Hotline 0962 782 149

Bài tập cân bằng phương trình Phản ứng Oxi hóa Khử - Hóa lớp 10

07:48:5608/11/2020

Như các em đã biết trong phản ứng Oxi hóa Khử, chất khử là chất nhường (cho) electron và chất oxi hóa là chất thu (nhận) electron. Đối với phương trình Oxi hóa khử, ta có thể cân bằng phương trình hóa học của phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron.

Vậy cân bằng phương trình hóa học đối với phản ứng Oxi hóa - Khử bằng phương pháp thăng bằng electron dựa trên nguyên tắc nào? chúng ta cùng ôn lại trong bài viết này và giải các bài tập cân bằng phương trình hóa học, phản ứng oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron để hiểu rõ hơn nội dung này.

I. Phương pháp thăng bằng electron

- Để cân bằng phương trình phản ứng hóa học bằng phương pháp thăng bằng electron điều quan trọng hàng đầu là chúng ta phải xác định được số oxi hóa của các nguyên tố tham gia phản ứng oxi hóa - khử. Dưới đây là các quy tắc xác định số Oxi hóa của các nguyên tố tham gia phương trình phản ứng oxi hóa khử.

1. Quy tắc xác định số Oxi hóa trong phản ứng Oxi hóa khử.

● Quy tắc 1: Số oxi hóa của các nguyên tố trong đơn chất bằng 0.

● Quy tắc 2: Trong hầu hết các hợp chất :

- Số oxi hóa của H là +1 (trừ các hợp chất của H với kim loại như NaH, CaH₂, thì H có số oxi hóa –1).

- Số oxi hóa của O là –2 (trừ một số trường hợp như H₂O₂, F₂O, oxi có số oxi hóa lần lượt là : –1, +2).

● Quy tắc 3: Trong một phân tử, tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tố bằng 0. Theo quy tắc này, ta có thể tìm được số oxi hóa của một nguyên tố nào đó trong phân tử nếu biết số oxi hóa của các nguyên tố còn lại.

● Quy tắc 4: Trong ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của nguyên tử bằng điện tích của ion đó. Trong ion đa nguyên tử, tổng đại số số oxi hóa của các nguyên tử trong ion đó bằng điện tích của nó.

> Chú ý:

- Để biểu diễn số oxi hóa thì viết dấu trước, số sau, còn để biểu diễn điện tích của ion thì viết số trước, dấu sau. Ví dụ: Số oxi hóa Fe⁺³ còn ion sắt (III) ghi Fe³⁺.

- Nếu điện tích là 1+ (hoặc 1–) có thể viết đơn giản là + (hoặc -) thì đối với số oxi hóa phải viết đầy đủ cả dấu và chữ (+1 hoặc –1).

- Trong hợp chất, số oxi hóa của kim loại kiềm luôn là +1, kiềm thổ luôn là +2 và nhôm luôn là +3.

hayhochoi vn dn12

2. Phương pháp thăng bằng electron cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử

- Để lập phương trình phản ứng oxi hoá - khử theo phương pháp thăng bằng electron, ta thực hiện các bước sau đây:

* Ví dụ 1: Lập PTHH của phản ứng P cháy trong O₂ tạo thành P₂O₅ theo phương trình:

P + O₂ → P₂O₅

• Bước 1: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trong phản ứng để tìm chất oxi hoá và chất khử.

$small overset{0}{P}+overset{0}{O_{2}} ightarrow overset{+5}{P_{2}}overset{-2}{O_{5}}$

• Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

small small overset{0}{P}
ightarrow overset{+5}{P}+5e (quá trình oxi hoá)

$small overset{0}{O_{2}}+4e ightarrow 2overset{-2}{O}$ (quá trình khử)

• Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hoá và chất khử, sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận.

$small egin{matrix} imes5 & | &overset{0}{P} ightarrow 2overset{+5}{P} +5e imes 4&| &overset{0}{O_{2}}+4e ightarrow 2overset{-2}{O} end{matrix}$

• Bước 4: Đặt các hệ số của chất oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng, tính các hệ số của các chất khác, kiểm tra sự cân bằng của các nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế,hoàn thành phương trình hoá học.

