Your browser isn’t supported anymore. Update it to get the best YouTube experience and our latest features. Learn more
Phương pháp cân bằng các phản ứng oxi hóa-khử Nội dung 1: Số oxi hoá, cách tính số oxi hóa của nguyên tố trong một hợp chất hóa họcSố oxi hóa của nguyên tố trong phân tử là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó trong phân tử, khi giả thiết rằng liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử là liên kết ion. oQuy tắc tính số oxi hóa: • Trong đơn chất, số oxi hóa nguyên tố bằng 0:. • 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 đó. •Khi tham gia hợp chất, số oxi hoá của một số nguyên tố có trị số không đổi: H là +1, O là -2 … Chú ý: Dấu của số oxi hoá đặt trước con số, còn dấu của điện tích ion đặt sau con số [số oxi hóa Fe+3 ; Ion sắt [III] ghi: Fe3+ Nội dung 2: Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hoá khử Phương pháp 1: Phương pháp đại số Nguyên tắc: Số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế phải bằng nhau. Các 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 FeS2 + b O2→ c Fe2O3 + d SO2 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: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 Phương pháp 2: 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: 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 H2O 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. Ví dụ: Fe + H2SO4đặc nóng → Fe2[SO4]3 + SO2 + H2O Fe0 → Fe+3 + 3e 1 x 2Fe0 → 2Fe+3 + 6e 3 x S+6 + 2e → S+4 2Fe + 6H2SO4 → Fe2[SO4]3 + 3SO2 + 6H20 §Phương pháp 3: 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 [H2O, 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 H2O và ngược lại. •Nếu phản ứng có bazơ tham gia: vế nào thừa O phải thêm H2O để tạo ra OH- Các 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 H2O 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 + HNO3 → Cu[NO3]2 + NO + H2O Bước 1: Cu + H+ + NO3- → Cu2+ + 2NO3- + NO + H2O Cu0 → Cu2+ NO3-→ NO Bước 2: Cân bằng nguyên tố: Cu → Cu2+ NO3- + 4H+ → NO + 2H2O Cân bằng điện tích Cu → Cu2+ + 2e NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O Bước 3: Cân bằng electron: 3 x Cu → Cu2+ + 2e 2 x NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O Bước 4: 3Cu + 2NO3- + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O Bước 5: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu[NO3]2 + 2NO +4H2O Nội dung 3: Các dạng phản ứng oxi hóa khử phức tạp 1. Phản ứng oxi hoá khử có hệ số bằng chữ Nguyên tắc: Cần xác định đúng sự tăng giảm số oxi hoá của các nguyên tố Ví dụ: Fe3O4 + HNO3→ Fe[NO3]3 + NxOy + H20 [5x – 2y] x 3Fe+8/3 → 3Fe+9/3 + e 1 x xN+5 + [5x – 2y]e → xN+2y/x [5x-2y]Fe3O4+ [46x-18y]HNO3 → [15x-6y]Fe[NO3]3+NxOy+[23x-9y]H2O 2. Phản ứng có chất hóa học là tổ hợp của 2 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. |
MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG
PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ
1. Phương pháp nguyên tử nguyên tố
Đây là một phương pháp khá đơn giản. Khi cân bằng ta cố ý viết các đơn chất khí [H2, O2, C12, N2…] dưới dạng nguyên tử riêng biệt rồi lập luận qua một số bước.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng P + O2 –> P2O5
Ta viết: P + O –> P2O5
Để tạo thành 1 phân tử P2O5 cần 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O:
2P + 5O –> P2O5
Nhưng phân tử oxi bao giờ cũng gồm hai nguyên tử, như vậy nếu lấy 5 phân tử oxi tức là số nguyên tử oxi tăng lên gấp 2 thì số nguyên tử P và số phân tử P2O5 cũng tăng lên gấp 2, tức 4 nguyên tử P và 2 phân tử P2O5.
Do đó: 4P + 5O2 –> 2P2O5
2. Phương pháp hóa trị tác dụng
Hóa trị tác dụng là hóa trị của nhóm nguyên tử hay nguyên tử của các nguyên tố trong chất tham gia và tạo thành trong PUHH.
