CÁC PHƯƠNG PHÁP cân BẰNG PHẢN ỨNG HOÁ HỌC

BÀI GIẢNG VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THĂNG BẰNG PHẢN ỨNG HOÁ HỌC. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỔ BIẾN, CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHẢN ỨNG KHÓ, CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHẢN ỨNG TỪ ĐƠN GIẢN ĐẾN NÂNG CAO PHÙ HỢP VỚI TRÌNH ĐỘ HỌC SINH, TÀI LIỆU DÙNG LUYỆN THI THPT QUỐC GIA 2017

CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHẢN ỨNG HOÁ HỌC Nội dung 1: Số oxi hoá, cách tính số oxi hóa nguyên tố hợp chất hóa học Số oxi hóa nguyên tố phân tử điện tích nguyên tử nguyên tố phân tử, giả thiết liên kết nguyên tử phân tử liên kết ion CẦN TUÂN THỦ CÁC QUY TẮC SAU: • số ôxi hoá đơn chất • Tổng đại số số oxi hoá nguyên tử phân tử (trung hoà điện) • Tổng đại số số oxi hoá nguyên tử ion phức tạp điện tích ion •Khi tham gia hợp chất, số oxi hoá số nguyên tố có trị số không đổi: H +1, O -2 … Chú ý: Dấu số oxi hoá đặt trước số, dấu điện tích ion đặt sau số (số oxi hóa Fe+3 ; Ion sắt (III) ghi: Fe3+ Nội dung 2: Các phương pháp cân phản ứng oxi hoá khử Phương pháp 1: Phương pháp đại số Nguyên tắc: Số nguyên tử nguyên tố hai vế phải Các bước cân bằng: Đặt ẩn số hệ số hợp thức Dùng định luật bảo toàn khối lượng để cân nguyên tố lập phương trình đại số Chọn nghiệm tùy ý cho ẩn, dùng hệ phương trình đại số để suy ẩn số lại Ví dụ: a FeS2 + b O2→ c Fe2O3 + d SO2 Ta có: Fe : a = 2c S : 2a = d O : 2b = 3c + 2d Chọn c = a=2, d=4, b = 11/2 Nhân hai vế với ta phương trình: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 Phương pháp 2: phương pháp cân electron Nguyên tắc: dựa vào bảo toàn electron nghĩa tổng số electron chất khử cho phải tổng số electron chất oxi hóa nhận Các bước cân bằng: Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng với nguyên tố có thay đổi số oxi hóa Bước 2: Viết trình: khử (cho electron), oxi hóa (nhâân electron) Bước 3:Cân electron: nhân hêâ số để: Tổng số electron cho = tổng số electron nhâân (tổng số oxi hóa giảm = tổng số oxi hóa tăng) Bước 4: Cân nguyên tố không thay đổi số oxi hoá (thường theo thứ tự: kim loại (ion dương): gốc axit (ion âm) môi trường (axit, bazơ) nước (cân H2O để cân hiđro) Bước 5: Kiểm soát số nguyên tử oxi vế (phải nhau) Lưu ý: Khi viết trình oxi hoá trình khử nguyên tố, cần theo số qui định nguyên tố Ví dụ: Fe + H2SO4đặc nóng → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O Fe0 → Fe+3 + 3e x 2Fe0 → 2Fe+3 + 6e x S+6 + 2e → S+4 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H20 §Phương pháp 3: phương pháp cân ion – electron: Phạm vi áp dụng: trình xảy dung dịch, có tham gia môi trường (H2O, dung dịch axit bazơ tham gia) Các nguyên tắc: •Nếu phản ứng có axit tham gia: vế thừa O phải thêm H+ để tạo H2O ngược lại •Nếu phản ứng có bazơ tham gia: vế thừa O phải thêm H2O để tạo OHCác bước tiến hành: Bước 1: Tách ion, xác định nguyên tố có số oxi hóa thay đổi viết nửa phản ứng oxi hóa – khử Bước 2: Cân bán phản ứng: Cân số nguyên tử nguyên tố hai vế: Thêm H+ hay OHThêm