóa thay đổi thì bạn mới có thể cân bằng chính xác được. Công việc còn lại đơn giản hơn chỉ là cộng trừ nhân chia và thêm hệ số đã tính được vào phương trình. Mỗi bạn sẽ có một tư duy khác nhau nhưng cần bám sát và hiểu rõ từng phương pháp. Các bạn hãy làm theo phương pháp nào mà các bạn cảm thấy dễ làm nhất và làm nhanh nhất là được. Chúc các bạn thành công và thành thạo nhé! Phản ứng OXH – Khử là phản ứng xảy ra trong đó có sự dịch chuyển e của chất phản ứng hoặc phản ứng OXH khử là phản ứng mà trong đó có sự thay đổi số OXH của 1 hay nhiều nguyên tố. - Chất khử là chất nhường e (số OXH tăng sau phản ứng), chất OXH là chất nhận e (số OXH giảm sau phản ứng). (Chất khử cho tăng, chất o nhận giảm) * Các bước cân bằng phản ứng OXH – Khử Bước 1 : Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi : Bước 2 : Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình : Bước 3 : Tìm hệ số thích hợp sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận . Bước 4: Cân bằng nguyên tố không thay đổi số OXH * Chú ý: Khi chất oxi hóa (khử) có chỉ số lớn hơn 1 trong phân tử thì phải thêm hệ số (bằng chỉ số trong phân tử) vào quá trình khử (oxi hóa) tương ứng. Ở ví dụ trên : \(\mathop {Fe}\limits^{ + 3} {\mkern 1mu} ,\mathop H\limits^0 {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \) có chỉ số là 2 trong phân tử tương ứng Fe2O3, H2 do vậy cần thêm hệ số 2 vào quá trình khử, oxi hóa. * Một số ví dụ cụ thể: Ví dụ 1: Cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa – khử trong đó chất oxi hóa (khử) còn có vai trò làm môi trường a.\(Al+{{H}_{2}}S{{O}_{d\tilde{}\ddot{}}}\xrightarrow{{{t}^{o}}}A{{l}_{2}}{{(S{{O}_{4}})}_{3}}+S{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O\)
\(\overset{0}{\mathop{Al}}\,+{{H}_{2}}\overset{+6}{\mathop{S}}\,{{O}_{4d}}\xrightarrow{{{t}^{o}}}\overset{+3}{\mathop{A{{l}_{2}}}}\,{{(S{{O}_{4}})}_{3}}+\overset{+4}{\mathop{S}}\,{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O\) Bước 2 : Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử : \(\mathop {2Al}\limits^0 {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \to {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop {A{l_2}}\limits^{ + 3} {\mkern 1mu} {(S{O_4})_3}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} + {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} 2.3e\) (quá trình oxi hóa ) \(\mathop S\limits^{ + 6} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} + {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} 2e{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \to {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop S\limits^{ + 4} {\mkern 1mu} {O_2}\) (quá trình khử) Bước 3 : Tìm hệ số cho hai quá trình oxi hóa và khử và cân bằng phương trình 1 \(\mathop {2Al}\limits^0 {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \to {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop {A{l_2}}\limits^{ + 3} {\mkern 1mu} {(S{O_4})_3}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} + {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} 2.3e\) 3 \(\mathop S\limits^{ + 6} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} + {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} 2e{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \to {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop S\limits^{ + 4} {\mkern 1mu} {O_2}\) \(2Al+6{{H}_{2}}S{{O}_{4d}}\xrightarrow{{{t}^{o}}}A{{l}_{2}}{{(S{{O}_{4}})}_{3}}+3S{{O}_{2}}+6{{H}_{2}}O\)
\(K\overset{+7}{\mathop{Mn}}\,{{O}_{4}}+H\overset{-1}{\mathop{Cl}}\,\to KCl+\overset{+2}{\mathop{Mn}}\,C{{l}_{2}}+\overset{0}{\mathop{C{{l}_{2}}}}\,+{{H}_{2}}O\) Bước 2 : Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử : \(\overset{-1}{\mathop{2Cl}}\,\to \overset{0}{\mathop{C{{l}_{2}}}}\,+2.1e\) (quá trình oxi hóa ) \(\mathop {Mn}\limits^{ + 7} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} + 5e{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \to \mathop {{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} Mn}\limits^{ + 2} {\mkern 1mu} \) (quá trình khử) Bước 3 : Tìm hệ số cho hai quá trình oxi hóa và khử và cân bằng phương trình \(5\left| {\mathop {2Cl}\limits^{ - 1} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \to {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop {C{l_2}}\limits^0 {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} + {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} 2.1e} \right.\) \(2\left| \overset{+7}{\mathop{Mn}}\,+5e\to \overset{+2}{\mathop{Mn}}\, \right.