Tuy nhiên đối với THCS thì việc nhớ kí hiệu, hoá trị của nguyên tố, nhóm nguyên tử đã là khó thì việc xác định số oxi hoá của nguyên tố là rất khó.Tuy nhiên vì sử dụng lâu dài nên món qu[r]
Trang 1PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH
I- Phương pháp bảo toàn nguyên tố:
Nguyên tắc: Số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế luôn bằng nhau , hoàn thành thao tác là thực hiện xong việc cân bằng
Phương pháp thực hiện:
- Viết sơ đồ phản ứng có đầy đủ chất tham gia và sản phẫm
- Cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố (dạng nguyên tử)
- Chuyển dạng nguyên tử về dạng phân tử
- Dựa vào hệ số đã biết xác định các hệ số còn lại
Ví dụ 1: Cân bằng phương trình Phản ứng : P + O2 → P2O5
Cách 1: Ta nhận thấy trên sơ đồ: Từ P2O5 → Gồm 2 P và 5 O → ta viết: 2 P + 5 O →
P2O5
Vì P ở dạng phân tử nên viết là P còn Oxi dạng phân tử 2 nguyên tử nên viết là
5
2O2
→ 2 P +
5
2O2 → P2O5 Ta nhận thấy rằng trong biểu thức xuất hiện phân số là hệ số → Loại bỏ bằng nhân tất cả hệ số với mẫu số ta có phương trình đã cân bằng : 4 P + 5 O2 →
2 P2O5
Cách 2: P + O2 → P2O5 Từ P2O5 → ở vế trái chỉ số P: 2 Chỉ số O2 là 2,5 → Xoá bỏ mẫu (hoặc số thập phân) → Ta cũng đạt kết quả như trên
Cách 3: Ta nhận thấy O ở vế trái là số chẳn, ở vế phải là số lẽ → Chuyển thành số chẳn
bằng nhân với 2n (nếu cả 2 vế đều lẽ thì cũng chẳn hoá xuất phát từ số lớn hơn) → P +
O2 → 2 P2O5 Sau đó áp dụng như cách 2 để hoàn thành phương trình
Ví dụ 2: Al + Fe3O4 → Al2O3 + Fe
Cách 1: Nhân 4 (2.2) vào hệ số của Al2O3 rồi từ hệ số đó để xác định các hệ số khác
4 Al2O3 → 8 Al và 3 Fe3O4 và từ 3 Fe3O4 → 9 Fe Ta được:8 Al + 3Fe3O4 →4Al2O3 + 9
Fe
Cách 2: Tìm BSCNN của O ở hai vế : 4.3 = 12 → Hệ số của các chất =
BSCNN ô
chi s
Từ các chất đã xác định tìm chỉ số cho các chất còn lại
Cách 3: Từ Fe3O4 → 3 Fe và
4
3Al2O3 →
8
3Al →
8
3Al + Fe3O4 →
4
3Al2O3 + 3 Fe → Nhân hệ số với 3
Ví dụ 3: FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
Cách 1: Từ Fe2O3 → 2 FeS2 → 4 SO2 Ta có: 2 FeS2 + a O2 → Fe2O3 + 4 SO2 → Bảo toàn cho O → a =
11 2
Xoá mẫu số ta có: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
Cách 2: Nhân hệ số Fe2O3 với 2 để hệ số O chẳn rồi từ 2 Fe2O3 → 4 FeS2 và 8 SO2
4FeS2 + a O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 Bảo toàn cho O: a = 11 → 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
Trang 2Ví dụ 4: Al + Ba + H2O → Ba(AlO2)2 + H2
Cách 1: Từ Ba(AlO2)2 → Ba và 2 Al ; Bảo toàn cho O: → 4 H2O → 4 H2
Ba + 2 Al + 4 H2O → Ba(AlO2)2 + 4 H2
Cách 2: Từ công thức muối ta nhận thấy tỷ lệ Ba : Al là 1:2 thay vào ta sẽ có giá trị như
