Giaù o khoa hoù a voâ cô Bieâ n soaï n: Voõ Hoà ng Thaù i © //vietsciences.free.fr và //vietsciences.org Võ Hồng Thái Nguyên tắc chung để cân bằng phản ứng oxi hóa khử là số điện tử cho của chất khử phải bằng số điện tử nhận của chất oxi hóa hay số oxi hóa tăng của chất khử phải bằng số oxi hóa giảm của chất oxi hóa. III.1. PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG ĐIỆN TỬ [THĂNG BẰNG ELECTRON] Thực hiện các giai đoạn: + Viết phương trình phản ứng xảy ra với đầy đủ tác chất, sản phẩm [nếu đầu bài yêu cầu bổ sung phản ứng, rồi mới cân bằng]. + Tính số oxi hóa của nguyên tố có số oxi hóa thay đổi. Nhận diện chất oxi hóa, chất khử. + Viết phản ứng cho, phản ứng nhận điện tử [Phản ứng oxi hóa, phản ứng khử]. Chỉ cần viết nguyên tử của nguyên tố có số oxi hóa thay đổi, với số oxi hóa được để bên trên. Thêm hệ số thích hợp để số nguyên tử của nguyên tố có số oxi hóa thay đổi hai bên bằng nhau. + Cân bằng số điện tử cho, nhận. Số điện tử cho của chất khử bằng số điện tử nhận của chất oxi hóa [Hay số oxi hóa tăng của chất khử bằng số oxi hóa giảm của chất oxi hóa] bằng cách thêm hệ số thích hợp. + Phối hợp các phản ứng cho, nhận điện tử; các hệ số cân bằng tìm được; và phản ứng lúc đầu để bổ sung hệ số thích hợp vào phản ứng lúc đầu. + Cuối cùng cân bằng các nguyên tố còn lại [nếu có] như phản ứng trao đổi. Các thí dụ: Cân bằng các phản ứng sau đây theo phương pháp cân bằng điện tử. Thí dụ 1 +7 +2 +2 +3 KMnO 4 + FeSO 4 + H 2 SO 4 MnSO 4 + Fe 2 [SO 4] 3 + K 2 SO 4 + H 2 O Chất oxi hóa Chất khử +7 +2 2 Mn +5e-Mn [phản ứng khử] +2 +3 5 2Fe-2e-2Fe [Phản ứng oxi hóa] [+4] [+6] 2KMnO 4 + 10FeSO 4 + H 2 SO 4 2MnSO 4 + 5Fe 2 [SO 4] 3 + K 2 SO 4 + H 2 O
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.
I. Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử
Nguyên 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 khử
Để 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 khác
Có 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:
- Phương pháp cân bằng đại số đơn giản: cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố bằng nhau ở 2 vế của phương trình.
- Phương pháp hóa trị tác dụng
- Phương pháp ion – electron
- Phương pháp nguyên tử nguyên tố
- Phương pháp dùng hệ số phân số
- Phương pháp chẵn – lẻ
- Phương pháp xuất phát từ nguyên tố chung nhất
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!