Dạng 4: Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử - Chuyên đề Hóa 10
A. Phương pháp & Ví dụ
Lý thuyết và Phương pháp giải
Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử được giải theo trình tự 3 bước với nguyên tắc như sau:
Tổng e nhường = tổng e nhận
Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa.
Bước 2: Lập thăng bằng e.
Bước 3: Đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại.
Chú ý:
- Ngoài phương pháp thăng bằng e, 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 – e: lúc đó vẫn đảm bảo nguyên tắc thăng bằng e nhưng các nguyên tố phải được viết ở dạng ion đúng, như NO3-, SO42-, MnO4-, Cr2072-,...
- 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 luôn 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.
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1. Cân bằng phản ứng sau:
FeS + HNO3 → Fe (NO3)3 + N2O + H2SO4 + H2O
Bài giải:
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 e:
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 sau:
NaCrO2 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr
Bài giải:
CrO2- + 4OH- → CrO42- + 2H2O + 3e
Br2 + 2e → 2Br-
Phương trình ion:
2CrO2- + 8OH- + 3Br2 → 2CrO42- + 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 như sau:
KMnO4 + K2SO3 + H2O → MnO2 + K2SO4
Bài giải:
MnO4- + 3e + 2H2O → MnO2 + 4OH-
SO32- + H2O → SO42- + 2H+ + 2e
Phương trình ion:
2MnO4- + H2O + 3SO32- → 2MnO2 + 2OH- + 3SO42-
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
Bài giải:
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.
Tìm 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 electron:
a) Fe2O3 + Al → Al2O3 + FenOm
b) FenOm + HNO3 → Fe (NO3)3 + NO + H2O
Đáp án:
