Theo thuyết nguyên tử thì cơ chế của hai phản ứng trên hoàn toàn giống nhau: 1 nguyên tố cho e là Na và 1 nguyên tố nhận e là oxi và clo, nên 2 cũng là phản ứng oxi hóa khử dù trong 2 kh
Trang 1Phản ứng oxi hoá khử.
a những vấn đề cơ bản của phản ứng oxi hóa khử.
1 Quan niệm về phản ứng oxi hóa khử.
* Theo quan niệm hóa học cổ điển:
Phản ứng oxi hóa khử là phản ứng xảy ra giữa một chất cho oxi và một chất nhận oxi
Chất cho oxi là chất oxi hóa, chất nhận oxi là chất khử Chất oxi hóa thì bị khử và chất khử bị oxi hóa Tức là:
Oxi hóa một chất là gắn thêm oxi vào chất đó.Chất oxi hóa là chất có chứa oxi và có thể nhờng oxi cho chất khác
- Khử oxi một chất là lấy oxi của chất đó Chất khử oxi là chất có ái lực với oxi và có thể lấy oxi của chất khác
ví dụ: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
Phản ứng trên đợc coi là phản ứng oxi hóa CO thành CO2 với chất oxi hóa là chất Fe2O3
Ngợc lại, đợc coi là phản ứng khử oxi của Fe2O3 với chất khẳ là CO
* Phản ứng oxi hóa khử theo thuyêt nguyên tử:
Xét hai phản ứng:
Hóa học hiện đại giải thích cơ chế hình thành phản ứng nh sau:
+
2 -2
Na
e
O
+1 1
Na + 1e
NaCl
Na
Cả hai phản ứng trên đều do nguyên tử Na nhờng electron để thành ion Na+1, oxi ở (1) và clo ở (2) nhận electron để trở thành ion O− 2 và Cl− 1 Các ion này tích điện tráI dấu nên hút nhau bằng lực hút tĩnh điện tạo thành Na2O và NaCl
Theo hóa học cổ điển thì chỉ có (1) là phản ứng oxi hóa khử
Theo thuyết nguyên tử thì cơ chế của hai phản ứng trên hoàn toàn giống nhau: 1 nguyên tố cho e
là Na và 1 nguyên tố nhận e là oxi và clo, nên (2) cũng là phản ứng oxi hóa khử dù trong (2) không có oxi
Vậy theo thuyết nguyên tử thì phản ứng oxi hóa khử là phản ứng xảy ra giữa một nguyên tố cho
e và 1 nguyên tố nhận e
Chất cho e thì bị oxi hoá nên nó là chất khử
Chất nhận e thì bị khử nên nó là chất oxi hóa
Ngày nay, phản ứng oxi hóa không còn ràng buộc với nguyên tố oxi nữa
* Phản ứng oxi hóa theo số oxi hóa:
Một nguyên tố có thể bị oxi hóa sơ lợt , mạnh hơn và mãnh liệt
Fe bị oxi hóa mạnh hơn thành Fe3O4
Fe bị oxi hóa rất mãnh liệt thành Fe2O3
Lu ý: Fe3O4 là oxit sắt từ và đợc xem nh là hổn hợp của hai oxit FeO và Fe2O3 hay muối của sắt
II của axit feric: Fe(FeO2)2
Ngợc lại: N2O5 bị oxi hóa sơ lợt thành NO2
N2O5 bị oxi hóa mạnh hơn thành NO
N2O5 bị oxi hóa mãnh liệt thành N2 Vậy để định mức oxi hóa khử của một nguyên tố ngời ta đa ra đại lợng đặc trng là số oxi hóa