H2O để cân số nguyên tử hiđro Kiểm soát số nguyên tử oxi vế (phải nhau) Cân điêân tích: thêm electron vào nửa phản ứng để cân điêân tích Bước 3: Cân electron: nhân hêâ số để: Tổng số electron cho = tổng số electron nhâân (tổng số oxi hóa giảm = tổng số oxi hóa tăng) Bước 4: Côâng nửa phản ứng ta có phương trình ion thu gọn Bước 5: Để chuyển phương trình dạng ion thu gọn thành phương trình ion đầy đủ phương trình phân tử cần côâng vào vế lượng cation hoăâc anion để bù trừ điêân tích Ví dụ: Cân phương trình phản ứng: Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O Bước 1: Cu + H+ + NO3- → Cu2+ + 2NO3- + NO + H2O Cu0 → Cu2+ NO3-→ NO Bước 2: Cân nguyên tố: Cu → Cu2+ NO3- + 4H+ → NO + 2H2O Cân điện tích Cu → Cu2+ + 2e NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O Bước 3: Cân electron: x Cu → Cu2+ + 2e x NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O Bước 4: 3Cu + 2NO3- + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O Bước 5: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO +4H2O Nội dung 3: Các dạng phản ứng oxi hóa khử phức tạp Phản ứng oxi hoá khử có hệ số chữ Nguyên tắc: Cần xác định tăng giảm số oxi hoá nguyên tố Ví dụ: Fe3O4 + HNO3→ Fe(NO3)3 + NxOy + H20 (5x – 2y) x 3Fe+8/3 → 3Fe+9/3 + e x xN+5 + (5x – 2y)e → xN+2y/x (5x-2y)Fe3O4+ (46x-18y)HNO3 → (15x-6y)Fe(NO3)3+NxOy+(23x-9y)H2O Phản ứng có chất hóa học tổ hợp chất khử Nguyên tắc : Cách : Viết phương trình biểu diễn thay đổi số oxi hoá, ý ràng buộc hệ số hai vế phản ứng ràng buộc hệ số phân tử Cách : Nếu phân tử có nhiều nguyên tố thay đổi số oxi hoá xét chuyển nhóm toàn phân tử, đồng thời ý ràng buộc vế sau Luyện tập: Cân phản ứng sau : FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2 Fe+2 → Fe+3 + 1e 2S-1 → 2S+4 + 2.5e x FeS2 → Fe+3 +2S+4 + 11e 11 x 2O0 + 4e → 2O 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 Phản ứng có nguyên tố tăng hay giảm số oxi hoá nhiều nấc oNguyên tắc : • Cách : Viết phương trình thay đổi số oxi hoá, đặt ẩn số cho nấc tăng, giảm số oxi hoá •Cách : Tách thành hai hay nhiều phương trình ứng với nấc số oxi hóa tăng hay giảm Ví dụ: Cân phản ứng sau: Al + HNO3→ Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O Cách 1: (3x + 8y) x Al0→ Al+3 + 3e x xN+5 + 3xe → xN+5 x 2yN+5 + 8ye → 2yN+1 (3x+8y)Al +(12x+30y)HNO3→(3x+8y)Al(NO3)3+3xNO+3yNO2+(6x+15 y)H2O Cách 2: Tách thành phương trình : a x Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O b x 8Al + 30 HNO3 → 8Al(NO3)3 +3N2O + 15H2O (a+8b)Al + (4a+30b)HNO3 → (a+8b)Al(NO3)3 + a NO + 3b N2O+(2a+15b)H2O Phản ứng không xác định rõ môi trường oNguyên tắc: •Có thể cân nguyên tố phương pháp đại số qua trung gian phương trình ion thu gọn •Nếu gom nhiều phản ứng vào, cần phân tích để xác định giai đoạn oxi hóa khử Ví dụ: Al + H2O + NaOH → NaAlO2 + H2 Al + H20 → Al(OH)3 + H2 x Al0 → Al+3 + 3e x 2H+ + 2e → H2 2Al + 6H20 → 2Al(OH)3 + H2 (1) 2Al(OH)3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + 4H20 (2) Tổng hợp phương trình trên: 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2