cách 1
Ví dụ 5: Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cách 1: Xuất phát từ 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 → 8 HNO3 → 4 H2O và 2NO (Số O chẳn)
→a Cu + 8 HNO3 → a Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O → Bảo toàn cho O → a = 3
3 Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Cách 2: Giả sử phương trình đã cân bằng với hế số: a Cu + b HNO3 → a Cu(NO3)2 + c
NO + d H2O
Bảo toàn cho H: b = 2d (1) Bảo toàn cho N: 2a +c = b (2) Bảo toàn cho O: 3b = 6a + c +
d (3)
Vì hệ có 4 ẩn mà có 3 phương trình nên chọn 1 ẩn lấy giá trị thích hợp : c = 2 → Kết hợp giái ra kết quả
** Sử dụng cách này rất mất thời gian chỉ áp dụng cho người có kĩ năng toán tốt
Ví dụ 6: KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
Cách 1: Từ KMnO4 → 4 H2O → 8 HCl → Bảo toàn cho Cl: 2,5 Cl2 → Loại mẫu số 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
Cách 2: Quan tâm đến Cl ở vế phải (tỷ lệ K:Mn = 1:1) để cho Cl chắn phải nhân 2
KMnO4 + HCl → 2KCl + 2MnCl2 + Cl2 + H2O → 2 KMnO4 và 8 H2O →
16 HCl và 5 Cl2
Ví dụ 7: BaCl2 + Fe2(SO4)3 → BaSO4 + FeCl3
Cách 1: Từ Fe2(SO4)3 → 2 FeCl3 và 3 BaSO4 → 3 BaCl2
Cách 2: Xác định hoá trị tác dụng của các nhóm
II – I III – II II-II III – I
BaCl2 + Fe2(SO4)3 → BaSO4 + FeCl3 → BSCNN hoá trị tác dụng : I,II,III là VI → Hệ
số
6 : 2 = 3 → 3 BaCl2 và 6:3 = 2 → Fe2(SO4)3
Ví dụ 8: NH3 + O2 → N2 + H2O
Cách 1: Nhân 2 với NH3 tạo cho H chẳn → 2NH3 → N2 và 3 H2O → Bảo toàn cho O:
3 2
O2 → Xoá mẫu
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
Cách 2: Từ NH3 → N +
3
2H2O → Bảo toàn cho O: NH3 +
3
2O → N +
3
2H2O Xoá mẫu → 2 NH3 + 3O → 2N + 3 H2O → Phân tử hoá: 2NH3 +
3
2O2 → N2 + 3H2O → Xoá mẫu
Ví dụ 9: CuFeS2 + O2 → CuO + Fe2O3 + SO2
Trang 3Cách 1: nhân 2 cho CuFeS2 tạo cho Fe chẳn → 2CuO + Fe2O3 + 4 SO2 → Bảo toàn cho O
2CuFeS2 + a O2 → 2 CuO + Fe2O3 + 4SO2 → a =
13
Cách 2: Xuất phát từ CuFeS2 + a O2 → CuO +
1
2Fe2O3 + 2 SO2 → Bảo toàn cho O: a =
13
I- Phương pháp bảo toàn khối lượng mol electron (thăng bằng e):
Đây là phương pháp sử dụng tiện lợi, phố biến nhất Tuy nhiên đối với THCS thì việc nhớ kí hiệu, hoá trị của nguyên tố, nhóm nguyên tử đã là khó thì việc xác định số oxi hoá của nguyên tố là rất khó.Tuy nhiên vì sử dụng lâu dài nên món quà cho sự cố gắng của các em là kiến thức ở phía trước
Để thực hiện cần tuân thủ các bước sau:
1- Viết sơ đồ phản ứng : đầy đủ chất oxi hoá, khử và sản phẫm (Đối với THCS thì đầy đủ)
2- Xác định sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố (THPT thì chỉ xác định Oxh – sp
