Phương pháp cân bằng Oxi - hóa khử - Tài liệu ôn thi Đại học.
21 Giáo khoa hóa vô Biên soạn: Võ Hồng Thái Chương trình Hóa học III CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ Nguyên tắc chung để cân phản ứng oxi hóa khử số điện tử cho chất khử phải số điện tử nhận chất oxi hóa hay số oxi hóa tăng chất khử phải số oxi hóa giảm chất oxi hóa III.1 PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG ĐIỆN TỬ (THĂNG BẰNG ELECTRON) Thực giai đoạn: + Viết phương trình phản ứng xảy với đầy đủ tác chất, sản phẩm (nếu đầu yêu cầu bổ sung phản ứng, cân bằng) + Tính số oxi hóa nguyên tố có số oxi hóa thay đổi Nhận diện chất oxi hóa, chất khử + Viết phản ứng cho, phản ứng nhận điện tử (Phản ứng oxi hóa, phản ứng khử) Chỉ cần viết nguyên tử nguyên tố có số oxi hóa thay đổi, với số oxi hóa để bên Thêm hệ số thích hợp để số nguyên tử nguyên tố có số oxi hóa thay đổi hai bên + Cân số điện tử cho, nhận Số điện tử cho chất khử số điện tử nhận chất oxi hóa (Hay số oxi hóa tăng chất khử số oxi hóa giảm chất oxi hóa) cách thêm hệ số thích hợp + Phối hợp phản ứng cho, nhận điện tử; hệ số cân tìm được; phản ứng lúc đầu để bổ sung hệ số thích hợp vào phản ứng lúc đầu + Cuối cân nguyên tố lại (nếu có) phản ứng trao đổi Các thí dụ: Cân phản ứng sau theo phương pháp cân điện tử Thí dụ +7 +2 +2 KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 Chất oxi hóa Chất khử +7 Mn +2 2Fe +5e-2e- (+4) 2KMnO4 + 10FeSO4 + H2SO4 +3 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O +2 Mn (phản ứng khử) +3 2Fe (Phản ứng oxi hóa) (+6) 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 22 Giaùo khoa hóa vô 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 Biên soạn: Võ Hồng Thái 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O Thí dụ 2: +8/3 +5 Fe3O4 + +3 HNO3 Chất khử Chất oxi hóa +8/3 N 3Fe3O4 + 3Fe3O4 + + NO + H2O +3 3Fe - e(+8) +5 +2 Fe(NO3)3 3Fe (Phản ứng oxi hóa) (+9) +2 + 3e- N HNO3 (Phản ứng khử) 9Fe(NO3)3 28HNO3 + NO 9Fe(NO3)3 + + NO + H2O 14H2O [ Trong 28 phân tử HNO3 tác chất, có phân tử chất oxi hóa thật sự, cịn 27 phân tử tham gia trao đổi (tạo môi trường axit, tạo muối nitrat)] Thí dụ 3: +2 -1 FeS2 O2 + +3 Fe2O3 Chất khử Chất oxi hóa Pirit sắt, Sắt (II) pesunfua +2 2Fe -2e 2Fe + SO2 -1 (Phản ứng oxi hóa) (+6) -22e- +4 -2 +3 - (+4) -2 +4 4S - 20e- 4S (-4) (Phản ứng oxi hóa) (+16) -2 11 O + 4e- 2O (0) (Phản ứng khử) (-4) + 4FeS2 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 t0 Thí dụ 4: +2y/x +5 FexOy + HNO3 Chất khử ⇐ Chất oxi hóa +2y/x xFe - (3x-2y)e- (+2y) +5 (3x-2y) N +3 +2 Fe(NO3)3 + NO + H 2O +3 xFe (Phản ứng oxi hóa) (+3x) +3e- +2 N (Phản ứng khử) © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 23 Giáo khoa hóa vô 3FexOy + (3x-2y)HNO3 3FexOy + (12x-2y)HNO3 Biên soạn: Võ Hồng Thái 3xFe(NO3)3 + (3x-2y)NO + H2O 3xFe(NO3)3 + (3x-2y)NO + (6x-y)H2O Thí dụ 5: +2y/x +5 Mx O y + +n HNO3 