Tổng hợp các dạng phản ứng oxi hóa khử và phương pháp cân bằng

Tổng hợp các dạng phản ứng oxi hóa khử và phương pháp cân bằng

Như các em đã biết phản ứng oxi hoá khử là phản ứng hoá học trong đó có sự thay đổi số oxi hoá của một số nguyên tố hay có sự chuyến electron giữa các chất trong phản ứng. Phản ứng oxi hóa khử bao gồm quá trình khử (sự oxi hóa) và quá trình oxi hóa (sự khử). Bất kì một phương trình phản ứng nào đều cần phải cân bằng hệ số và để cân bằng một phương trình oxi hóa khử cũng cần phải có phương pháp, rất khó để có thể tự cân bằng hệ số bằng phương pháp thông thường. Đầu tiên chúng ta sẽ xem xét đến các dạng phản ứng oxi hóa khử.

Tổng hợp các dạng phản ứng oxi hóa khử

Dạng 1: Phản ứng oxi hóa khử không có môi trường và có môi trường

Dạng 2: Phản ứng tự oxi hóa khử và phản ứng oxi hóa khử nội phân tử

Dạng 3: Phản ứng oxi hóa khử phức tạp

Dạng 4: Phản ứng oxi hóa khử có hệ số bằng chữ

Dạng 5: Phản ứng oxi hóa khử dạng ion thu gọn

Phương pháp cân bằng phương trình 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:

Bước 1 : Ghi số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi

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

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

Dạng 1: Phản ứng oxi hóa khử không có môi trường và có môi trường

Cân bằng phương trình bằng phương pháp thăng bằng electron

Ví dụ: Cân bằng phương trình oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron

a) Al + Fe3O4 → Al2O3 + Fe

Quá trình OXH:             2Al → 2Al³⁺ +6e                x4

Quá trình khử:              3Fe^+8/3 + 8e →3Fe⁰          x3

8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe

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

Quá trình OXH:             2Fe⁺² → 2Fe⁺³ + 2e          x5

Quá trình khử:              Mn⁺⁷ + 5e → Mn⁺²             x2

10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O

Dạng 2: Phản ứng tự oxi hóa khử và phản ứng oxi hóa khử nội phân tử

Cân bằng phương trình bằng phương pháp thăng bằng electron

– Phản ứng tự oxi hóa khử là dạng phản ứng mà quá trình OXH và quá trình khử xảy ra với cùng 1 loại nguyên tố.

Ví dụ: Cân bằng phương trình oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron

a) Cl2 + KOH → KCl + KClO3 + H2O

Quá trình OXH:            Cl⁰ → Cl⁺⁵ + 5e                   x1

Quá trình khử:              Cl⁰ + 1e → Cl^-1                    x5

3Cl2 + 6KOH → 5KCl + KClO3 + 3H2O

– Phản ứng oxi hóa khử nội phân tử là dạng phản ứng mà quá trình OXH và quá trình khử xảy ra với 2 loại nguyên tố khác nhau nhưng trong cùng 1 phân tử (thường là phản ứng phân hủy).

b) KClO₃  → KCl + O₂

Quá trình OXH:            2O^-2 → O₂⁰  + 4e                  x3

Quá trình khử:              Cl⁺⁵ + 6e  → Cl^-1                  x2

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

Dạng 3: Phản ứng oxi hóa khử phức tạp

Cân bằng phương trình bằng phương pháp thăng bằng electron

Chất khử (hai nguyên tố) và một chất oxi hóa

Ví dụ: Cân bằng phương trình oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron

a) FeS₂ + O₂ → Fe₂O₃+ SO₂

Fe⁺²S₂^-1+ O₂⁰ → Fe₂⁺³O₃ + S⁺⁴O₂^-2

Quá trình OXH:            FeS₂ → Fe³⁺  + 2S⁺⁴ + 11e         x4

Quá trình khử:              O₂⁰ + 4e  → 2O^-2                        x11

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃+ 8SO₂

Một chất khử và hai chất oxi hóa

b) Al + HNO₃ → Al(NO₃)₃ + N₂O + NO + H₂O ( biết tỉ lệ số mol hai khí N₂O : NO lần lượt là 1 : 3)

Quá trình OXH:            Al⁰ → Al³⁺ + 3e                             x17

Quá trình khử:              N⁺⁵ + 17e  → 3N⁺² + 2N⁺¹           x3

17Al + 66HNO₃ → 17Al(NO₃)₃ + 9N₂O + 3NO + 33H₂O

Dạng 4: Phản ứng oxi hóa khử có hệ số bằng chữ

Cân bằng phương trình bằng phương pháp thăng bằng electron

Ví dụ: Cân bằng phương trình oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron

a) R + HNO₃ → (NO₃)_n + NO + H₂O

Quá trình OXH:            N⁺⁵ + 3e→ N⁺²               x n

Quá trình khử:              R⁰ – ne  → R⁺ⁿ              x 3

3R + 4nHNO₃ → 3R(NO₃)_n + nNO + 2nH₂O

b) R + HNO₃ → R(NO₃)_n + NH₄NO₃ + H₂O

Quá trình OXH:            N⁺⁵ + 8e→ N^-3               x n

Quá trình khử:              R⁰ – ne  → R⁺ⁿ              x 8

8R + 10n HNO₃ → 8R(NO₃)_n + nNH₄NO₃ + 3nH₂O

c) R + H₂SO₄ → R₂(SO₄)_m + SO₂ + H₂O

Quá trình OXH:            S⁺⁶ + 2e→ S⁺⁴                       x m

Quá trình khử:              2R⁰ – 2me  → 2R^+m              x 1

R + 2mH₂SO₄ → R₂(SO₄)_m + mSO₂ + 2mH₂O

d) M + H₂SO₄ → M₂(SO₄)_m + H₂S + H₂O

Quá trình OXH:            S⁺⁶ + 8e→ S^-2                        x m

Quá trình khử:              2M⁰ – 2me  → 2M^+m             x 4

8M + 5mH₂SO₄ → 4M₂(SO₄)_m + mH₂S + 4mH₂O

Dạng 5: Phản ứng oxi hóa khử dạng ion thu gọn

Cân bằng phương trình bằng phương pháp thăng bằng electron

Ví dụ: Cân bằng phương trình oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron

a) Cu + NO₃^– + H⁺ → Cu²⁺+ NO+ H₂O

Quá trình OXH:            Cu⁰ → Cu⁺² + 2e              x 3

Quá trình khử:              N⁺⁵ + 3e→ N⁺²                 x 2

3Cu + 2NO₃^– + 8H⁺ → 3Cu²⁺+ 2NO+ 4H₂O

b) Cr³⁺ + OH^–  + Br₂ → CrO₄^2- + Br^– + H₂O

Quá trình OXH:            Cr³⁺ → Cr⁺⁶ + 3e               x 2

Quá trình khử:              Br₂⁰ + 2e → 2Br^–                x 3

2Cr³⁺ + 16OH^–  + 3Br₂ → 2CrO₄^2- + 6Br^– + 8H₂O

Trên đây là một số dạng phản ứng oxi hóa khử thường xuất hiện trong quá trình học trên lớp cũng như trong các bài kiểm tra. Nhìn chung để cân bằng một phương trình phản ứng oxi hóa khử, chúng ta đều sử dụng phương pháp thăng bằng electron và làm theo lần lượt ba bước như đã trình bày ở trên. Đây là một phương pháp khá phức tạp mà mất thời gian, các em nên luyện tập nhiều hơn để thành thạo với dạng toán này. Chúc các em học tốt!

Giáo dục