4P + 5O₂ → 2P₂O₅

* Ví dụ 2: Lập PTHH của cacbon monooxit khử sắt (III) oxit ở nhiệt độ cao, thành sắt và cacbon đioxit theo PTPƯ sau:

Fe₂O₃ + CO $small overset{t^{0}}{ ightarrow}$ Fe + CO₂

• Bước 1: Xác định số oxi hoá

$small overset{+3}{Fe_{2}}overset{-2}{O_{3}}+overset{+2}{C}overset{-2}{O} ightarrow overset{0}{Fe}+overset{+4}{C}overset{-2}{O_{2}}$

- Số oxi hoá của Fe giảm từ +3 xuống 0 ⇒ Fe trong Fe₂O₃ là chất oxi hoá

- Số oxi hoá của C tăng từ +2 lên +4 ⇒ C trong CO là chất khử

• Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử

small overset{+3}{Fe}+3e
ightarrow overset{0}{Fe}

small overset{+2}{C}
ightarrow overset{+4}{C}+2e

• Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hoá và chất khử

small small egin{matrix} imes2 & | &overset{+3}{Fe}+3e
ightarrow overset{0}{Fe} imes 3&| &overset{+2}{C}
ightarrow overset{+4}{C}+2e end{matrix}

• Bước 4: Đặt các hệ số của chất oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng, hoàn thành PTHH.

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

* Ví dụ 3: Cân bằng phương trình phản ứng Oxi hóa khử:

a) Fe + HNO₃ → Fe(NO₃)₂ + NO + H₂O

b) Fe + HNO₃ → Fe(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

* Hướng dẫn:

a) Fe + HNO₃ → Fe(NO₃)₂ + NO + H₂O

$3\overset{0}{Fe}+8H\overset{+5}{N}O_3\rightarrow 3\overset{+2}{Fe}(NO_3)_2+2\overset{+2}{N}O+4H_2O$

$\begin{matrix} 3\: x\: |\overset{0}{Fe} &\rightarrow & \overset{+2}{Fe}& + & 2e\\ 2\: x\: | \overset{+5}{N}& + & 3e & \rightarrow &\overset{+2}{N} \end{matrix}$

b) Fe + HNO₃ → Fe(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

$\overset{0}{Fe}+4H\overset{+5}{N}O_3\rightarrow \overset{+2}{Fe}(NO_3)_2+2\overset{+4}{N}O_2+2H_2O$

$\begin{matrix} 1\: x\: |\overset{0}{Fe} &\rightarrow & \overset{+2}{Fe}& + & 2e\\ 2\: x\: | \overset{+5}{N}& + & 1e & \rightarrow &\overset{+4}{N} \end{matrix}$

* Ví dụ 4: Cân bằng phương trình phản ứng Oxi hóa khử:

a) Zn + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + NO + H₂O

b) Zn + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

* Hướng dẫn:

a) Zn + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + NO + H₂O

$3\overset{0}{Zn}+8H\overset{+5}{N}O_3\rightarrow 3\overset{+2}{Zn}(NO_3)_2+2\overset{+2}{N}O+4H_2O$

$\begin{matrix} 3\: x\: |\overset{0}{Zn} &\rightarrow & \overset{+2}{Zn}& + & 2e\\ 2\: x\: | \overset{+5}{N}& + & 3e & \rightarrow &\overset{+2}{N} \end{matrix}$

b) Zn + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

$\overset{0}{Zn}+4H\overset{+5}{N}O_3\rightarrow \overset{+2}{Zn}(NO_3)_2+2\overset{+4}{N}O_2+2H_2O$

$\begin{matrix} 1\: x\: |\overset{0}{Zn} &\rightarrow & \overset{+2}{Zn}& + & 2e\\ 2\: x\: | \overset{+5}{N}& + & 1e & \rightarrow &\overset{+4}{N} \end{matrix}$

II. Bài tập cân bằng phương trình phản ứng Oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron

> Lưu ý: Với phản ứng Oxi hóa khử, cần nhớ:

- Khử cho – O nhận

- Tên của chất và tên quá trình ngược nhau

- Chất khử là chất sẽ nhường electron (hay cho e) - đó quá trình oxi hóa.

- Chất oxi hóa là chất mà thu electron (hay nhận e) - đó là quá trình khử.

* Bài 1(Bài 7 trang 83 sgk hóa 10): Lập phương trình phản ứng oxi hóa – khử sau đây theo phương pháp thăng bằng electron:

a) Cho MnO₂ tác dụng với dung dịch axit HCl đặc, thu được MnCl₂, Cl₂ và H₂O.

b) Cho Cu tác dụng với dung dịch axit HNO₃ đặc, nóng thu được Cu(NO₃)₂, NO₂, H₂O.

c) Cho Mg tác dụng với dung dịch axit H₂SO₄ đặc, nóng thu được MgSO₄, S và H₂O.