chất khử ⇐ chất oxi hóa +2y/x N2O + H2O +n xM - (nx-2y)e- +1 M(NO3)n + xM (+2y) (Phản ứng oxi hóa) (+nx) +5 +1 + 8e- (nx-2y) 2N 2N (+10) (Phản ứng khử) (+2) 8MxOy + (2nx-4y)HNO3 8xM(NO3)n + (nx-2y)N2O + 8MxOy + (10nx-4y)HNO3 H 2O 8xM(NO3)n + (nx-2y)N2O + (5nx-2y)H2O [ (2nx - 4y) phân tử HNO3 chất oxi hóa thật sự, bị khử tạo (nx-2y) phân tử N2O; cịn (10nx-4y) - (2nx- 4y) = 8nx phân tử HNO3 tham gia trao đổi, tạo môi trường axit, tạo muối nitrat, số oxi hóa N khơng đổi] Thí dụ 6: Al +5 + Chất khử (3x+8y) Al +5 xN +3 HNO3 Chất oxi hóa +2 +1 Al(NO3)3 + xNO + yN2O + H2O +3 -3e- Al +3xe- xN (Phản ứng oxi hóa) +2 (+5x) (Phản ứng khử) (+2x) + (3x+8y) e+5 2yN +8ye- (+10y) (3x+8y)Al + (3x+6y)HNO3 (3x +8y)Al +(12x+30y)HNO3 (6x+15)H2O +1 2yN (Phản ứng khử) (+2y) (3x+8y)Al(NO3)3 + 3xNO + 3yN2O + H2O (3x+8y)Al(NO3)3 + 3xNO + 3yN2O + © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 24 Giáo khoa hóa vô Biên soạn: Võ Hồng Thái Thí dụ 7: +2y/x +2 FexOy +2m/n + CO Chất oxi hóa ⇐ Chất khử +2y/x +2m/n + (2ny-2mx)e- nxFe (Phản ứng khử) nxFe (+2ny) (+2mx) +2 (ny-mx) +4 FenOm + CO2 t0 +4 - C -2e nFexOy + (Phản ứng oxi hóa) C (ny-mx)CO xFenOm + (ny-mx)CO2 Thí dụ 8: +8/3 +5 Fe3O4 +3 +8/3 (5x-2y) 3Fe Fe(NO3)3 - e- Chất khử 3Fe Chất oxi hóa + N xO y + H O +3 (+8) (Phản ứng oxi hóa) (+9) +5 xN +2y/x + HNO3 + (5x-2y)e +2y/x - (Phản ứng khử) xN (+5x) (+2y) (5x-2y)Fe3O4 + xHNO3 (15x-6y)Fe(NO3)3 + (5x-2y)Fe3O4 + (46x-18y)HNO3 NxOy + H2O (15x-6y)Fe(NO3)3 + NxOy + (23x-9y)H2O Thí dụ 9: -1 +6 +1 CH3-CH2-OH + K2Cr2O7 + H2SO4 Chất khử Chất oxi hóa -1 C - - 2e 2Cr + 6e- +6 (+12) +3 CH3-CHO + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O +1 C (Phản ứng oxi hóa) +3 2Cr xN (Phản ứng khử) (+6) 3CH3-CH2-OH + K2Cr2O7 + H2SO4 3CH3-CHO + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 3CH3-CH2-OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4 3CH3-CHO + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 25 Giáo khoa hóa vô Biên soạn: Võ Hồng Thái Thí dụ 10: +7 C6H12O6 + Chất khử 6C Mn 6C 5e- + +2 -1 FeS2 + Mn 30CO2 30CO2 + 24Mn2+ + H2O + 24Mn2+ + 66H2O +3 H2SO4(đ, nóng ) +2 - +3 -22e- (+6) +4 - 20e 4S (-4) (+6) +6 S SO2 + H2O 2Fe -1 4S +4 Fe2(SO4)3 + 2e- (+4) 11 (Phản ứng khử ) Chất oxi hóa 2Fe + H2O (Phản ứng oxi hóa ) +6 Chất khử +2 + Mn2+ (+24) +2 5C6H12O6 + 24MnO4- + H+ 5C6H12O6 + 24MnO4- + 72H+ Thí dụ 11: CO2 +4 24e- - (0) +7 24 +4 + H+ Chất oxi hóa MnO4- + +4 2e- S 2FeS2 + 11H2SO4 Fe2(SO4)3 2FeS2 + 14H2SO4 Fe2(SO4)3 + 15SO2 + 15SO2 + H2O + 14H2O Thí dụ 12: CnH2n + 1OH + K2Cr2O7 +H2SO4 CH3COOH + CO2 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O (Cho biết số mol CH3COOH CO2 tạo nhau) Kết : CnH2n + 1OH + 5n K2Cr2O7 + 20n H2SO4 3n CH3COOH + 3n CO2 + 5n Cr2(SO4)3 + 5n K2SO4 + (23n +9) H2O © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 26 Giáo khoa hóa vô Biên soạn: Võ Hồng Thái Thí dụ 13: CxHyO + KMnO4 + HCl