\) 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O * Lưu ý: Khi thêm hệ số, các em ưu tiên thêm hệ số vào sản phẩm khử trước + Ở câu a là thêm 3 vào SO2 trước rồi sau đó mới bảo toàn S để thêm hệ số vào H2SO4 \=> Do H2SO4 ngoài đóng vai trò là chất OXH ra, thì còn là chất môi trường (vẫn còn S+6 ở sản phẩm) nên ta không thể thêm hệ số vào H2SO4 ngay được + Ở câu b là thêm 5 vào Cl2 trước rồi sau đó mới bảo toàn Clo để thêm hệ số vào HCl \=> Do HCl ngoài đóng vai trò là chất khử ra, thì còn là chất môi trường (vẫn còn Cl- ở sản phẩm) nên ta không thể thêm hệ số vào HCl ngay được. Ví dụ 2: Cân bằng phương trình phản ứng OXH – Khử sau: a, FeS2 + O2 \(\xrightarrow{{{t}^{0}}}\) Fe2O3 + SO2 b, FeS + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O Hướng dẫn giải chi tiết: Bước 1 : Xác định số oxi hóa, chất oxi hóa, chất khử \(\overbrace {Fe{S_2}}0{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} + {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop {{O_2}}\limits^0 {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \to {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop {F{e_2}}\limits{ + 3} {\mkern 1mu} \mathop {{O_3}}\limits^{ - 2} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} + {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop S\limits^{ + 4} {\mkern 1mu} \mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} {\mkern 1mu} \) Chất oxi hóa : \(\mathop {{O_2}}\limits^0 {\mkern 1mu} \) Chất khử : \(\overbrace {Fe{S_2}}^0\) Bước 2 : Viết quá trình oxi hóa, quá trình khử : \(\overbrace{2FeS}^{0}\,\,\,\to \,\,\,\overset{+3}{\mathop{F{{e}_{2}}}}\,\,\,\,+\,\,\,\overset{+6}{\mathop{2S}}\,\,\,\,+\,\,\,18e\) (quá trình oxi hóa ) \(\mathop {{O_2}}\limits^0 {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} + {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} 4e{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \to {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop {2O}\limits^{ - 2} {\mkern 1mu} \)(quá trình khử) Bước 3 : Tìm hệ số cho hai quá trình oxi hóa và khử và cân bằng phương trình 2 \(\overbrace{2Fe{{S}_{2}}}^{0}\,\,\,\to \,\,\,\overset{+3}{\mathop{F{{e}_{2}}}}\,{{O}_{3}}\,\,\,+\,\,\,\overset{+4}{\mathop{4S}}\,{{O}_{2}}\,\,\,+\,\,\,22e\) 11 \(\mathop {{O_2}}\limits^0 {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} + {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} 4e{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \to {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop {2O}\limits^{ - 2} {\mkern 1mu} \) 4FeS2 + 11O2 \(\xrightarrow{{{t}^{0}}}\) 2Fe2O3 + 8SO2
\(\overbrace {FeS}0{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} + {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop {{H_2}S{O_4}}\limits{ + 6} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \to {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop {F{e_2}}\limits^{ + 3} {\mkern 1mu} (\mathop {\mathop S\limits^{ + 6} {\mkern 1mu} {O_4}{)_3}}\limits^{} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} + {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop S\limits^{ + 4} {\mkern 1mu} \mathop {{O_2}}\limits^{ - 2} {\mkern 1mu} + {H_2}O\) Chất OXH: H2SO4 Chất khử: FeS Bước 2: Viết quá trình OXH, quá trình Khử: \(\overbrace{2FeS}^{0}\,\,\,\to \,\,\,\overset{+3}{\mathop{F{{e}_{2}}}}\,\,\,\,+\,\,\,\overset{+6}{\mathop{2S}}\,\,\,\,+\,\,\,18e\) (quá trình oxi hóa) \(\mathop S\limits^{ + 6} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} + {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} 2e{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \to {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop S\limits^{ + 4} {\mkern 1mu} \) (quá trình khử) Bước 3: Tìm hệ số 2 quá trình OXH và Khử và cân bằng phương trình 1 \(\overbrace{2FeS}^{0}\,\,\,\to \,\,\,\overset{+3}{\mathop{F{{e}_{2}}}}\,\,\,\,+\,\,\,\overset{+6}{\mathop{2S}}\,\,\,\,+\,\,\,18e\) 9 \(\mathop S\limits^{ + 6} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} + {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} 2e{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \to {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \mathop S\limits^{ + 4} \) \(2FeS + 10{H_2}S{O_4} \to F{e_2}{(S{O_4})_3} + 9S{O_2} + 10{H_2}O\) * Lưu ý: Trong phương trình này, H2SO4 vẫn đóng vai trò chất OXH và là chất môi trường, nên ta cần thêm hệ số vào SO2 trước, sau đó bảo toàn nguyên tố S rồi mới thêm hệ số cho H2SO4. |
