Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử

Chuyên đề Hóa học lớp 10: Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử được VnDoc sưu tầm và giới thiệu tới các bạn học sinh cùng quý thầy cô tham khảo. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh học tốt môn Hóa học lớp 10 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.

A. Phương pháp & ví dụ

1/ Lý thuyết và phương pháp giải

Theo trình tự 3 bước với nguyên tắc:

Tổng electron nhường = tổng electron nhận

Bước 1. Xác định sự thay đổi số oxi hóa.

Bước 2. Lập thăng bằng electron.

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

Lưu ý:

- Ngoài phương pháp thăng bằng electron, còn 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 thăng bằng ion – electron: lúc đó vẫn đảm bảo nguyên tắc thăng bằng electron nhưng các nguyên tố phải được viết ở dạng ion đúng, như NO₃^-, SO₄^2-, MnO₄^-, Cr₂0₇^2-,...

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

+ Chúng thuộc một chất thì phải đảm bảo tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử.

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

* Với hợp chất hữu cơ:

- Nếu 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 cân bằng.

- Nếu hợp chất hữu cơ thay đổi toàn phân tử, nên cân bằng theo số oxi hóa trung bình của C.

2/ Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Cân bằng phản ứng:

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

Hướng dẫn:

Bước 1. Xác định sự thay đổi số oxi hóa:

Fe⁺² → Fe⁺³

S^-2 → S⁺⁶

N⁺⁵ → N⁺¹

Bước 2. 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.

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

8FeS + 42HNO₃ → 8Fe(NO₃)₃ + 9N₂O + 8H₂SO₄ + 13H₂O

Ví dụ 2. Cân bằng phản ứng trong dung dịch bazơ:

NaCrO₂ + Br₂ + NaOH → Na₂CrO₄ + NaBr

Hướng dẫn:

CrO₂^- + 4OH^- → CrO₄^2- + 2H₂O + 3e

Br₂ + 2e → 2Br^-

Phương trình ion:

2CrO₂^- + 8OH^- + 3Br₂ → 2CrO₄^2- + 6Br^- + 4H₂O

Phương trình phản ứng phân tử:

2NaCrO₂ + 3Br₂ + 8NaOH → 2Na₂CrO₄ + 6NaBr + 4H₂O

Ví dụ 3. Cân bằng phản ứng trong dung dịch có H₂O tham gia:

KMnO₄ + K₂SO₃ + H₂O → MnO₂ + K₂SO₄

Hướng dẫn:

MnO₄^- + 3e + 2H₂O → MnO₂ + 4OH^-

SO₃^2- + H₂O → SO₄^2- + 2H⁺ + 2e

Phương trình ion:

2MnO₄^- + H₂O + 3SO₃^2- → 2MnO₂ + 2OH^- + 3SO₄^2-

Phương trình phản ứng phân tử:

2KMnO₄ + 3K₂SO₃ + H₂O → 2MnO₂ + 3K₂SO₄ + 2KOH

Ví dụ 4. Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau:

C₆H₁₂O₆ + KMnO₄ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + MnSO₄ + CO₂ + H₂O

Hướng dẫn:

5C₆H₁₂O₆ + 24KMnO₄ + 36H₂SO₄ → 12K₂SO₄ + 24MnSO₄ + 30CO₂ + 66H₂O

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1. Cho phản ứng: Na₂SO₃ + KMnO₄ + H₂O → Na₂SO₄ + MnO₂ + KOH

Tỉ lệ hệ số của chất khử và chất oxi hóa sau khi cân bằng là:

A. 4:3 B. 3:2 C. 3:4 D. 2:3

Đáp án: B

⇒ 3Na₂SO₃ + 2KMnO₄ → 3Na₂SO₄ + 2MnO₂

Kiểm tra hai vế: thêm 2KOH vào vế phải, thêm H₂O vào vế trái.

⇒ 3Na₂SO₃ + 2KMnO₄ + H₂O → 3Na₂SO₄ + 2MnO₂ + 2KOH

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

A. 6 ; 2 B. 5; 2 C. 6; 1 D. 8; 3

Đáp án:

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

Hay Cu + 2HNO₃ → Cu(NO₃)2 + 2NO₂

Kiểm tra hai vế: thêm 2HNO₃ vào vế trái thành 4HNO₃, thêm 2H₂O vào vế phải.

⇒ Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)2 + 2NO₂ + 2H₂O

Câu 3. Cân bằng phản ứng sau: Fe₃O₄ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O

Đáp án:

Hay 3Fe₃O₄ + HNO₃ → 9Fe(NO₃)3 + NO

Kiểm tra hai vế: thêm 28 vào HNO₃ ở vế trái, thêm 14H₂O ở vế phải.

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

Câu 4. Cân bằng phản ứng: As₂S₃ + HNO₃ + H₂O → H₃AsO₄ + NO + H₂SO₄

Đáp án:

Hay 3As2S3 + 28HNO₃ + 4H₂O → 6H₃AsO₄ + 28NO + 9H₂SO₄

Câu 5. Tính tổng hệ số cân bằng trong phản ứng sau:

A. 15 B. 14 C. 18 D. 21

Đáp án: A

Phương trình: Cr₂O₃ + 3KNO₃ + 4KOH → 2K₂CrO₄ +2H₂O + 3KNO₂

⇒ Tổng hệ số cân bằng là 15

Câu 6. Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau:

CH₃CH₂OH + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → CH₃COOH + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

Đáp án:

3CH₃CH₂OH + 2K₂Cr₂O₇ + 8H₂SO₄ →3CH₃COOH + 2Cr₂(SO₄)3 + 2K₂SO₄ + 11H₂O

Câu 7. Xác định hệ số cân bằng của KMnO₄ trong phản ứng sau:

SO₂ + KMnO₄ + H₂O → K₂SO₄ + ...

A. 2 B. 5 C. 7 D. 10

Đáp án: A

Câu 8. Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau bằng phương pháp thăng bằng e:

a) Fe₂O₃ + Al → Al₂O₃ + Fe_nO_m

b) Fe_nO_m + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O

Đáp án:

Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn lý thuyết Hóa học 10: Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử. Để có kết quả cao hơn trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Chuyên đề Hóa học 10, Giải bài tập Hóa học lớp 10, Giải bài tập Vật Lí 10, Tài liệu học tập lớp 10 mà VnDoc tổng hợp và giới thiệu tới các bạn đọc.