CH3-CHO + CO2 + MnCl2 + KCl + H2O (Cho biết số mol CH3-CHO với CO2 : 1) Kết : 15CxHyO + (2x+ 3y -6)KMnO4 + (6x +9y -18)HCl 5xCH3-CHO + 5xCO2 + (2x +3y -6)MnCl2 + (2x+3y -6)KCl + (-7x +12y -9)H2O Thí dụ 14: CnH2n -2 + KMnO4 + H2O KOOC-COOK + MnO2 + KOH Kết : 6CnH2n - + (10n -4)KMnO4 + (4 -4n) H2O 3nKOOC-COOK + (10n -4)MnO2 + (4n -4)KOH Thí dụ 15: Zn + H2SO4 (đ, nóng ) ZnSO4 + SO2 + H2S + H2O (Tỉ lệ số mol n SO2 : n H2S = a : b) Kết : (a+4b)Zn + (2a+5b)H2SO4 (a+4b)ZnSO4 + aSO2 + bH2S + (2a+4b)H2O Thí dụ 16: K2SO3 + KMnO4 + KHSO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O Kết : 5K2SO3 + 2KMnO4 + 6KHSO4 9K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 27 Giáo khoa hóa vô Biên soạn: Võ Hồng Thái Ghi G.1 Phản ứng tự oxi hóa khử (Phản ứng tự oxi hóa tự khử) loại phản ứng oxi hóa khử đặc biệt, đóï chất vừa chất oxi hóa vừa chất khử có cho, nhận điện tử phân tử chất Nghĩa phân tử chất cho điện tử (đóng vai trò chất khử) đến phân tử khác chất (đóng vai trị chất oxi hóa) Trong thực tế thường gặp nguyên tố phân tử có số oxi hóa thay đổi hệ số nguyên đứng trước phân tử tác chất ≥ Thí dụ : +4 +5 3NO2 Chất khử Chất oxi hóa + H 2O +2 2HNO3 + +4 +3 2NO2 + 2NaOH Chất oxi hóa i Chất khử +5 NaNO2 + Chất khử NaNO3 + H 2O Natri nitrit Natri nitrat (1 phân tử NO2 cho điện tử, phân tử NO2 nhận điện tử) H-CHO NO Axit nitric Nitơ oxit (2 phân tử NO2 cho điện tử, phân tử NO2 nhận điện tử) + +1 H-CHO -1 O=CH-CH2-OH t0, Xt Chất oxi hóa (2H-CHO) G.2 Phản ứng oxi hóa khử nội phân tử phản ứng oxi hóa khử đặc biệt, chất vừa chất oxi hóa, vừa chất khử có cho, nhận điện tử phân tử chất Thường gặp hai nguyên tố khác phân tử có số oxi hóa thay đổi Nhưng có trường hợp nguyên tố phân tử có số oxi hóa thay đổi (nguyên tử cho điện tử nguyên tử nguyên tố phân tử nhận điện tử) Thí dụ : +7 -2 2KMnO4 Chất oxi hóa Chất khử +6 +6 t0 Chất oxi hóa Chất khử +6 t0 MnO2 + O2 +3 2K2CrO4 + Cr2O3 + 3/2O2 Kali cromat Crom(III) oxit (Cr nhận điện tử, O cho điện tử phân tử K2Cr2O7) +5 -2 2KClO3 + Kali manganat Mangan đioxit Oxi (Mn nhận điện tử, O cho điện tử phân tử KMnO4) -2 K2Cr2O7 +4 K2MnO4 -1 MnO2 , t0 2KCl + 3O2 © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 28 Giáo khoa hóa vô Biên soạn: Võ Hồng Thái Chất oxi hóa Chất khử -1 Cl2 + 2NaOH Chất oxi hóa Chất khử + NaClO Natri clorua + H2O Natri hipoclorit (Nguyên tử Cl cho điện tử nguyên tử Cl phân tử Cl2 nhận điện) -2 +1 NaCl -2 -3 CH2 = CH2 + H2O Tâm oxi hóa T âm kh -1 CH3-CH2-OH H3PO4, t0, p Bài tập 10 Cân phản ứng oxi hóa khử sau theo phương pháp cân điện tử: 1) Fe3O4 + H2SO4(đ, nóng ) 2) FexOy + H2 Fe2(SO4)3 + 6) Zn + P4 t0 H2SO4(đ, nóng ) 5) NaCrO2 + Br2 + H2O FenOm + H2O t0 3) Ca3(PO4)2 + SiO2 + C 4) MxOy + SO2 + + CO + M2(SO4)n NaOH + CaSiO3 SO2 + H 2O Na2CrO4 + NaBr + H2O HNO3(l) Zn(NO3)2 + xNO2 + yNO + H 2O Bài tập 10’ Cân phản ứng sau theo phương pháp thăng electron: 