Phương Pháp cân bằng phản ứng oxi hoá Khử

Phương pháp cân
bằng pư oxi hóa khử (sưu tầm+tổng hợp)

Nội dung 1: Số oxi hoá, cách tính số oxi hóa của
nguyên tố trong một hợp chất hóa học

oSố 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 …
oChú 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

oNguyên tắc:
Số nguyên tử của mỗi nguyên
tố ở hai vế phải bằng nhau.
oCác 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


oNguyên 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.


oCác 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).





oLưu 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 + H2SO4 đặc 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





ỉu


•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


oNguyên 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


oNguyên 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.


Luyện tập: Cân bằngphản ứng sau :


FeS2 + O2 →
Fe2O3 +
SO2






Fe+2 → Fe+3 + 1e



2S-1 → 2S+4 + 2.5e



4 x FeS2 → Fe+3 +2S+4 + 11e



11 x 2O0 + 4e → 2O



4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2





3. Phản ứng có nguyên tố tăng hay giảm số oxi hoá ở nhiều nấc



o 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 + HNO3 →
Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O





Cách 1: (3x + 8y) x Al0 → Al+3 + 3e






3 x xN+5 +
3xe → xN+5






3 x 2yN+5 +
8ye → 2yN+1





(3x+8y)Al +(12x+30y)HNO3→(3x+8y)Al(NO3)3+3xNO+3yNO2+(6x+15y)H2O


Cách 2: Tách thành 2 phương trình :



a x Al + 4HNO3 →
Al(NO3)3 + NO + 2H2O



b x 8Al + 30 HNO3 → 8Al(NO3)3 +3N2O +
15H2O





(a+8b)Al + (4a+30b)HNO3 →
(a+8b)Al(NO3)3 + a NO + 3b N2O+(2a+15b)H2O





4. Phản ứng không xác
định rõ môi trường


oNguyên 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 + H2O + NaOH
→ NaAlO2 + H2


Al + H20 → Al(OH)3 +
H2







2 x Al0 → Al+3 +
3e



3 x 2H+ + 2e → H2






2Al + 6H20 → 2Al(OH)3 + H2
(1)



2Al(OH)3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + 4H20
(2)



Tổng hợp 2 phương trình trên:



2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2