2 Khái niệm và cách xác định số oxi hóa.
* Khái niệm:
Số oxi hóa của một nguyên tố là điện tích của nguyên tử nguyên tố đó nếu giả thiết liên kết trong
phân tử đó là liên kết ion
Số oxi hóa của một nguyên tố là điện tích quy ớc xuất hiện ở nguyên tử nếu nh cặp electron dùng chung hoàn toàn chuyển sang nguyên tố âm điện hơn:
H : Cl ↔ H+→ Cl−
nguyên tử Cl là -1 và của nguyên tử H là +1
Số oxi hóa là khái niệm quy ớc, nó không phản ánh sự phân bố thực điện tích giữa các nguyên
tử Các phép tính cơ lợng tử cho thấy rằng ngay cả các tinh thể của phân tử kiểu liên kết ion cũng
có một phần liên kết cộng hóa trị:
Ví dụ: Trongphân tử NaCl 80% là liên kết ion và điện tích thực đợc phân bố nh sau:
Na+ 0,8Cl− 0,8 chứ không phải Na+ 1Cl− 1
Trong hợp chất cộng hóa trị phân cực, điện tích thức của các nguyên tử còn nhỏ hơn rất nhiều Khi tăng hóa trị của các nguyên tố thì % liên kết ion giảm, liên kết cộng hóa trị tăng
* Cách xác định số oxi hoá:
+ ở các đơn chất số oxi hóa bằng 0:
H0
2, N0
2, Na0, Ca0 Cặp electron dùng chung nằm giữa hai hạt nhân của nguyên tử
Trang 2+ Số oxi hóa của các ion kim loại luôn có giá trị dơng Trong các hợp chất liên kết ion số oxi hóa của kim loại bằng điện tích ion của chúng:
2
K Cl+ SO SO
+ Trong hợp chất với phi kim số oxi hóa của hiđro trong đa số hợp chất luôn là +1
1 +1
2
, H
H I+ O
2
, Ca
Na H+ H
+ Số oxi hóa của oxi trong các hợp chất ( trừ peoxit, supeoxit và hợp chất của nó với F) bằng -2
CaO− 2, NaHCO 2
3
−
- ở hiđropeoxit H2O2 và peoxit của các kim loại, số oxi hóa của oxi bằng -1
H2O 1
2
− , CaO 1
2
− , Na2O 1
2
− Khi hình thành liên kết hóa học, giữa hai nguyên tử oxi không xảy ra sự chuyển dịch electron:
H - O
O - H
-1
O - Na
-1
O O
+2
-1 -1
2
−
- Một số nguyên tố có số oxi hóa không thay đổi:
+1: Na, K, Rb, Li
+2: Be, Mg, Ca, Ba, Zn
+3: Al
- Nhiều nguyên tố có số oxi hóa thay đổi:
Fe: +2 ( FeO, FeSO4), +3 ( Fe2O3, Fe2(SO4)3, +8/3 (Fe3O4)
S: -2 0 +4 +6
H2S S SO2 SO3 ( H2SO4)
Cl: -1 0 +1 +3 +5 +7
HCl Cl2 HClO HClO2 HClO3 HClO4
N: -3 0 +1 +2 +3 +4 +5
NH3 N2 N2O NO N2O3 NO2 N2O5 (HNO3)
Cr: +2 +3 +6
CrO Cr2O3 CrO3
Mn: +2 +4 +6 +7
MnSO4 MnO2 MnO2
4
− MnO4−
Số oxi hóa của những nguyên tố này đợc xác định khi chú ý tới những nguyên tố có số oxi hóa không thay đổi, và tổng điện tích của ion đa nguyên tử bằng điện tích của nó và phân tử thì bằng 0
Ví dụ: Xác định số oxi hóa của KMnO4 , K2MnO4, Cr2O2
7
−
Ta ghi các số oxi hóa đã biết lên phía trên kí hiệu hóa học của nó:
4
x
K MnO+ − ta có: (+1) + x + 4(-2) = 0 ⇒ x = +7
x
K Mn O+ − ta có: 2(+1) + x + 4(-2) = 0 ⇒ x = +6
2
2
2 7
x
Cr O−− ta có: 2x + 7(-2) = -2 ⇒ x = +6
Đối với các hợp chất hữu cơ: Ta có thể xác định theo công thức phân t hoặc theo công thức cấu tạo:
Ví dụ: C2H4: 1
2 4
x
C H+ ta có: 2x + 4(+1) = 0 ⇒ x = -2
C C H
H
-2 -2
Ta có: số oxi hóa của C = -2
3 Chất oxi hóa – chất khử, quá trình oxi hóa – quá trình khử, sự oxi hóa – sự khử, sản phẩm oxi hóa – sản phẩm khử.
a Chất oxi hóa:
Là nhữngchất mà nguyên tử, phân tử hoặc ion của nó có khả năng kết hợp các electron
Khi kết hợp electron chất oxi hóa sẽ bị khử
Chất tạo thành khi đó gọi là chất sản phẩm khử
Quá trình này đợc gọi là quá trình khử tức là quá trình làm giảm số oxi hóa của chất đó
X
− : X là chất oxi hóa
X
− là sản phẩm khử
Trang 3Quá trình trên là quá trình khử X hay X bị khử hay sự khử X.
Thuộc về chất oxi hóa có các đơn chất và hợp chất chứa những nguyên tố có tính chất đặc trng là nhận electron, làm giảm số oxi hóa của mình: Oxi, các phi kim, ion kim loại, cực dơng của bình
điện phân ( anot)
Khả năng oxi hóa của một chất đợc đặc trng bằng đại lợng ái lực electron Đó là năng lợng toả ra khi kết hợp 1 e
Năng lợng ái lực electron càng lớn thì tính chất oxi hóa của nó càng mạnh, tức là dễ kết hợp các electron
- F, O2, O3 và các phi kim khác là những chất oxi hóa mạnh ( trong các nguyên tố thuộc cùng một chu kì thì các nguyên tố halogen có tính chất oxi hóa mạnh nhất)
- Một số nguyên tố Mn, Cr, S , N có tính chất oxi hóa mạnh ở số oxi hóa cao nhất của nó:
4, K2 2 7, H N 3, H2 4
K MnO+ Cr O+ O S O+
b Chất khử:
Là những chất mà nguyên tử, phân tử hoặc ion của nó có khả năng nhờng các electron
Khi nhờng electron chất khử sẽ bị oxi hóa
Sản phẩm tạo thành khi oxi hóa chất khử gọi là sản phẩm oxi hóa
Quá trình này đợc gọilà quá trình oxi hóa, tức là làm tăng số oxi hóa
M+ + ne M: là chất khử
n
M+ là sản phẩm oxi hóa.
Quá trình trên là quá trình oxi hóa hay M bị oxi hóa hay sự oxi hóa M Thuộc về chất khử có các đơn chất, hợp chất chứa các nguyên tố có tính chất đặc trng là nhờng electron làm tăng số oxi hóa của mình nh: các kim loại, ion phi kim loại và cực âm của bình điện phân ( catot)
Khả năng khử của một chất đợc đặc trng bằng đại lợng năng lợng ion hóa Đó là năng lợng cần thiết để tách một electron ra khỏi nguyên tử ở trạng thái cơ bản
Năng lợng ion hóa càng bé thì nguyên tử nhờng electron càng dễ → tính khử càng mạnh
→
- Các kim loại kiềm : Li, Na, K, Rb
tính khử mạng nhất
- Các kim loại kiềm thổ : Mg, Ca, Ba
- Ở trạng thái tự do các phi kim có thể thực hiện quá trình nhờng electron thể hiện tính khử
Ví dụ: S, P
- Các nguyên tố phi kim có số oxi hóa âm ( thấp nhất) thì nó chỉ có thể nhờng electron để tăng
số oxi hóa của mình Nghĩa là thể hiện tính chất khử
Ví dụ: S2-, X-
c Các chất vừa thể hiện tính chất oxi hóa – vừa thể hiện tính chất khử.