1) C12H22O11 2) 3) Zn CnH2n + + + 1CHO KNO3 MnO4- + H+ CO2 +KMnO4+H2SO4 + K2ZnO2 + H2O 5) Na2SO3 + KMnO4 + NaHSO4 6) CnHmO + KMnO4 + H2SO4 Mn2+ + H2O CH3COOH + CO2 +MnSO4+K2SO4 +H2O (n CH3COOH : n CO2 = : 1) KOH 4) Al + KNO2 + NaOH + + NH3 + H2O KAlO2 + NaAlO2 + NH3 Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2 O CH3CHO + CO2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O (n CH3CHO : n CO2 = : 1) © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái Giáo khoa hóa vô 29 Biên soạn: Võ Hồng Thái III PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG ION - ĐIỆN TỬ Thực bước sau đây: + Viết phương trình phản ứng với đầy đủ tác chất, sản phẩm (nếu chưa có phản ứng sẵn) + Tính số oxi hóa ngun tố có số oxi hóa thay đổi Nhận diện chất oxi hóa, chất khử + Viết dạng ion chất phân ly thành ion dung dịch (Chất không phân ly thành ion chất không tan, chất khí, chất khơng điện ly, để ngun dạng phân tử hay nguyên tử) Tuy nhiên giữ lại ion hay phân tử chứa nguyên tố có số oxi hóa thay đổi (ion hay phân tử chứa ngun tố có số oxi hóa khơng thay đổi bỏ đi) + Viết phản ứng cho, phản ứng nhận điện tử (chính phản ứng oxi hóa, phản ứng khử) Viết nguyên dạng ion hay phân tử, với số oxi hóa để bên Thêm hệ số thích hợp để số nguyên tử nguyên tố có số oxi hóa thay đổi hai bên + Cân số điện tử cho, nhận Số điện tử cho chất khử phải số điện tử nhận chất oxi hóa (Hay số oxi hóa tăng chất khử phải số oxi hóa giảm chất oxi hóa) cách nhân hệ số thích hợp Xong cộng vế với vế phản ứng cho, phản ứng nhận điện tử + Cân điện tích Điện tích hai bên phải Nếu khơng thêm vào ion H+ ion OH- tùy theo phản ứng thực môi trường axit bazơ Tổng quát thêm H+ vào bên có axit (tác chất sản phẩm); Thêm OH- vào bên có bazơ Thêm H2O phía ngược lại để cân số nguyên tử H (cũng cân số nguyên tử O) + Phối hợp hệ số phản ứng ion vừa cân xong với phản ứng lúc đầu để bổ sung hệ số thích hợp vào phản ứng lúc đầu (Chuyển phản ứng dạng ion trở lại thành dạng phân tử) + Cân nguyên tố cịn lại, có, phản ứng trao đổi © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 30 Giaùo khoa hóa vô Biên soạn: Võ Hồng Thái Các thí dụ: Cân phản ứng sau theo phương pháp cân ion - điện tử: Thí dụ 1: +7 +2 +2 KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 Chất oxi hóa MnO4_ Chất khử Fe2+ + Mn2+ +7 MnO4- + +2 Mn2+ (Phản ứng khử ) +3 2e- - 2Fe3+ + +2 5e- + 2Fe2+ +3 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 2Fe3+ (+4) (Phản ứng oxi hóa ) (+6) 2MnO4- 10Fe2+ + 2Mn2+ + 10Fe3+ Điện tích : 2(-1) + 10(+2) +18 + 16H+ 2KMnO4 + 10Fe2(SO4)3 + 8H2SO4 2(+2) + 10(+3) +34 + 8H2O 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O Thí dụ 2: +7 +4 +6 KMnO4 + K2SO3 MnO4- + SO32- Chất oxi hóa + MnO4- + +4 SO32- - e2e- 2MnO4- + SO32Điện tích : 2(-1) 2MnO4- + + 1(-2) -4 SO32- + 2OH- 2KMnO4 + K2SO4 + 2KOH +6 K2MnO4 + K2SO4 + H2O Chất khử +7 + KOH MnO42- SO42- + +6 