• Lời giải:

a) Ta có PTHH:

MnO₂ + HCl_đặc → MnCl₂ + Cl₂_{↑ +}H₂O

- Thực hiện các bước cân bằng PTHH bằng phương pháp thăng bằng electron.

$small overset{+4}{Mn}overset{-2}{O_{2}}+overset{+1}{H}overset{-1}{Cl} ightarrow overset{+2}{Mn}overset{-1}{Cl_{2}}+overset{0}{Cl_{2}}+H_{2}O$

$small egin{matrix} imes1 & | &overset{+4}{Mn}+2e ightarrow overset{+2}{Mn} imes 1&| &2overset{-1}{Cl} ightarrow overset{0}{Cl_{2}}+2e end{matrix}$

- Phương trình phản ứng được cân bằng như sau:

MnO₂ + 4HCl_đặc → MnCl₂ + Cl₂_{↑ +}2H₂O

b) Ta có PTHH:

Cu + HNO₃_{đặc, nóng} → Cu(NO₃)₂ + NO₂↑ + H₂O

- Thực hiện cân bằng bằng phương pháp electron.

$small overset{0}{Cu}+Hoverset{+5}{N}O_{3} ightarrow overset{+2}{Cu}(N{O_{3})_{2}}+overset{+4}{N}O_{2}+H_{2}O$

small egin{matrix} imes1 & | &overset{0}{Cu}
ightarrow overset{+2}{Cu}+2e imes 2&| &overset{+5}{N}+1e
ightarrow overset{+4}{N}end{matrix}

- Phương trình phản ứng được cân bằng như sau:

Cu + 4HNO₃_{đặc, nóng} → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

c) Ta có PTHH:

Mg + H₂SO_{4 đặc, nóng} → MgSO₄ + S↓+ H₂O

- Phương trình hoá học sau khi cân bằng như sau:

$small 3overset{0}{Mg}+4H_{2}overset{+6}{S}O_{4} ightarrow 3overset{+2}{Mg}S{O_{4}}+overset{0}{S}+4H_{2}O$

small egin{matrix} imes3 & | &overset{0}{Mg}
ightarrow overset{+2}{Mg}+2e imes 1&| &overset{+6}{S}+6e
ightarrow overset{0}{S}end{matrix}

* Bài 2: Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử sau:

a) NH₃ + O₂ → NO + H₂O

b) Mg + HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

c) Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂S + H₂O

d) MnO₂ + HCl → MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

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

f) KMnO₄ + FeSO₄ + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

g) KMnO₄ + K₂SO₃+ H₂O → K₂SO₄ + MnO₂ + KOH

h) FeO + HNO₃ → Fe(NO₃)₃+ N₂O + H₂O

* Hướng dẫn:

a) NH₃ + O₂ → NO + H₂O

- Ta xác định sự thay đổi số oxi hóa, và thăng bằng số electron

$\overset{-3}{N}H_3 + \overset{0}{O}_2 \rightarrow \overset{+2}{N}O + H_2\overset{-2}{O}$

$\begin{matrix} 4\: x\: |\overset{-3}{N} & +& 5e &\rightarrow & \overset{+2}{N}\\ 5\: x\: |\overset{0}{O_2} &\rightarrow &2\overset{-2}{O} &+ & 4e \end{matrix}$

- Ta được phương trình sau khi cân bằng như sau:

$4\overset{-3}{N}H_3 + 5\overset{0}{O}_2 \rightarrow 4\overset{+2}{N}O + 6H_2\overset{-2}{O}$

b) Mg + HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

$\overset{0}{Mg}+H\overset{+5}{N}O_3\rightarrow \overset{+2}{Mg}(NO_3)_2+\overset{-3}{N}H_4NO_3+H_2O$

$\begin{matrix} 4\: x\: |\overset{0}{Mg} & +& 2e &\rightarrow & \overset{+2}{Mg}\\ 1\: x\: |\overset{+5}{N} &\rightarrow &\overset{-3}{N} &+ & 8e \end{matrix}$

- Ta được phương trình sau khi cân bằng như sau:

$4\overset{0}{Mg}+10H\overset{+5}{N}O_3\rightarrow 4\overset{+2}{Mg}(NO_3)_2+\overset{-3}{N}H_4NO_3+3H_2O$