và kh – sp )
3- Lập thăng bằng electron (Viết các quá trình trao đổi e)
4- Đặt các hệ số tìm được vào phương trình (Hệ số chính)
5- Xác định hệ số còn lại và hoàn thiện phương trình
Sau khi hoàn thành kĩ năng thì không cần thực hiện đầy đủ các bước như quy định
Phương pháp này chỉ dùng cho các phản ứng oxi hoá – khử
Phương pháp xác định số oxi hoá của các nguyên tố
Số oxi hoá là điện hoá trị quy ước nếu coi liên kết trong phân tử là liên kết ion
- Số oxi hoá của các nguyên tố trong đơn chất bằng 0
- Đối với hợp chất: Của O: -2 ; H: +1; Kim loại: + hoá trị
Tổng số oxi hoá của các nguyên tố trong hợp chất bằng 0; trong ion bằng điện tích ion
Như vậy mấu chốt là xác định phân loại chất và xác định hoá trị : Đơn chất bằng 0; Hợp chất thì kim loại +hoá trị; phi kim – hoá trị ; Trường hợp liên kết Pk – Pk thì xác định độ mạnh của phi kim (Độ âm điện) nguyên tố hoạt động thì âm – còn lại là dương
** Trong một số trường hợp công thức phân tử là quy ước nên số oxi hoá có thể thay đổi khác với quy định nên khi vận dụng cần nắm rõ bản chất(C 2 H 4 O 2 ; CaOCl 2 )
**Trong một số trường hợp do số oxi hoá trung bình nên có thể nằm ở dạng phân số (chủ yếu hữu cơ)
**Khi chất tham gia là axit hoặc bazơ thì sản phẫm là H 2 O và khi chất tham gia H 2 O (có thể là môi trường) Thì sản phẫm là axit hay bazơ
Ví dụ 1: MnO2 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O
Xác định số oxi hoá:
2
Mn O H Cl M n Cl Cl H O
Trang 4Viết quá trình oxi hoá (tăng số oxh) : Cl
→
0 2
Cl + a Thì bước 1: cân bằng số nguyên tố :
2Cl
→
0
2
Cl + a
Bước 2 : Cân bằng điện tích: 2.(- 1) = 0 + a hay a = - 2 thay và với quy tắc : Ghi giá trị của a → đổi dấu thêm e (- -e = e) → ta có: 2Cl
→
0 2
Cl + 2e
Quá trịnh khử (giảm số oxi hoá) : M n4 → M n2 + a → a = +2 → M n4 → M n2 - 2e vì quy ước là sự trao đổi (+) nên chuyển vế : M n4 + 2e → M n2 Khi đã quen thì +e ở bên trái là khử , bên phải là oxi hoá
1 2Cl
→
0 2
Cl + 2e
1 M n4 + 2e → M n2
Hệ số chính : MnO2 + 2 HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O vì số Cl không bằng nhau nên thêm 2 HCl vào bên trái và thêm 2 H2O là hoàn thành : MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
Ví dụ 2: KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
2
K M n O H Cl K Cl M n Cl Cl H O
5 2Cl
→
0 2
Cl + 2e
2 M n7 + 5e → M n2
2KMnO4 + 10 HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + H2O cân bằng cho Cl → thêm 6 HCl
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
Ví dụ 3: Fe3O4 + CO → Fe + CO2 Trường hợp này xuất hiện phân số
8 2 3
3 4
Fe O