MnO42- (Phản ứng khử ) +6 SO42- (Phản ứng oxi hóa ) 2MnO42- + SO42- 2(-2) + 1(-2) -6 2MnO422K2MnO4 SO42- + + + H 2O K2SO4 + H2O © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 31 Giáo khoa hóa vô Biên soạn: Võ Hồng Thái Thí dụ 3: +8/3 +6 Fe3O4 + +3 H2SO4(đ, nóng ) Chất khử Chất oxi hóa Fe3O4 SO42- + +8/3 2Fe3O4 (+16) +6 + 2Fe3+ + 6Fe3+ 2e- 2Fe3O4 + SO42- SO2 (Phản ứng oxi hóa ) (Phản ứng khử ) 6Fe3+ + 2(0) + 1(-2) -2 SO2 Điện tích : 6(+3) + 1(0) +18 + 10 H2O 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O + 20 H+ + 10H2SO4(đ, nóng ) 2Fe3O4 SO2 (+18) +4 SO42- Điện tích : + + SO2 + H2O +3 2e- - +4 Fe2(SO4)3 Thí dụ 4: Al +5 + Chất khử Al +3 KNO3 + KOH + H2O Chất oxi hóa NO3- + AlO20 + Al +5 NO3 - + 8e + NH3 +3 3e- - -3 KAlO2 + NH3 AlO2-3 - NH3 8Al + 3NO3- 8AlO2- Điện tích : 8(0) + 3(-1) -3 + 5OH- + 2H2O 8Al + 3KNO3 + 5KOH + 2H2O + 3NH3 Điện tích : 8(-1) + 3(0) -8 8KAlO2 + 3NH3 © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 32 Giáo khoa hóa vô Biên soạn: Võ Hồng Thái Thí dụ 5: +7 +4 KMnO4 Chất oxi hóa +7 MnO4- + SO32- + + K2SO4 MnO2 + KOH SO42- + +4 MnO2 +6 SO42- 2e- - +6 MnO2 SO32- 3e- + +4 + H 2O Chất khử MnO42 +4 + K2SO3 2MnO4- + 3SO32- 2MnO2 Điện tích : 2(-1) + 3(-2) -8 +H2O + 3SO42- Điện tích : 3(-2) -6 + OH- 2KMNO4 + 3K2SO3 + H2O 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH Thí dụ 6: +5 Mg + HNO3 Chất khử Mg NO3- + Mg - 2e +5 3NO3- + 4NO3 25e- + (Phản ứng oxi hóa ) (Phản ứng khử ) (+6) +1 2N2O (Phản ứng khử ) (+4) + 14NO3- Điện tích : 14(-1) -14 + 64H+ 25Mg H2O +2 3NO (+20) 25Mg + 3NO + 2N2O + Mg2+ 9e- + 16e +1 +2 - Mg2+ - (+15) +5 +2 Mg(NO3)2 + NO + N2O + H2O (Tỉ lệ số mol: n NO : n N2O = : 2) Chất oxi hóa 25 +2 64HNO3 25Mg2+ + 6NO + 4N2O Điện tích : 25(+2) +50 + 32H2O 25Mg(NO3)2 + 6NO + 4N2O + 32H2O © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 33 Giáo khoa hóa vô Biên soạn: Võ Hồng Thái Thí dụ 7: -2 +7 CnH2n + H 2O MnO4- + +4 CnH2n(OH)2 ⇐ Chất oxi hóa Chất khử CnH2n (2n - n)/n + KMnO4 CnH2n(OH)2 -2 CnH2n + -(2-2n+2n)e + MnO2 + KOH + MnO2 + 2MnO2 (2 - 2n)/n - CnH2n(OH)2 (-2n) (2-2n) + +7 MnO4- 3CnH2n +4 3e- + MnO2 2MnO4- + 3CnH2n(OH)2 Điện tích : 2(-1) -2 + 4H2O Điện tích : 3(0) + 2(0) + OH- 3CnH2n + 2KMnO4 + 4H2O 3CnH2n(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH Thí dụ 8: +3 -1 FeCl3 + Fe3+ + Chất oxi hóa Chất khử I- +3 + Fe3+ -1 (-2) I2 + + KCl I2 (Phản ứng khử ) I2 (Phản ứng oxi hóa ) (0) 2Fe3+ + Điện tích : 2(+3) + 2(-1) +4 2FeCl3 Fe2+ + Fe2+ 2e- - FeCl2 +2 e- + 2I- +2 KI + 2KI 2I- 2Fe2+ + I2 Điện tích : 2(+2) + 1(0) +4 2FeCl2 + I2 + 2KCl © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 34 Giáo khoa hóa vô Biên soạn: Võ Hồng Thái Thí dụ 9: +6 Cr2O72- +4 SO32- + Chất oxi hóa +6 Cr3+ SO42- + Chất khử +6 Cr2O72+ +3 H+ + + SO32- - Cr2O72- + Điện tích : -2 + 3(-2) -8 2Cr3+ SO42- 3SO32- Cr2O72- + 3SO32- + (Phản ứng khử ) (+6) +6 2e- + H+ H2O +3 