Áp dụng phương pháp này cần tiến hành các bước sau:
+ Xác định hóa trị tác dụng:
II – I III – II II-II III – I
BaCl2 + Fe2[SO4]3 –> BaSO4 + FeCl3
Hóa trị tác dụng lần lượt từ trái qua phải là:
II – I – III – II – II – II – III – I
Tìm bội số chung nhỏ nhất của các hóa trị tác dụng:
BSCNN[1, 2, 3] = 6
+ Lấy BSCNN chia cho các hóa trị ta được các hệ số:
6/II = 3, 6/III = 2, 6/I = 6
Thay vào phản ứng:
3BaCl2 + Fe2[SO4]3 –> 3BaSO4 + 2FeCl3
Dùng phương pháp này sẽ củng cố được khái niệm hóa trị, cách tính hóa trị, nhớ hóa trị của các nguyên tố thường gặp.
3. Phương pháp dùng hệ số phân số
Đặt các hệ số vào các công thức của các chất tham gia phản ứng, không phân biệt số nguyên hay phân số sao cho số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau. Sau đó khử mẫu số chung của tất cả các hệ số.
Ví dụ: P + O2 –> P2O5
+ Đặt hệ số để cân bằng: 2P + 5/2O2 –> P2O5
+ Nhân các hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất để khử các phân số. Ỏ đây nhân 2.
2.2P + 2.5/2O2 –> 2P2O5
hay 4P + 5O2 –> 2P2O5
4. Phương pháp “chẵn – lẻ”
Một phản ứng sau khi đã cân bằng thì số nguyên tử của một nguyên tố ở vế trái bằng số nguyên tử nguyên tố đó ở vế phải. Vì vậy nếu số nguyên tử của một nguyên tố ở một vế là số chẵn thì số nguyên tử nguyên tố đó ở vế kia phải chẵn. Nếu ở một công thức nào đó số nguyên tử nguyên tố đó còn lẻ thì phải nhân đôi.
Ví dụ: FeS2 + O2 –> Fe2O3 + SO2
Ở vế trái số nguyên tử O2 là chẵn với bất kỳ hệ số nào. Ở vế phải, trong SO2 oxi là chẵn nhưng trong Fe2O3 oxi là lẻ nên phải nhân đôi. Từ đó cân bằng tiếp các hệ số còn lại.
2Fe2O3 –> 4FeS2 –> 8SO2 + 11O2
Đó là thứ tự suy ra các hệ số của các chất. Thay vào PTPU ta được:
4FeS2 + 11O2 –> 2Fe2O3 + 8SO2
5. Phương pháp xuất phát từ nguyên tố chung nhất
Chọn nguyên tố có mặt ở nhiều hợp chất nhất trong phản ứng để bắt đầu cân bằng hệ số các phân tử.
Ví dụ: Cu + HNO3 –>Cu[NO3]2 + NO + H2O
Nguyên tố có mặt nhiều nhất là nguyên tố oxi, ở vế phải có 8 nguyên tử, vế trái có 3. Bội số chung nhỏ nhất của 8 và 3 là 24, vậy hệ số của HNO3 là 24 /3 = 8
Ta có 8HNO3 –> 4H2O + 2NO [Vì số nguyên tử N ở vế trái chẵn]
3Cu[NO3]2 –> 3Cu
Vậy phản ứng cân bằng là:
3Cu + 8HNO3 –> 3Cu[NO3]2 + 2NO + 4H2O
6. Phương pháp cân bằng electron
Cân bằng qua ba bước:
a. Xác định sự thay đổi số oxi hóa.
b. Lập thăng bằng electron.
c. Đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại.