8
2 2 2 0 4 2
3
8 3
Fe
→ Fe0 + ae → 3
8 3
Fe
→ 3 Fe + a → a = 8
1 3
8
3
Fe
+ 8e → 3 Fe
4
2
C →
4
C
+ 2e → Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2
Ví dụ 4: NaCrO2 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr
+3 0 +6 -
NaCrO2 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr
2 2
3
Cr →
6
Cr + 3e
3
0
2
Br + 2e → 2Br → 2NaCrO2 + 3Br2 + NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaBr → Bảo toàn cho Na
2 NaCrO2 + 3 Br2 + 8NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4 H2O
Ví dụ 5: KMnO4 + K2SO3 + H2O → MnO2 + K2SO4
+7 +4 +4 +6
Trang 5KMnO4 + K2SO3 + H2O → MnO2 + K2SO4
3
4
S
→
6
S
+ 2e
2 M n7 + 3e → M n4 → 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3K2SO4 → Bảo toàn cho K → 2KOH
→ Cân bằng cho: H → 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH
Ví dụ 6: FeS + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O + H2SO4 + H2O
+2 -2 + +5 -2 +3 +5 -2 + -2 + +6 -2 + -2
FeS + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O + H2SO4 + H2O Ở đây có 2 chất khử nên cần hợp nhất
2 2
Fe S →
3
Fe +
6
S
+ 9e x8
2
5
N + 8e → 2
1
N x9 → 8FeS + 18HNO3 → 8Fe(NO3)3 + 9N2O + 8H2SO4 +
H2O
→ Cân bằng cho N và H: 8FeS + (18 + 24)HNO3 → 8Fe(NO3)3 + 9N2O + 8H2SO4 + 13H2O
Ví dụ 7: Hg(NO3)2 → Hg + NO2 + O2 →
2 5 2 0 4 2 0
Hg(N O ) Hg N O O có 2 chất oxi hoá ;
1 chất khử
2
Hg + 2
5
N + 4e → Hg + 2
4
N
2
2
O → O2 + 4e → Hg(NO3)2 → Hg + 2NO2 + O2
Ví dụ 8: KNO3 + S + C → K2S + N2 + CO2
+5 0 0 -2 0 +4
KNO3 + S + C → K2S + N2 + CO2 → có 2 chất oxi hoá ; 1 chất khử → Hợp nhất
Từ K2S → cứ 2 N+5 ứng với S0 → 2
5
N + S0 + 12e → N2 +
2
S x1
0
C →
4
C
+ 4e x3 → 2KNO3 + S + 3C →
K2S + N2 + 3CO2
Ví dụ 9: CuFeS2 + O2 → CuO + Fe2O3 + SO2 Cân bằng theo số oxi hoá
2 2 2 2
Cu FeS Hãy tự cân bằng
Theo sơ đồ trên so sánh 2 vế ta giả thiết ở vế trái:
2 10 4 2
Cu FeS (S +4 → Fe -6 theo bảo toàn Z)
→
10
Fe →
3
Fe + 13e và O2 + 4e → 2 O2- → 4 CuFeS2 + 13 O2 → 4 CuO + 2 Fe2O3 + 8 SO2 Phương pháp này chỉ dùng để xác định hệ số trong bài thi trắc nghiệm và tính toán thôi nhé
Ví dụ 10: Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2O + NH4NO3 + N2 (không cho tỷ lệ các chất )
ở dạng này nên tách thành ba phương trình sau đó cộng lại
8Al + 30HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O
8Al + 30HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O
10Al + 36HNO3 → 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O
Trang 6Cộng : 26Al + 96 HNO 3 → 26Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 O + 3 N 2 + 3 NH 4 NO 3 + 42 H 2 O