2
H N O+ , M nO+4 2, H2O−12, S+4O2 có thể giảm hoặc tăng số oxi
hóa của mình Vì vậy tuỳ theo điều có thể thể hiện tính chất của chất oxi hóa hoặc tính chất của chất khử
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 +2H2O
C.oxh C.kh Sp.kh Sp.oxh
MnO2 + KNO3 + 2KOH → K2MnO4 + KNO2 + H2O
C.kh C.oxh Sp oxh Sp.kh
Đối với SO2 tính chất đặc trng là tính khử:
2SO2 + O2 2 50
450
V O C
→ 2SO3.
C.kh C.oxh
SO2 + I2 +2H2O → H2SO4 + 2HI
C.kh C.oxh Sp.oxh Sp.kh
ở trạng thái đơn chất các phi kim cũng có khả năng thể hiện tính chất kép oxi hoá - khử Khi
t-ơngtác với kim loại, phi kim luôn là chất oxi hoá
Fe + S → 2 2
Fe S+ −
C.kh C.oxh
Với các nguyên tố âm điện hơn (oxi, flo) S là chất khử
S + O2 → 4
2
S O
+ C.kh C.oxh
d Kết luận:
* ở quá trình oxi hóa luôn kèm theo sự cho electron nên số oxi hóa nhất thiết phải tăng lên
* ở quá trình khử luôn kèm theo sự nhận electron nên số oxi hóa nhất thiết phải giảm xuống
* Trong các phản ứng oxi hóa khử, chất chứa những nguyên tửcủa cùng một nguyên tố cóa mức oxi hóa khác nhau thờng có tính chất oxi hóa khác nhau:
0
Mn ,
2 4
Mn SO+ , MnO+4 2, K MnO2 +6 4, K MnO+7 4
C.kh Có thể kh hoặc oxh C.oxh
Trang 4ở trạng thái cơ bản Mn chỉ có thể là chất khử còn KMnO4 là chất oxi hóa.
Nh vậy phản ứng oxi hóa có thể xảy ra khi trong phản ứng có mặt cả chất oxi hóa và chất khử Cách ghi nhớ:
Khử cho o nhận.
Bị gì sự nấy.
4 Phản ứng oxi hóa –khử và điều kiện để phản ứng xảy ra.
a Định nghĩa:
Là phản ứng trong đó nguyên tử hoặc ion này nhờng electron cho nguyên tử hoặc ion khác ( Nghĩa là có sự chuyển dời electron giữa các chất phản ứng)
Cách khác: Là phản ứng trong đó có kèm theo sự thay đổi số oxi hóa giữa các chất phản ứng
b Điều kiện để có phản ứng oxi hóa khử xảy ra.
* Điều kiện cần: ( quy tắc anpha α )
Một phản ứng oxi hóa khử có thể xảy ra b theo chiều C.oxh mạnh nhất sẽ oxi hóa chất khử mạnh nhất, sinh ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn
C oxh yếu C oxh mạnh
C kh mạnh C kh yếu
sinh
oxh
và
* Điều kiện đủ:
Để một phản ứng oxi hóa xảy ra còn phụ thuộc vào một số yếu tố khác: nhiệt độ, xúc tác, môi tr-ờng
Ví dụ:
- Trong môi trờng axit:
2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 5Na2SO4 + 3H2O
- Trong môi trờng bazơ mạnh và thiếu chất khử:
2KMnO4 + Na2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O
- Trong môi trờng trung tính hoặc bazơ yếu:
2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 3K2SO4 + 2MnO2 + 2KOH
- Phản ứng của các chất sau:
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Cu + FeSO4 → không phản ứng vì Cu là chất khử yếu
5 Phân loại phản ứng oxi hóa – khử.
a Phản ứng oxi hóa - khử giữa các nguyên tử và phân tử.
Là phản ứng trong đó chất oxi hóa và chất khử là những chất khác nhau:
C + O2 → CO2
Cu + 2H2SO4 đặc, nóng → CuSO4 + SO2 + 2H2O
Sự trao đổi electron ở các phản ứng oxi hóa khử giữa các nguyên tử hoặc phân tử xảy ra giữa các nguyên tử nằm trên những chất khác nhau
b Phản ứng oxi hóa – khử nội phân tử.