Ví dụ. Cân bằng phản ứng:
FeS + HNO3 –> Fe[NO3]3 + N2O + H2SO4 + H2O
a. Xác định sự thay đổi số oxi hóa:
Fe+2 –> Fe+3
S-2 –> S+6
N+5 –> N+1
[Viết số oxi hóa này phía trên các nguyên tố tương ứng]
b. Lập thăng bằng electron:
Fe+2 –> Fe+3 + 1e
S-2 –> S+6 + 8e
FeS –> Fe+3 + S+6 + 9e
2N+5 + 8e –> 2N+1
–> Có 8FeS và 9N2O.
c. Đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại:
8FeS + 42HNO3 –> 8Fe[NO3]3 + 9N2O + 8H2SO4 + 13H2O
Ví dụ 2. Phản ứng trong dung dịch bazo:
NaCrO2 + Br2 + NaOH –> Na2CrO4 + NaBr
CrO2- + 4OH- –> CrO42- + 2H2O + 3e
Br2 + 2e –> 2Br-
Phương trình ion:
2CrO2- + 8OH- + 3Br2 –> 2CrO42- + 6Br- + 4H2O
Phương trình phản ứng phân tử:
2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH –> 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O
Ví dụ 3. Phản ứng trong dung dịch có H2O tham gia:
KMnO4 + K2SO3 + H2O –> MnO2 + K2SO4
MnO4- + 3e + 2H2O –> MnO2 + 4OH-
SO32- + H2O –> SO42- + 2H+ + 2e
Phương trình ion:
2MnO4- + H2O + 3SO32- –> 2MnO2 + 2OH- + 3SO42-
Phương trình phản ứng phân tử:
2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O –> 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH
7. Phương pháp cân bằng đại số
Dùng để xác định hệ số phân tử của chất tham gia và thu được sau phản ứng hoá học, ta coi hệ số là các ẩn số và kí hiệu bằng các chữ cái a, b, c, d… rồi dựa vào mối tương quan giữa các nguyên tử của các nguyên tố theo định luật bảo toàn khối lượng để lập ra một hệ phương trình bậc nhất nhiều ẩn số. Giải hệ phương trình này và chọn các nghiệm là các số nguyên dương nhỏ nhất ta sẽ xác định được hệ số phân tử của các chất trong phương trình phản ứng hoá học.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng:
Cu + HNO3 –> Cu[NO3]2 + NO + H2O
Kí hiều các hệ số phải tìm là các chữ a, b, c, d, e và ghi vào phương trình ta thu được:
aCu + bHNO3 –> cCu[NO3]2 + dNO + eH2O
+ Xét số nguyên tử Cu: a = c [1]
+ Xét số nguyên tử H: b = 2e [2]
+ Xét số nguyên tử N: b = 2c + d [3]
+ Xét số nguyên tử O: 3b = 6c + d + e [4]
Ta được hệ phương trình 5 ẩn và giải như sau:
Rút e = b/2 từ phương trình [2] và d = b – 2c từ phương trình [3] và thay vào phương trình [4]:
3b = 6c + b – 2c + b/2
=> b = 8c/3
Ta thấy để b nguyên thì c phải chia hết cho 3. Trong trường hợp này để hệ số của phương trình hoá học là nhỏ nhất ta cần lấy c = 3. Khi đó: a = 3, b = 8, d = 2, e = 4
Vậy phương trình phản ứng trên có dạng:
3Cu + 8HNO3 –> 3Cu[NO3]2 + 2NO + 4H2O
Ở ví dụ trên trong phương trình hoá học có 5 chất [Cu, HNO3, Cu[NO3]2, NO, H2O] và 4 nguyên tố [Cu, H, N, O] khi lập hệ phương trình đại số để cân bằng ta được một hệ 4 phương trình với 5 ẩn số. Hay nói một cách tổng quát, ta có n ẩn số và n – 1 phương trình.
Như vậy khi lập một hệ phương trình đại số để cân bằng một phương trình hoá học, nếu có bao nhiêu chất trong phương trình hoá học thì có bấy nhiêu ẩn số và nếu có bao nhiêu nguyên tố tạo nên các hợp chất đó thì có bấy nhiêu phương trình.
Tất cả nội dung bài viết. Các em hãy xem thêm và tải file chi tiết dưới đây:
Luyện Bài tập trắc nghiệm môn Hóa lớp 10 - Xem ngay
>> Học trực tuyến Lớp 10 tại Tuyensinh247.com, Cam kết giúp học sinh học tốt, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.