6e- (+12) +4 + (Phản ứng oxi hóa ) 2Cr3+ 3SO42- + Điện tích : 2(+3) + 3(-2) + 4H2O H+ 3SO42- 2Cr3+ + + 4H2O Bài tập 11 Cân phản ứng sau theo phương pháp cân ion - điện tử: 1) KMnO4 + KNO2 + H2SO4 2) Zn + HNO3 3) Zn + KNO3 MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O Zn(NO3)2 + NO2 + NO + H2O (Tỉ lệ thể tích:: VNO2 : VNO = : 3) + KOH 4) Cr2O72- + Fe2+ + K2ZnO2 H+ + NH3 Cr3+ + Fe3+ 5) Mg + NO3- + H+ Mg2+ + + + NH4+ H2O H2O + H2O Bài tập 11’ Cân phản ứng sau theo phương pháp cân ion - điện tử: Al2(SO4)3 + SO2 + H2S + H2O 1) Al + H2SO4 (Tỉ lệ số mol: nSO2 : nH2S = x : y) 2) FeO + HNO3 Fe(NO3)3 3) C6H12O6 + MnO4- + H+ 4) KMnO4 + K2SO3 5) NaCrO2 + 6) Fe2+ + NO CO2 + KHSO4 + Mn2+ + H2O MnSO4 + Br2 + NaOH + SO42+ + H+ + H 2O K2SO4 + Na2CrO4 + NaBr Fe3+ + SO2 + + H 2O H 2O © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái H2O Giáo khoa hóa vô 35 Biên soạn: Võ Hồng Thái III.3 CÂN BẰNG THEO PHƯƠNG PHÁP ĐẠI SỐ Thực bước sau: + Viết phương trình phản ứng xảy với đầy đủ tác chất, sản phẩm (nếu đầu yêu cầu bổ sung phản ứng cân bằng) + Đặt hệ số chữ a, b, c, d, đứng trước chất phản ứng + Lập hệ phương trình tốn học liên hệ hệ số với nguyên tắc số nguyên tử nguyên tố bên tác chất bên sản phẩm Nếu phản ứng dạng ion cịn đặt thêm phương trình tốn điện tích bên tác chất bên sản phẩm + Giải hệ phương trình tốn Thường số phương trình tốn lập phương trình so với số ẩn số Tuy nhiên ta chọn hệ số Do có số phương trình tốn số ẩn số, nên giải Sau đó, cần, ta nhân tất nghiệm số tìm với số thích hợp để hệ số số nguyên Các thí dụ: Cân phản ứng sau theo phương pháp đại số Thí dụ 1: KMnO4 + HCl aKMnO4 + bHCl K: a=e (1) Mn : a=c (2) O: 4a = f (3) H: b = 2f (4) Cl : b = 2c + 2d + e (Có hệ phương trình, ẩn số) MnCl2 + Cl2 + cMnCl2 + dCl2 KCl + H2O + eKCl + fH2O (5) Chọn e = (1) ⇒ a = (2) ⇒ c = (3) ⇒ f = (4) ⇒ b = 1 (5) ⇒ d = (b - 2c - e) = [ - 2(1) - 1] = 2 ⇒ a=2 Nhân nghiệm số với b = 16 c=2 d=5 e =2 f=8 ⇒ 2KMnO4 + 16HCl 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 36 Giáo khoa hóa vô Thí dụ 2: Cl2 + aCl2 Cl : K: O: H: + KOH(â) bKOH 2a = c + d b =c+d b = 3d + e b = 2e KCl t0 cKCl + + Biên soạn: Võ Hồng Thái KClO3 + H2O dKClO3 + eH2O (1) (2) (3) (4) (Có hệ phương trình tốn, ẩn số ) Chọn e = (4) ⇒ b = ; (3) ⇒ d = 1/3 ; (2) ⇒ c = 5/3 ; (1) ⇒ a = Nhân nghiệm số tìm với ⇒ 3Cl2 + 6KOH(â) Thí dụ 3: Mg + t0 ⇒ a = b = c = d = e = 5KCl + KClO3 + 3H2O HNO3(rất loãng) Mg(NO3)2 + aMg + bHNO3(rất loãng) Mg : a = c H: b = 4d + 2e N : b = 2c + 2d O : 3b = 6c + 3d + e NH4NO3 + cMg(NO3)2 + dNH4NO3 + eH2O (1) (2) (3) (4) Chọn c = (1) ⇒ a = So sánh (2), (3) ⇒ 4d + 2e = 2c + 2d ⇒ 2d + 2e = 2c ⇒ 2d + 2e = 2(1) ⇒ 2d + 2e = ⇒ d + e = (2’) So sánh (3), (4) ⇒ 3(2c + 2d) = 6c + 3d + e ⇒ 6c + 6d = 6c + 3d + e ⇒ 3d - e = (3’) Hệ phương trình (2'), (3'), ẩn số e, d: d + e = (2’) 3d - e = (3’) e= H2O Giải ⇒ d = (3) ⇒ b = 2(1) + 