Là những phản ứng trong đó chất oxi hóa và chất khử đều nằm trong thành phần của một hợp chất
Ví dụ:
C.oxh C.kh
2KMnO+7 -24 K2MnO+6 4 + MnO+4 2 + O02 C.oxh C.kh
c Phản ứng tự oxi hóa – khử ( phản ứng dị phân)
Là phản ứng trong đó chất oxi hóa và chất khử là các chất nằm trong cùng một nguyên tử của một nguyên ở cùng một mức oxi hóa
Khi đó tạo thành những chất mới, trong đó các nguyên tử của nguyên tố này có các mức oxi hóa khác nhau
Tức là phản ứng trong đó chỉ có một nguyên tố thay đổi số oxi hóa, chất phản ứng vừa là chất khử vừa là chất oxi hóa
3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O
C oxh và kh Sp.oxh Sp Kh
Nguyên tử 3
N+ thực hiện chức năng của chất oxi hóa và chất khử.
Tơng tự:
3K2MnO4 + 2H2O→ 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH
6 Phơng pháp cân bằng phản ứng oxi hóa – khử.
a Nguyên tắc:
Khi cân bằng phản ứng oxi hóa khử cần chú ý đến các số e nhờng và nhận theo nguyên tắc:
- Tổng số electron mà chất khử cho phải bằng tổng số electron mà chất khử nhận
- Số lợng electron cho và nhận đợc xác định theo sự biến đổi mức oxi hóa của các nguyên tố và phải tính đến số nguyên tử bị thay đổi số oxi hóa
b Các phơng pháp cân bằng
Trang 5* Phơng pháp electron.
Gồm 4 bớc:
+ B1: Xác định các nguyên tố có sự thay đổi mức oxi hóa trong phản ứng, từ đó xác định C.oxh
và C.kh
+ B2: Lập các quá trình oxi hóa (nhờng e) và quá trình khử (nhận e) rồi cân bằng các hệ số + B3: Tìm hệ số đồng thời cho C.oxh và chất kh theo quy tắc: “ Tổng số e do chất khử cho bằng tổng số e do chất oxi hóa nhận”
+ B4: Đặt hệ số C.oxh và C.kh vào phơng trình phản ứng, cân bằng các nguyên tố không thay thay đổi số oxi hóa và kiểm tra lại
Các bài tập ví dụ:
1 Cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau:
KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
* B1: C.oxh là 7
Mn+ vì giảm mức oxh từ +7 → +2
C.kh là 1
Cl− vì tăng mức oxh từ -1 → 0
* B2,3:
+7
+2
2
qt kh
Các hệ số 2, 5 có nghĩa là 2 nguyên tử 7
Mn+ thu 10e của 10 ion Cl−1 .
* B4:
2KMnO4 + 10HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
ở phản ứng trên ngoài C.oxh và C.kh còn có những chất không trực tiếp tham gia vào phản ứng oxh – kh mà làm môi trờng cho phản ứng
Bên VP của phơng trình có 16 nguyên tử Cl, còn bên VT mới có 10 nguyên tử Cl, nên phải thêm
6 phân tử HCl Vậy có tổng số 16 HCl trong đó: 10 HCl tham gia phản ứng oxh - kh
6 HCl làm môI trờng cho phản ứng Phơng trình phản ứng hoàn chỉnh:
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
* Lu ý:
+ Khi viết quá trình oxh và quá trình kh của từng nguyên tử cần theo đúng chỉ số quy định của nguyên tố:
ở đây quá trình oxh: 2 2
O− → 2 0
O + 4e.