Bài 3: Cân bằng các phản ứng Oxi hóa - Khử sau:

a) KClO₃ $\xrightarrow[]{t^0}$ KCl + O₂

b) AgNO₃ $\xrightarrow[]{t^0}$ Ag + NO₂ + O₂

c) Cu(NO₃)₂ $\xrightarrow[]{t^0}$ CuO + NO₂ + O₂

d) HNO₃ $\xrightarrow[]{t^0}$ NO₂ + O₂ + H₂O

e) KMnO₄ $\xrightarrow[]{t^0}$ K₂MnO₄ + O₂ + MnO₂

• Lời giải:

a) KClO₃ $\xrightarrow[]{t^0}$ KCl + O₂

$K\overset{+5}{Cl}\overset{-2}{O}_3\rightarrow K\overset{-1}{Cl} + \overset{0}{O}_2$

$\begin{matrix} 2\: x\: |\overset{+5}{Cl} & +& 6e &\rightarrow & \overset{-1}{Cl}\\ 3\: x\: |\overset{-2}{2O} &\rightarrow &\overset{0}{O_2} &+ & 4e \end{matrix}$

- Ta được: $2K\overset{+5}{Cl}\overset{-2}{O}_3\rightarrow 2K\overset{-1}{Cl} + 3\overset{0}{O}_2$

b) AgNO₃ $\xrightarrow[]{t^0}$ Ag + NO₂ + O₂

$\overset{+1}{Ag}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O}_3\rightarrow \overset{0}{Ag}+\overset{+4}{N}O_2+\overset{0}{O}_2$

$\begin{matrix} 2\: x\: |\overset{+1}{Ag} &+ & 1e& \rightarrow & \overset{0}{Ag}\\ 2\: x\: |\overset{+5}{N}& + & 1e & \rightarrow & \overset{+4}{N}\\ 1\: x\: |2\overset{-2}{O}& \rightarrow &\overset{0}{O_2} & + & 4e \end{matrix}$

- Ta được: $2\overset{+1}{Ag}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O}_3\rightarrow 2\overset{0}{Ag}+2\overset{+4}{N}O_2+\overset{0}{O}_2$

* Bài 4: Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử sau:

a) Cl₂ + KOH → KCl + KClO₃ + H₂O

b) S + NaOH → Na₂S + Na₂SO₃ + H₂O

c) NH₄NO₂ → N₂ + H₂O

d) I₂ + H₂O → HI + HIO₃

* Bài 5: Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử sau:

a) Fe₃O₄ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O

b) FeS₂ + O₂ → Fe₂O₃ + SO₂

c) FeS + KNO₃ → KNO₂ + Fe₂O₃ + SO₃

d) FeS₂ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + NO₂ + H₂O

e) FeS₂ + HNO₃ + HCl → FeCl₃ + H₂SO₄ + NO + H₂O

f) FeS + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + Fe₂(SO₄)₃ + NO + H₂O

g) Cu₂S + HNO₃ → NO + Cu(NO₃)₂ + CuSO₄ + H₂O

h) FeS + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + S + SO₂ + H₂O

* Bài 6: Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử:

a) M + HNO₃ → M(NO₃)_n + NO₂ + H₂O (Với M là kim loại hoá trị n)

- Thay NO₂ lần lượt bằng: NO, N₂O, N₂, NH₄NO₃ rồi hoàn thành phản ứng.

b) M + H₂SO₄ → M₂(SO₄)_n + SO₂ + H₂O

c) Fe_xO_y + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O

- Thay NO lần lượt bằng NO₂, N₂O, N₂, NH₄NO₃ rồi hoàn thành phản ứng.

d) Fe_xO_y + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + H₂O

e) FeO + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + N_xO_y + H₂O

Hy vọng với nội dung ôn tập về bài tập cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron ở trên giúp các em rèn được kỹ năng giải các bài tập dạng này, điều đó sẽ giúp các em trong nhiều bài toán định lượng (bài tập tính toán cần viết phương trình phản ứng và thăng bằng với phương pháp electron).

Về cơ bản, để cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử các em cần nhớ 3 bước chính, đó là: Xác định sự thay đổi số oxi hóa → lập thăng bằng electron → đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại. Chúc các em học tập tốt!

¤ Xem thêm các bài viết khác tại:

» Mục lục bài viết SGK Hóa 10 Lý thuyết và Bài tập

» Mục lục bài viết SGK Vật lý 10 Lý thuyết và Bài tập