2( )= © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 37 Giáo khoa hóa vô ⇒ Nhân tất nghiệm với Biên soạn: Võ Hồng Thái a=4 b = 10 c=4 d=1 e=3 ⇒ 4Mg + 10HNO3(rất loãng) 4Mg(NO3)2 Thí dụ 4: Cu Cu2+ + + NO3- + H+ bNO3- + cH+ Cu : a=d N: b=e O: 3b = e + f H: c = 2f Điện tích : -b + c = +2d Chọn e = (2) ⇒ b = (3) ⇒ f = (4) ⇒ c = (5) ⇒ d = 3/2 (1) ⇒ a = 3/2 + NH4NO3 + 3H2O NO + H2O (1) (2) (3) (4) (5) aCu + dCu2+ + ⇒ Nhân tất nghiệm số tìm với ⇒ 3Cu + 2NO3- Thí dụ 5: C12H22O11 aC12H22O11 + 8H+ + MnO4- + a=3 b=2 c=8 d=3 e=2 f=4 3Cu2+ + H+ 2NO + CO2 + bMnO4- + cH+ C: 12a = d H: 22a + c = 2f O: 11a + 4b = 2d + f Mn : b = e Điện tích : -b + c = +2e eNO + fH2O dCO2 + + 4H2O Mn2+ + H2O eMn2+ + fH2O (1) (2) (3) (4) (5) Chọn e = © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 38 Giáo khoa hóa vô (4) ⇒ b = (5)⇒ c = Thế d = 12a (1); b = vào (3) Biên soạn: Võ Hồng Thaùi ⇒ 11a + 4(1) = 2(12a) + f ⇒ 13a + f = (3’) ⇒ -22a + 2f = (2’) Thế c = vào (2) ⇒ 22a + = 2f Hệ phương trình (2'), (3'), ẩn số a, f: -22a + 2f = 13a +f = 127 ; f= 48 48 60 (1) ⇒ d = 12( ) = 48 48 (2’) (3’) Giải ⇒ a = Nhân tất nghiệm số với 48 ⇒ - ⇒ 5C12H22O11 + 48MnO4 + 144H Thí dụ 6: FexOy + HCl aFexOy + bHCl Fe : O: H: Cl : xa = c + d ya = e b = 2e b = 2c + 3d + a b c d e =5 = 48 = 144 = 60 = 48 f = 127 60CO2 + 48Mn2+ + 127H2O FeCl2 + FeCl3 + H2O cFeCl2 + dFeCl3 + eH2O (1) (2) (3) (4) Chọn e = (3) ⇒ b = x Theá a, b vào (1), (4) ⇒ c + d = (2) ⇒ a = y y 2c + 3d = 3x 2x -2 ; d=2Giải ⇒ c = y y Nhân tất nghiệm số với y ⇒ (1’) (4’) a=1 b = 2y c = 3x - 2y d = 2y - 2x e=y © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 39 Giáo khoa hóa vô ⇒ FexOy + 2yHCl Biên soạn: Võ Hồng Thái (3x - 2y)FeCl2 + (2y - 2x)FeCl3 + Thí dụ 7: Na2SO3 + KMnO4 + NaHSO4 aNa2SO3 + bKMnO4 + cNaHSO4 Na : 2a + c = 2d S: a + c = d + e +f O: 3a + 4b + 4c = 4d + 4e + 4f + g K: b = 2f Mn : b =e H: c = 2g Chọn f = (4) ⇒ b = (5) ⇒ e = Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O dNa2SO4 + eMnSO4 + fK2SO4 + gH2O (1) (2) (3) (4) (5) (6) (Hệ phương trình, ẩn số) vào (1), (2), (3) ⇒ phương trình, ẩn số a, d, g (1) ⇒ 2a + 2g = 2d ⇒ a+g=d (2) ⇒ a + 2g = d + +1 ⇒ a + 2g -3 = d (3) ⇒ 3a + + 8g = 4d + + + g ⇒ 3a + 7g - = 4d Thế c = 2g e =2 f =1 b =2 yH2O (1’) (2’) (3’) (2’) - (1’) ⇒ loại a, d ⇒ g = (1’’) (1’) ⇒ a - d = -3 (3’) ⇒ 3a - 4d = -17 (3’’) Giải hệ hai phương trình (1’’), (3’’) ⇒ a = ; d = (6) ⇒ c = Tìm nghiệm số: a = ; b = ; c = ; d = ; e = ; f = ; g = ⇒ 5Na2SO3 + 2KMnO4 + 6NaHSO4 8Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O Bài tập 12 Cân phản ứng sau theo phương pháp đại số: - a Al + NO2 + OH - + H2O b MxOy + HBr c Fe3O4 + d FeS2 HNO3 + H2SO4(đ, nóng ) AlO2- + NH3 MBr2 + MBr3 + H2O Fe(NO3)3 + NO + H2O Fe2(SO4)3 + SO + H2O © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 40 Giáo khoa hóa vô Biên soạn: Võ Hồng Thái Bài tập 12’ Cân phản ứng sau theo phương pháp đại