Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron
Phương pháp thăng bằng electron
Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron được VnDoc biên soạn chi tiết dễ hiểu hướng dẫn bạn đọc cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron. Mời các bạn cùng theo dõi bài viết dưới đây nhé.
1. 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:
| Nguyên tử | Hydrogen | Oxygen | Kim loại kiềm (IA) | Kim loại kiểm thổ (IIA) | Aluminium |
| Số oxi hoá | +1 | -2 | +1 | +2 | +3 |
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
> Chú ý:
Để biểu diễn số oxi hóa thì viết dấu trước, số sau, còn để biểu diễn điện tích của ion thì viết số trước, dấu sau.
Ví dụ: Số oxi hóa Fe+3 còn ion sắt (III) ghi Fe3+.
Nếu điện tích là 1+ (hoặc 1–) có thể viết đơn giản là + (hoặc -) thì đối với số oxi hóa phải viết đầy đủ cả dấu và chữ (+1 hoặc –1).
Trong hợp chất, số oxi hóa của kim loại kiềm luôn là +1, kiềm thổ luôn là +2 và nhôm luôn là +3.
2. Phương pháp thăng bằng electron dựa trên nguyên tắc
Trong phản ứng oxi hoá - khử luôn tồn tại đồng thời chất oxi hoá (chất nhận e) và chất khử (chất nhường e).
Tổng số electron do chất khử nhường phải đúng bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận
3. Phương pháp thăng bằng electron
Bước 1. Xác định số oxi hoá của những nguyên tố thay đổi số oxi hoá
Bước 2. Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình:
+ Dấu "+e" đặt bên có số oxi hoá lớn.
+ Số e = số oxi hoá lớn - số oxi hoá bé.
+ Nhân cả quá trình với chỉ số của nguyên tố thay đổi số oxi hoá nếu chỉ số khác 1 (với các đơn chất có thể chấp nhận giữ nguyên chỉ số).
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho tổng số e cho bằng tổng số e nhận:
+ Tìm bội chung nhỏ nhất của số e nhường và nhận.
+ Lấy bội chung nhỏ nhất chia cho số e ở từng quá trình được hệ số.
Bước 4. Đặt hệ số của chất oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng và kiểm tra lại.
4. Ví dụ cân bằng phản ứng oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron
Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau:
P + O2 → P2O5
Hướng dẫn cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố trong phản ứng
P0 + O02 → P+52O-25
Bước 2. Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình:
Quá trình oxi hóa Quá trình khử | P0 → P+5 +5e O20 + 2e → 2O-2 |
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho tổng số e cho bằng tổng số e nhận:
x4 x5 | P0 → P+5 +5e O20 + 2e → 2O-2 |
Bước 4. Đặt hệ số của chất oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng và kiểm tra lại.
4P + 5O2 → 2P2O5
Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau:
Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O
Hướng dẫn cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố trong phản ứng
Cuo + HN+5O3 → Cu+2(NO3)2 + N+2O + H2O
Bước 2, 3: Ta có thể gộp bước 2, 3 lại với nhau
Bước 4. Đặt hệ số của chất oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng và kiểm tra lại.
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Ví dụ 3: Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau:
Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
Hướng dẫn cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố trong phản ứng
Fe+8/33O4 + H+5NO3 → Fe(NO3)3 + N+2O + H2O
Bước 2 + 3: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, tìm hệ số thích hợp sao cho tổng số e cho bằng tổng số e nhận
Quá trình oxi hóa: x3 Quá trình khử: x1 | Fe3(+8/3) → 3Fe(+3) + 1e N(+5) + 3e →N(+2) |
Bước 4. Đặt hệ số của chất oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng và kiểm tra lại.
Fe3O4 là chất bị oxi hóa, HNO3 vừa là môi trường vừa là chất bị khử.
Cứ 28 phân tử HNO3 tham gia phản ứng chỉ có 1 phân tử đóng vai trò là chất bị khử, 27 phân tử còn lại đóng vai trò là môi trường.
3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
Ví dụ 4: Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau
FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)2 + H2O.
Hướng dẫn cân bằng phương trình oxi hóa khử
Fe+2SO4 + K2Cr+62O7 + H2SO4 → Fe2+3(SO4)3 + K2SO4 + Cr2+3(SO4)2 + H2O.
Quá trình oxi hóa: 6x Quá trình khử: 1x | Fe2+ → Fe3+ + 1e 2Cr6+ + 2.3e → 2Cr+3 |
Hay 6FeSO4 + K2Cr2O7 → 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3
Kiểm tra hai vế: thêm K2SO4 vào về phải; thêm 7H2SO4 vào vế trái → thêm 7H2O vào vế phải.
