Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa – khử | Hóa Học Cô Hậu

Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa – khử; Dành cho học sinh lớp 10, 11, 12 – Phù hợp ôn thi THPT Quốc gia. Phản ứng oxi hóa khử là loại...

Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa – khử; Dành cho học sinh lớp 10, 11, 12 – Phù hợp ôn thi THPT Quốc gia.

Phản ứng oxi hóa khử là loại phản ứng đặc biệt, trong đó có sự chuyển electron giữa các chất, tức là có sự thay đổi số oxi hóa (S.O.X) của các nguyên tố.

Để phản ứng đúng với định luật bảo toàn khối lượng và điện tích, ta phải cân bằng số electron nhường – nhận, không thể chỉ áp dụng cách thông thường như với các phản ứng trao đổi.

I. Tổng hợp các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử trong hợp chất hữu cơ .

A. Phương pháp thăng bằng electron (hay phương pháp số oxi hóa)

Áp dụng cho: các phản ứng oxi hóa – khử xảy ra trong môi trường trung tính hoặc không xác định rõ.

Các bước thực hiện:

Xác định số oxi hóa của các nguyên tố thay đổi.
Xác định chất oxi hóa – chất khử.
Tính số mol electron nhường và nhận.
Tìm hệ số để số e⁻ nhường = số e⁻ nhận.
Đặt hệ số vào các chất có liên quan đến oxi hóa – khử.
Cân bằng nguyên tố còn lại, sau cùng là O và H (nếu cần).

B. Phương pháp ion – electron (dành cho phản ứng trong dung dịch)

Áp dụng cho: Phản ứng xảy ra trong môi trường axit hoặc bazơ (phản ứng ion)

Các bước thực hiện:

Viết các bán phản ứng oxi hóa và khử dưới dạng ion.
Cân bằng nguyên tố chính → O → H → e⁻.
Nhân hệ số sao cho số e⁻ nhường = e⁻ nhận.
Cộng 2 bán phản ứng.
Cân bằng lại các ion khác nếu cần (H⁺, OH⁻, H₂O).

III. Mẹo ghi nhớ nhanh phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử.

Nhường = Oxi hóa – Số oxi hóa tăng

Nhận = Khử – Số oxi hóa giảm

Electron luôn nhường trước, nhận sau

Môi trường axit thêm H⁺, nước | Môi trường bazơ thêm OH⁻, nước

IV. Ví dụ minh họa.

Ví dụ 1: Cân bằng bằng phương pháp electron

Cân bằng phương trình sau:

Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O

Bước 1: Xác định số oxi hóa:

Fe: 0 → +3 (nhường 3e)
N: +5 → +2 (nhận 3e)

Bước 2: Số e nhường = nhận (đều là 3) → hệ số Fe = 1, NO = 1

Bước 3: Cân bằng:

Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

Ví dụ 2: Ion – electron trong môi trường axit

Cân bằng:

Cr2O7(2−) + Fe(2+) → Cr(3+) + Fe(3+)(môi trường axit)

Bán phản ứng oxi hóa:

Fe2+ → Fe3+ + 1e

Bán phản ứng khử:

Cr2O7(2−) + 14H(+) + 6e → 2Cr(3+) +7H2O

Nhân hệ số:

1 × 6 (oxi hóa), 1 × 1 (khử)

Tổng phản ứng:

Cr2O7(2−) + 6Fe(2+) + 14H(+) → 2Cr(3+) + 6Fe(3+) + 7H2O

Ví dụ 3: Nâng cao – phản ứng trong môi trường bazơ

Cân bằng phản ứng:

MnO4(−) + I(−) → MnO2 + IO3(−)(môi trường bazơ)

Bán phản ứng oxi hóa:

I(−) → IO3(−) + 6e

Bán phản ứng khử:

MnO4(−)+ 2H2O +3 e→ MnO + 4OH(−)

Cân bằng electron:

Nhân trên: ×1 (6e), nhân dưới: ×2 (3e)

Tổng:

2MnO4(−) + I(−) + 2H2O → 2MnO2 + IO3(−) + 4OH(−)

V. Bài tập ôn luyện

Cân bằng:

a) Zn + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

b) Cu + H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + H₂O

c) KMnO₄ + HCl → MnCl₂ + Cl₂ + KCl + H₂O

Cân bằng (môi trường bazơ):

a) ClO⁻ + H₂O₂ → Cl⁻ + O₂

b) NO₂⁻ + MnO₄⁻ → NO₃⁻ + MnO₂

VI. KẾT LUẬN

Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử theo phương pháp thăng bằng Electron là kỹ năng cốt lõi trong hóa học vô cơ và ứng dụng. Không chỉ giúp học sinh giải quyết các bài toán hóa học, mà còn giúp hiểu rõ cơ chế phản ứng – bản chất electron trong các quá trình sống, công nghiệp và môi trường.

Luyện tập đều sẽ giúp bạn: