Cách cân bằng phương trình Hóa học 10

Cách cân bằng phương trình hóa học lớp 10 được VnDoc biên soạn hướng dẫn các bạn cách cân bằng oxi hóa khử cũng như đưa ra các dạng bài tập để luyện tập. Mời các bạn cùng theo dõi bài viết dưới đây nhé.

I. Số oxi hoá

1. Khái niệm

Số oxi hóa là điện tích quy ước của nguyên tử trong phân tử khi coi tất cả các electron liên kết đều chuyển hoàn toàn về nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.

Số oxi hóa được viết ở dạng đại số, dấu viết trước, số viết sau.

Ví dụ"

Xét phân tử NaCl: Nguyên tử Na nhường 1 electron cho nguyên tử Cl, khi đó nguyên tử Na trở thành ion dương mang điện tích 1+ (số oxi hóa của K là +1) và nguyên tử Cl nhận 1 electron của nguyên tử K trở thành ion âm mang điện tích –1 (số oxi hóa của Cl là – 1).

2. Quy tắc xác định số oxi hóa

Quy tắc 1: Trong đơn chất, số oxi hóa của nguyên tử bằng 0.

Ví dụ: H₂; N₂; O₂; Fe; Zn ....

Quy tắc 2: Trong phân tử các hợp chất, thông thường số oxi hóa của hydrogen là +1, của oxygen là -2, các kim loại điển hình có số oxi hóa dương và có giá trị bằng số electron hóa trị.

Ví dụ:

Quy tắc 3: Trong hợp chất, tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử bằng 0.

Ví dụ: $C^{+4}{O}_2^{-2}$

Tổng số oxi hóa = (+4) + (-2).2 = 0.

Quy tắc 4: Trong ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của nguyên tử bằng điện tích ion; trong ion đa nguyên tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng điện tích ion.

Ví dụ: $(N^{-3}{H}_4^{+1}{)}^{+}$

Tổng số oxi hóa = (-3) + (+1).4 = + 1.

Trường hợp ngoại lệ: NaH , AlH (số oxi hóa của H là -1)

Số oxi hóa của O là: -2

Ví dụ: H₂O, Na₂O, SO₂

Trường hợp ngoại lệ:

Số oxi hóa -1: H₂O₂, Na₂O₂

Số oxi hóa +2: OF₂

II. Phương pháp và ví dụ về bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử

1. Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử

Nguyên tắc: Tổng số electron nhường = Tổng số electron nhận

Bước 1. Xác định số oxi hóa thay đổi thế nào.

Bước 2. Lập thăng bằng electron.

Bước 3. Đặt các hệ số tìm được vào phương trình phản ứng và tính các hệ số còn lại.

Lưu ý:

Ta có thể cân bằng phản ứng oxi hóa – khử theo phương pháp tăng – giảm số oxi hóa với nguyên tắc: tổng số oxi hóa tăng = tổng số oxi hóa giảm.

Phản ứng oxi hóa – khử còn có thể được cân bằng theo phương pháp ion–electron: ví dụ ...

Nếu trong một phương trình phản ứng oxi hóa – khử có nhiều nguyên tố có số oxi hóa cùng giảm (hoặc cùng tăng) mà:

+ Nếu chúng thuộc cũng một chất: thì phải đảm bảo tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử.

+ Nếu chúng thuộc các chất khác nhau: thì phải đảm bảo tỉ lệ số mol của các chất đó theo đề đã cho.

* Trường hợp đối với hợp chất hữu cơ:

• Trong trường hợp mà hợp chất hữu cơ trước và sau phản ứng có một nhóm nguyên tử thay đổi và một số nhóm không đổi thì nên xác định số oxi hóa của C trong từng nhóm rồi mới cân bằng.
• Trong trường hợp mà hợp chất hữu cơ thay đổi toàn bộ phân tử, nên cân bằng theo số oxi hóa trung bình của C.

2. Ví dụ minh họa cân bằng phản ứng oxi hóa khử

Hướng dẫn cân bằng phản ứng 

Bước 1: Fe⁺³₂O₃ + C⁺²O → Fe⁰ + C⁺⁴O₂

Chất oxi hóa là Fe₂O₃; chất khử là CO.

Bước 2:

Quá trình khử: 2Fe⁺³ + 6e→2Fe⁰

Quá trình oxi hóa: C⁺² → C⁺⁴ + 2e

Bước 3:

Bước 4:  Đặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng, từ đó tính ra hệ số của các chất khác có mặt trong phương trình hóa học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

Hướng dẫn cân bằng phản ứng 

Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa, từ đó xác định chất oxi hóa, chất khử:

Cu⁰ + HN⁺⁵O₃ → Cu⁺²(NO₃)₂ + N⁺²O + H₂O

Cu: chất khử; HNO₃: chất oxi hóa.

Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử:

Quá trình khử: 2N⁺⁵ + 3e→N⁺²

Quá trình oxi hóa: Cu⁺⁰ → Cu⁺² + 2e

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hóa dựa trên nguyên tắc: Tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.

Bước 4: Đặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng, từ đó tính ra hệ số của các chất khác có mặt trong phương trình hóa học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO­ + 4H₂O

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

Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa trước và sau phản ứng của các nguyên tử.

$F{e}^0+H{N}^{+5}{O}_3\to F{e}^{+3}(N{O}_3{)}_3+N^{+4}{O}_2\uparrow +H_{2}O$

Chất khử: Fe

Chất oxi hóa: HNO₃

Bước 2: Biểu diễn các quá trình oxi hóa, quá trình khử.

Quá trình oxi hóa: $F{e}^0\to F{e}^{+3}+3e$

Quá trình khử: $N^{+5}+1e\to N^{+4}$

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hóa dựa trên nguyên tắc: Tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.

Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hoá học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

Fe + 6HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ ↑ + 3H₂O

III. Bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử và hướng dẫn giải

1. Câu hỏi bài tập tự luận phản ứng oxi hóa khử

a. Dạng đơn giản (trong phản ứng có một chất oxi hóa, một chất khử rõ ràng)

VD1: Cân bằng các phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron.

1. Al + 6HNO₃ → Al(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

1x (Al⁰ – 3e → Al⁺³)

3x (N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴)

2. Al + 4HNO₃ → Al(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

1x (Al⁰ – 3e → Al⁺³)

1x (N⁺⁵ + 3e → N⁺²)

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

8x (Al⁰ – 3e → Al⁺³)

3x (2N⁺⁵ + (2x4)e → 2N+1)

4. 10Al + 36HNO₃ → 10Al(NO₃)₃ + 3N₂ + 18H₂O

10x (Al⁰ – 3e → Al⁺³)

3x (2N⁺⁵ + 10e → N₂⁰)

5. 8Al + 30HNO₃ → 8Al(NO₃)₃ + 3NH₄NO₃ + 9H₂O

8x (Al⁰ – 3e → Al⁺³)

3x (N⁺⁵ + 8e → N^-3)

6. 3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

3x (Cu⁰ – 2e → Cu⁺²)

2x (N⁺⁵ + 3e → N⁺²)

7. 2Fe + 6H₂SO₄ đặc → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

1x (2Fe⁰ – 6e → 2Fe⁺³)

3x (S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴)

8. 2Fe + 4H₂SO₄ đặc → Fe₂(SO₄)₃ + S + 4H₂O

1x (2Fe⁰ – 6e → 2Fe⁺³)

1x (S⁺⁶ + 6e → S⁰)

9. 8Fe + 15H₂SO₄ đặc → 4Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂S + 12H₂O

4x (2Fe⁰ – 6e → 2Fe⁺³)

3x (S⁺⁶ + 8e → S^-2)

10. Cu + 2H₂SO₄ đặc → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

1x (Cu⁰ – 2e → Cu⁺²)

1x (S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴)

11. 4Zn + 10HNO₃ → 4Zn(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

4x (Zn⁰ – 2e → Zn⁺²)

1x (2N⁺⁵ + 8e → 2N⁺¹)

12. 4Mg + 10HNO₃ → 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

4x (Mg⁰ – 2e → Mg⁺²)

1x (N⁺⁵ + 8e → N^-3)

13. 3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃ + NO + 14H₂O

3x (3Fe^+8/3 – 3x1/3e → 3Fe⁺³)

1x (N⁺⁵ + 3e → N⁺²)

14. 3Na₂SO₃ + 2KMnO₄ + H₂O → 3Na₂SO₄ + 2MnO₂ + 2KOH

3x (S⁺⁴ – 2e → S⁺⁶)

2x (Mn⁺⁷ + 3e → Mn⁺⁴)

15. K₂Cr₂O₇ + 6FeSO₄ + 7H₂SO₄ → K₂SO₄ + Cr₂(SO4)₃+ 3Fe₂(SO₄)₃ + 7H₂O

1x (2Cr⁺⁶ + 6e → 2Cr⁺³)