Chứ không viết: 2
O− → 0
O + 2e Vì chỉ số quy định của oxi là 2 (O2)
Ví dụ: FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
Ta sẽ cân bằng sai nếu không chú ý tới chỉ số quy định của nguyên tử S là 2 (FeS2) và của nguyên tố oxi là 2
Ta thấy, Cứ mổi phân tử FeS2 phản ứng thì có 1 nguyên tử Fe và 2 nguyên tử S tham gia
Nhìn VP của phơng trình, thì ít nhất có 2 phân tử FeS2 tham gia phản ứng nên có 4 nguyên tử S tham gia phản ứng:
0
+2
qt oxh
qt kh
+3
+4
+ 4S+4
4 22 Chỉ số quy định của Fe là 2 trong Fe2O3
+ Khi cân bằng, nếu trong 1 phơng trình có đồng thời 2 hoặc 3 nguyên tố là chất khử thì phải viết đầy đủ qt oxh rồi cộng lại theo đúng tỉ lệ các nguyên tử trong phân tử:
Ví dụ: 3As2S3 + 28HNO3 + 4H2O → 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO
+6 -2
qt oxh
+
2As 2As + 4e 3S 3S + 24e
As2S3 2As+5 +6
3S + 28e
* b Phơng pháp ion - electron.
Gồm 4 bớc nh phơng pháp electron, nhng ở bớc 2 C.oxh và C.kh viết dới dạng ion – electron.
+ Phạm vi áp dụng:
áp dụng cân bằng các phản ứng trong dung dịch có sự tham gia của môi trờng: nớc, dung dịch axit, dung dịch bazơ
+ Nguyên tắc( Chỉ áp dụng ở bớc 2):
- Phản ứng có axit tham gia:
Trang 6Vế nào thừa oxi ta thêm H+ để tạo nớc và ngợc lại.
- Phản ứng có bazơ tham gia :
Vế nào thừa oxi ta thêm H2O để tạo thành OH− và ngợc lại
- Phản ứng có nớc tham gia:
Sản phẩm tạo thành là axit ta theo nguyên tắc 1
Sản phẩm tạo thành là bazơ ta theo nguyên tắc 2
Ví dụ:
+ Phản ứng có axit tham gia:
KMnO4 + FeSO4+ H2SO4 →Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
* B1: C.oxh: 7
4
MnO+ − và chất khử: Fe2+
* B2, 3:
2
+2 +
→
→
* B4: 2MnO4− + 10Fe+2 + 16H+ → 10Fe+3 + 2Mn+2 + 8H2O
⇒ pt đầy đủ:
2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4→10Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Ví dụ
+ Phản ứng có bazơ tham gia:
NaCrO2 + Br2 + NaOH →Na2CrO4 + NaBr + H2O
* B1: C.oxh là Br2 và C.kh là 3
2
Cr O+ −
* B2, 3:
→
→
CrO2 + 4OH CrO4 + 2H2O + 3e
2Br + 2e0 2Br
2
3
* B4: 2CrO2− + 6Br0 + 8OH− → 2CrO4− + 6Br− + 4H2O
⇒ Pt đầy đủ:
2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH →2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O
Ví dụ:
+ Phản ứng có H2O tham gia:
KMnO4 + K2SO3 + H2O → MnO2 + K2SO4 + KOH
* B1: C.oxh là MnO4− và C.kh là SO2
3
−
* B2, 3:
→
→
2
3
MnO4 + 2H2O + 3e MnO2 + 4OH
SO32 + 2OH SO24 + H2O + 2e
* B4: 2MnO4− + 3SO2
3 − + H2O → 3SO2
4
− + 2MnO2 + 2OH−
2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH
* Lu ý:
Ngoài phơng pháp cân bằng trên, ta còn có thể cân bằng phản ứng oxi hóa khử mà không cần
lập sơ đồ electron Phơng pháp này thờng đợc áp dụng để cân bằng nhanh các phản ứng ( tuỳ theo
mức thành thạo của ngời sử dụng) nhng trong chừng mực nào đó cha thể hiện đợc bản chất của
phản ứng
+ Một số nguyên tắc cơ bản:
- Đặt trực tiếp số electron mà chất khử cho và chất oxh nhận ngay trong ptp
- Đặt mủi tên hớng xuống dới(↓) nếu mức oxh của chất đó tăng ( C.kh)
- Đặt mủi tên hớng lên trên (↑) nếu mức oxh của chất đó giảm ( C.oxh)
- Đặt hệ số hợp thức (số electron) ở vế của phơng trình có chứa số lớn hợp chất
Trừ những phản ứng trong đó C.oxh và C.kh là những đơn chất: Cl2, Br2, O2, trờng hợp này không
phụ thuộc vào số hợp chất tạo thành,các hệ số đợc đặt ở vế trái cua phơng trình
Ngoài ra trong một số trờng hợp cụ thể chúng có những cách đặt khác nhau
Phơng pháp này cho phép chọn nhanh chóng hệ số, tính đúng số nguyên tử bị thay đổi số oxh
+ Một số ví dụ:
Ví dụ 1:
Cân bằng phơng trình: Al + O2 → Al2O3
→
↑
4Al + 3O2 2Al2O3
3e 2.2e
- Nguyên tử Al cho 3e, số oxh tăng từ 0 → +3, ta hớng mủi tên xuống dới và viết dới đó số e mà
một nguyên tử Al cho
6
Trang 7- Phân tử O2 nhận e, số oxh giảm 0 → -2, ta hớng mủi tên lên trên và viết số e mà một nguyên tử
oxi nhận Vì phân tử O2 có 2 nguyên tử, nên muốn tìm số e mà C.oxh nhận ta nhân số e nguyên
tử oxi nhận với 2
- Để tổng số e cho bằng tổng số e nhận, ta đặt 3 trớc O2 và 4 trớc Al Với hệ số này, số e mà 4
nguyên tử Al cho bằng số e mà 3 phân tử O2 nhận
Ví dụ 2:
Cân bằng phơng trình: KMnO4 + HCl → MnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
→
↓
↑
KMnO4 + HCl 2MnCl2 + 5Cl2 + KCl + H2O
5e 2.1e
Ta bắt đầu đặt hệ số ở VP của pt, nơI có số lớn hợp chất và đơn chất
- C.oxh là Mn+7 nhận 5e bị khử về Mn+2 ( mủi tên hớng lên trên)
- C.kh là Cl− nhờng 1e bị oxh hóa về Cl0 (mủi tên hớng xuống dới Vì tạo thành phân tử Cl2 nên
2Cl− nhờng 2e
- Ta đặt hệ số 5 đối với Cl2 và hệ số 2 đối với MnCl2 Ta kiểm tra số e cho và nhận
Phơng trình cân bằng đầy đủ:
2KMnO4 + 16HCl → 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O
Ví dụ 3:
Cân bằng phơng trình:
Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2O + H2O
→
↓
↑
Al + HNO3 8Al(NO3)3 + 3N2O + H2O
Phơng trình phản ứng đầy đủ:
8Al + 30HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O
Ví dụ 4:
Cân bằng phơng trình: KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
→
↓
↑
KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + H2O
5e 2.1e
Phơng trình phản ứng đầy đủ:
2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Ví dụ 5: Xét trờng hợp, khi trong phơng trình C.kh có hai số oxi hóa có sự thay đổi số oxh:
FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
→
↓
↑
↓
1e 2.5e 2.2e
Phơng trình phản ứng đầy đủ:
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 +8SO2
Ví dụ 6: Cân bằng phơng trình phản ứng sau:
CrCl3 + Br2 + NaOH→ Na2CrO4 + NaBr + NaCl + H2O
→
2CrCl+3 3 + 3Br02 + NaOH Na2CrO+6 4 + NaBr + NaCl + H-1 2O
3e 2.1e
Phơng trình phản ứng đầy đủ:
2CrCl3 + 3Br2 + 16NaOH→ 2Na2CrO4 + 6NaBr + 6NaCl + 8H2O
7