⇒ 6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)2 + 7H2O
Ví dụ 5. Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau:
Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NxOy + H2O
Hướng dẫn cân bằng phương trình oxi hóa khử
Bước 1: Xác định số oxi hóa của một số nguyên tố thay đổi trong phản ứng trên:
+8/3Fe3O4 + HN+5O3 → Fe+3(NO3)3 + +2y/xNxOy + H2O
Bước 2: Quá trình oxi hóa và quá trình khử là:
Quá trình oxi hóa: 5x - 2y Quá trình khử: 1 | +8/3Fe3 → 3Fe3+ + 1e +2y/xNx + (5x-2y)e → xN+2y/x |
Vậy phương trình hóa học được cân bằng là:
(5x - 2y) Fe3O4 + (46x - 18y) HNO3 → 3(5x - 2y) Fe(NO3)3 + NxOy + (23x - 9y)H 2O
5. Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron
5.1. Cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử
- Al + HNO3 → Al(NO3)3 + H2O + NO2
- Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
- Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
- Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O + H2O
- Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO+ H2O
- Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
- Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + N2O + H2O
- Fe3O4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
- Al + H2O + NaOH → NaAlO2 + H2
- Ag + HNO3 → AgNO3 + NO + H2O
- Cu + H2SO4 → CuSO4 + SO2 + H2O
- Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NO + H2O
- Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
- Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + H2O
- Fe3O4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
- FeO + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
- Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
- Ag + HNO3 → AgNO3 + NO + H2O
- Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NO + H2O
- Zn + H2SO4 → ZnSO4 + SO2 + H2O
- FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
- Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
- Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NO2 + H2O
- Ag + HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
- Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2O + H2O
- Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + H2O
- Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + N2O + H2O
- Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NO + H2O
- Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + N2 + H2
- SO2 + KMnO4 + H2O → MnSO4 + K2SO4 + H2SO4
- H2S + FeCl3 → S + FeCl2 + HCl
- H2S + KMnO4 → KOH + MnO2 + S + H2O
- H2S + Cl2 + H2O → H2SO4 + HCl
- K2Cr2O7 + HCl → CrCl3 + KCl + Cl2 + H2O
- C2H2 + KMnO4 + H2O → (COOH)2 + MnO2 + KOH
- C2H4 + KMnO4 + H2O → C2H4(OH)2 + MnO2 + KOH
- Fe(OH)2 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
- FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
- FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
- FeCO3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + CO2 + H2O
- Cl2 + KOH đặc nóng → KCl + KClO3 + H2O
- Cl2 + Ca(OH)2 → Ca(OCl)2 + CaCl2 + H2O
- HCOOH + AgNO3 + H2O + NH3 → (NH4)2CO3 + Ag + NH4NO3
- AlCl3 + NaOH → NaAlO2 + NaCl + H2O
- KMnO4 + HCl = KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
- MnO2 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O
- Cl2 + NaOH → NaCl + NaClO + H2O
- Fe(NO3)2 + HCl → Fe(NO3)3 + FeCl3 + NO + H2O
- Fe(NO3)2 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
- AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3
- AgNO3 + H2O + NH3 + HCOOH → (NH4)2CO3 + Ag + NH4NO3
5.2. Cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử chứa ẩn
1) FexOy+ H2 → Fe + H2O
2) FexOy + HCl → FeCl2y/x + H2O
3) FexOy + H2SO4 → Fe2(SO4)2y/x + H2O
4) M + H2SO4 → M2(SO4)n + SO2 + H2O
5) M + HNO3 → M(NO3)n + NO + H2O
6) FexOy + H2SO4 → Fe2(SO4)2y/x + SO2 + H2O
5.3. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Cho 5,6 gam Fe tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 đặc nóng, sau phản ứng thu được V lít SO2 (đkc, sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của V là:
A. 5,1351 lít
B. 3,7185 lít
C. 6,1975 lít.
D. 7,437 lít
Hướng dẫn giải chi tiết
nFe= 5,6 : 56 = 0,1 mol
Quá trình nhường e
Fe0 → Fe+3 + 3e
0,1 → 0,3
Quá trình nhận e
S+6 + 2e → S+4
0,3 → 0,15
⇒ VSO2 = 0,15. 24,79 = 3,7185 lít
Câu 2. Cho 11,2 gam Fe tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 loãng dư, sau phản ứng thu được V lít NO (đkc, sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của V là:
A. 4,958 lít
B. 3,7185 lít
C. 6,1975 lít.
D. 7,437 lít
Hướng dẫn giải chi tiết
Số mol của sắt bằng:
nFe = 0,2 mol.
Phương trình phản ứng minh họa liên quan
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑+ 2H2O
⇒ nNO = 0,2
⇒ VNO = 0,2.24,79 = 4,958 lít.
Câu 3. Hoà tan m gam hỗn hợp gồm Al, Fe vào dung dịch H2SO4 loãng (dư). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X. Cho dung dịch Ba(OH)2 (dư) vào dung dịch X, thu được kết tủa Y. Nung Y trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được chất rắn Z là:
A. hỗn hợp gồm Al2O3 và Fe2O3
B. hỗn hợp gồm BaSO4 và Fe2O3
C. hỗn hợp gồm BaSO4 và FeO
D. Fe2O3
Hướng dẫn giải chi tiết
Phương trình phản ứng hóa học
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
Fe + H 2SO4 → FeSO4 + H2
Dung dịch X gồm Al2(SO4)3 và FeSO4 + Ba(OH)2
Ba(OH)2 + Al2(SO4)3 → BaSO4↓ + Al(OH)3↓
Ba(OH)2 + Al(OH)3 → Ba(AlO2)2 + H2O
Ba(OH)2 + FeSO4 → Fe(OH)2↓ + BaSO4↓
Nung kết tủa Y được Fe2O3 và BaSO4
-------------------------------