3x (2Fe⁺² – 2e →2Fe⁺³)

b. Dạng phản ứng nội phân tử (phản ứng chỉ xảy ra trong một phân tử)

1. 2KClO₃ →2KCl + 3O₂

2x (Cl⁺⁵ + 6e → Cl^-1)

3x (2O^-2 – 4e → O₂⁰)

2. ? KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

3. 2Cu(NO₃)₂ →2CuO + 4NO₂ + O₂

2x (2N⁺⁵ + 2e → 2N⁺⁴)

1x (2O^-2 – 4e → O₂⁰)

? (NH₄)₂Cr₂O₇ → N₂ + Cr₂O₃ + O₂

c. Phản ứng tự oxi hóa khử (Sự tăng giảm số oxi hóa xảy ra chỉ trên 1 nguyên tố)

1. 2Cl₂ + 4NaOH → 2NaCl + 2NaClO + 2H₂O (cb sau đó tối giản)

1x (Cl₂⁰ + 2e → 2Cl^-)

1x (Cl₂⁰ – 2e → 2Cl⁺¹)

2. 3Cl₂ + 6KOH → 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

5x (Cl₂⁰ + 2e → 2Cl^-)

1x (Cl₂⁰ – 10e → 2Cl⁺⁵)

3. 4S + 6NaOH → 2Na₂S + Na₂S₂O₃ + 3H₂O

2x (S⁰ + 2e → S^-2)

1x (S⁰ – 4e → 2S⁺²)

4. ? K₂MnO₄ + H2O → KMnO₄ + MnO₂ + KOH

1x (Mn⁺⁶ + 2e → Mn⁺⁴)

2x (Mn⁺⁶ – 1e → Mn⁺⁷)

d. Phản ứng oxi hóa khử phức tạp

• Phản ứng oxi hóa khử có chứa hợp chất hữu cơ

CH₃CH + KMnO₄ + KOH → CH₃COOK + K₂CO₃ + MnO₂ + H₂O

CH≡CH + KMnO₄ + H₂SO₄ → H₂C₂O₄ + MnO₂ + KOH

CH₃OH + KMnO₄ + H₂SO₄ → HCOOH + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

• Phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của nhiều hơn hai nguyên tử

FeS₂ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + N₂O + H₂O

Cu₂S + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + CuSO₄ + NO + H₂O

CuFeS₂ + O₂ + Fe₂(SO₄)₃ + H₂O → CuSO₄ + FeSO₄ + H₂SO₄

2. Câu hỏi trắc nghiệm phản ứng oxi hóa khử

Câu 1. Cho phản ứng: FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₂ + H₂O. Cho biết hệ số cân bằng của FeSO₄ và K₂Cr₂O₇ lần lượt là bao nhiêu?

A. 5; 2

B. 6; 2

C. 6; 1

D. 8; 3

Câu 2. Cho phản ứng: Na₂SO₃ + KMnO₄ + H₂O → Na₂SO₄ + MnO₂ + KOH

Hãy cho biết tỉ lệ hệ số của chất khử và chất oxi hóa sau khi cân bằng là đáp án nào dưới đây?

A. 4:3

B. 3:4

C. 3:2

D. 2:3

Câu 3. Trong phản ứng dưới đây, vai trò của H₂S là:

2FeCl₃ + H₂S → 2FeCl₂ + S + 2HCl

A. Chất oxi hóa.

B. chất khử.

C. Acid.

D. Vừa oxi hóa vừa khử.

Câu 4. Trong phản ứng nào dưới đây cacbon thể hiện đồng thời tính oxi hoá và tính khử?

A. C + 2H₂$\stackrel{t^{\circ }}{\to }$ CH₄

B. 3C + 4Al $\stackrel{t^{\circ }}{\to }$ Al₄C₃

C. 3C + CaO $\stackrel{t^{\circ }}{\to }$ CaC₂ + CO

D. C + CO₂ $\stackrel{t^{\circ }}{\to }$ 2CO

Câu 5. Trong phản ứng nào dưới đây HCl thể hiện tính oxi hoá?

A. HCl + AgNO₃ → AgCl + HNO₃

B. 2HCl + Mg → MgCl₂ + H₂

C. 8HCl + Fe₃O₄ → FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O

D. 4HCl + MnO₂ → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

Để xem toàn bộ 30 câu hỏi trắc nghiệm có đáp án, mời các bạn ấn link TẢI VỀ 

.............................