Một số chú ý khi làm bài tập nâng cao Trong môi trường trung tính ,kiềml axit:
O xi của chất oxi hoá tương tác với nước tạo ra OH
-MnO4- + 2H2O +3e → MnO2 + 4OH
-CrO4-2 + 2H2O +3e → CrO2- + 4OH
-chất khử kết hợp với o xi của OH- tạo ra H2O
SO2+ Br2+ H2O → H2SO4 + HBr
Mn(OH)2 + Cl2 + KOH → MnO2 + KCl
S + CI2 + H2O → H2SO4 + HCl
MnO2 + O2 + KOH → K2MnO4
** trong môi trường axít : MnO2 , MnO4- , MnO4-2 → Mn+2
.trung tính hay kiềm yếu : tạo ra Mn+4 hay Mn+6
K2MnO4 + K2S + H2SO4 → S + MnSO4 +
MnO2 + KBr + H2SO4 → Br2 +
MnO2 + KI + H2SO4 → I2 +
KMnO4 + SO2 + H2O → K2SO4 + MnO2
KMnO4 + KNO2 + H2O → KNO3 + MnO2
Al + KNO3 + KOH → NH4NO3 + KAlO2
Al + H2O + NaOH → NaAlO2 +
Phản ứng nội phân tử :một chất vừa đóng vai trò chất oxihoa vừa đóng vai trò chất
khử :
KClO3 → KCl + O2
NH4NO2 → N2 + H2O
Phản ứng tự oxihoá-khử : một chất vừa đóng vai trò oxihoá-vừa đóng vai trò chất khử :
Br2 + KOH → KBr + KBrO3 +
Cl2 + NaOH → NaClO + NaCl +
Bài tập tự luyện nâng cao
FeS2 + HNO3 +HCl → FeCl3 + H2SO4 + NO +
CrCl3 + Br2 +NaOH → Na2CrO4 + NaBr + NaCl +
KMnO4 + FeSO4 +H2SO4 → Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 +
Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NH4NO3 +
K2S + KMnO4 +H2SO4 → MnSO4 + K2SO4 + S +
CuS2 + HNO3 → Cu(NO3)2 + H2SO4 + N2O +
K2 Cr2O7 + H2SO4 +KI → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + I2 +
FeSO4 + Cl2 +H2SO4 → Fe2(SO4)3 + HCl+
SO2 + KMnO4 +H2O → MnSO4 + K2SO4 +
K2 Cr2O7 + H2SO4 +K2S → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + S +
K2 SO3 + KMnO4 +KHSO4 → K2SO4+ MnSO4 + H2Ợ
Cu + KNO3 + HCl → CuCl2 + NO + NaCl + H2Ọ
FeS + KNO3 → Fe2O3 + KNO2 + SO2 +
H2S+ HNO3 → NO + S + H2O
Trang 7CrCl3 + NaCIO + NaOH → Na2CrO4 + NaCl + H2O
H2C2O4 + KMnO4 +H2SO4 → MnSO4 + K2SO4 + CO2 +
P + NH4ClO4 → H3PO4 + N2 + Cl2 +
Br2 + KOH → KBr + KBrO3 +
FeS2 + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO +
AI + NaNO3 +NaOH → NaAIO2 + NH3 + H2O
As2 S3 + KClO4 → H2AsO4 + H2SO4 + KCl
CuFeS2 + Fe2(SO4)3 +O2 + H2 → CuSO4 + H2SO4 + FeSO4
KMnO4 + HCl → MnCI2 + Cl2 + KCl + H2O
FexOy + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 +NxOy + H2O
Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NxOy + H2O
MxOy + HNO3 → M(NO3)3 + NO + H2O
M + HNO3 → M(NO3)n +NxOy + H2O
M + HNO3 → M(NO3)n +NH4NO3 + H2O
Al + HNO3 → Al(NO3)3 +N2O + H2O + NO
Al + FexOy → Fe + Al2O3
Al + Fe2O3 → FenOm + Al2O3
M + H2SO4 → M2(SO4)n + SO2 + H2O
R-CH2OH + KMnO4 → R-CHO + MnO2 + KOH + H2O
C6H5NO2 + Fe + HCl → C6H5NH2 + FeCl2 +
CH3-CH=CH2 + KMnO4 + H2O → CH3-CH(OH)-CH2(OH) + MnO2 +KOH
CH3-CCH + KMnO4 + KOH → CH3COOK + MnO2 + K2CO3 + H2O