số: a FeO + H2SO4(đ, nóng ) b MxOy + HNO3 c NO2- + MnO4d FexOy + Fe2(SO4)3 + M(NO3)n t0 FemOn H2O + H2O NO3- + Mn2+ + + H+ CO + NO SO2 + H2O + CO2 CÂU HỎI ÔN PHẦN III Nêu nguyên tắc chung để cân phản ứng oxi hóa khử Tại gọi phản ứng cho điện tử phản ứng oxi hóa? Tại gọi phản ứng nhận điện tử phản ứng khử? Tại nói nhận diện chất oxi hóa, chất khử góp phần cân phản ứng oxi hóa khử dễ dàng hơn? Sử dụng phương pháp cân đại số trường hợp nào? +3 Khi Fe3+ , Fe , Fe(III) có khác khơng? Cho thí dụ minh họa Phản ứng oxi hóa nội phân tử phản ứng nào? Cho hai thí dụ minh họa Thế phản ứng tự oxi hóa khử? Cho hai thí dụ Phân biệt phản ứng tự oxi hóa khử với phản ứng oxi hóa khử nội phân tử Cho thí dụ minh họa +7 +4 Hãy cho biết ý nghĩa viết:: Mn, Mn, Mn, Mn(II), Mn(VII), Mn2+, MnO4Hãy tóm gọn giai đoạn để cân phản ứng oxi hóa khử theo phương pháp cân điện tử Cho thí dụ minh họa phản ứng cụ thể Hãy viết gọn giai đoạn để cân phản ứng oxi hóa khử theo phương pháp cân ion - điện tử Cho thí dụ © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái 41 Giáo khoa hóa vô Biên soạn: Võ Hồng Thái Nêu bước để cân phản ứng theo phương pháp đại số Cho thí dụ minh họa Cân phản ứng oxi hóa khử theo phương pháp cân ion - điện tử nhanh trường hợp nào? Cho thí dụ minh họa Trong phương pháp cân ion - điện tử phản ứng thực môi trường axit hay bazơ làm để cân điện tích? Cho thí dụ Cân phản ứng sau theo ba phương pháp (cân điện tử, cân ion - điện tử đại số) Nhận xét ưu, khuyết điểm phương pháp a Cu + NO3- + H+ Cu2+ + NO b Cl2 + KOH(â) t0 c FexOy + HCl d K2SO3 + + KClO3 + FeCl2 + KMnO4 + e FexOy + CO KCl + H2 O t0 FeCl3 + H2O KHSO4 K2SO4 H 2O FenOm + + MnSO4 + H2O CO2 Khi không viết chất dạng ion? Cho thí dụ Trong phương pháp cân đại số có nhận diện chất oxi hóa, chất khử hay khơng? Có thiết phải làm bước hướng dẫn cân phản ứng oxi hóa khử hay không? Chú ý: Chỉ đầu yêu cầu cân theo phương pháp cụ thể ta thực giai đoạn để cân phản ứng theo phương pháp yêu cầu Cịn đầu khơng u cầu theo phương pháp (như tốn hóa học) ta cân theo cách được, nhanh tốt Thường ta thực trực tiếp phản ứng vừa viết với nguyên tắc số oxi hóa tăng số oxi hóa giảm Theo chương trình phổ thơng, ý phương pháp cân điện tử © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Võ Hồng Thái ... Trong phương pháp cân đại số có nhận diện chất oxi hóa, chất khử hay khơng? Có thiết phải làm bước hướng dẫn cân phản ứng oxi hóa khử hay khơng? Chú ý: Chỉ đầu yêu cầu cân theo phương pháp cụ... Võ Hồng Thái 41 Giáo khoa hóa vô Biên soạn: Võ Hồng Thái Nêu bước để cân phản ứng theo phương pháp đại số Cho thí dụ minh họa Cân phản ứng oxi hóa khử theo phương pháp cân ion - điện tử nhanh trường... chung để cân phản ứng oxi hóa khử Tại gọi phản ứng cho điện tử phản ứng oxi hóa? Tại gọi phản ứng nhận điện tử phản ứng khử? Tại nói nhận diện chất oxi hóa, chất khử góp phần cân phản ứng oxi hóa