Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
PHẦN A : PHẦN MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn chủ đề :
Trong giảng dạy và học tập môn hóa học, việc viết đúng và cân bằng phương trình
phản ứng đóng vai trò rất quan trọng. Bởi vì chỉ viết và cân bằng đúng thì việc tính toán
mới chính xác và tiết kiệm thời gian.
Nhưng để hiểu, nhớ và vận dụng bài một cách tốt nhất và hiệu quả nhất thì không phải
là một điều đơn giản.
Thực tế cho thấy, cách tốt nhất để các em có thể hiểu và vận dụng kiến thức đã học là
giải bài tập. Nhưng cũng có một vấn đề đặt ra là quá nhiều bài tập nên các em không
thể nào giải hết được. Các em chỉ làm được những bài quen thuộc và khá lúng túng khi
gặp những bài tập mới mặc dù không khó, nguyên nhân là do các em không nhìn ra
được dạng toán, chưa có cái nhìn hệ thống và phương pháp giải cho các dạng bài tập
này.
Nếu chúng ta có thể hệ thống hóa lý thuyết và đưa ra các phương pháp giải cho từng
dạng bài tập thì học sinh dễ dàng tiếp thu bài, hiểu rõ bài hơn và đặc biệt, có khã năng
vận dụng kiến thức đã học để giải các bài tập liên quan.
Từ những thực tế đó, tôi quyết định chọn chủ đề : “Các phương pháp cân bằng
phản ứng oxi hóa khử”
Tuy là một phần nhỏ trong một thế giới rộng lớn của các bài tập hóa học nói chung
nhưng tôi nghĩ nó cũng sẽ đáp ứng được phần nào yêu cầu về các dạng bài tập trong
chương trình hóa học THPT
II. Mục đích của chủ đề :
Nhằm giúp học sinh có cái nhìn hệ thống về lý thuyết và bài tập Hóa học trong dạng
toán cân bằng phản ứng oxi hóa khử trong chương trình Hóa học phổ thông, từ đó
không những giúp các em có thể giải tốt các bài tập dạng này mà còn tạo điều kiện nâng
cao hiệu quả giảng dạy ở trường phổ thông.
III. Nhiệm vụ của chủ đề :
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
1
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử

2. Quy tắc xác định số oxi hóa :
- Tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử trong phân tử trung hoà điện bằng 0.
- Tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử trong một ion phức tạp bằng điện tích của
ion. Ví dụ trong ion HSO
-
4
, số oxi hoá của H là +1, của O là -2 của S là +6.
1 + 6 + (-2. 4) = - 1.
- Trong đơn chất, số oxi hoá của các nguyên tử bằng 0.
Ví dụ: Trong Cl
2
, số oxi hoá của Cl bằng 0.
- Khi tham gia hợp chất, số oxi hoá của một số nguyên tố có trị số không đổi như sau.
+ Kim loại kiềm luôn bằng +1.
+ Kim loại kiềm thổ luôn bằng +2.
+ Oxi ( trừ trong peoxit bằng - 1) luôn bằng - 2.
+ Hiđro ( trừ trong hiđrua kim loại bằng - 1) luôn bằng - 2.
+ Al thường bằng +3.
Chú ý: Dấu của số oxi hoá đặt trước giá trị, còn dấu của ion đặt sau giá trị.
Ví dụ:
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
3
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
3. Định nghĩa phản ứng oxi hóa khử :
- Phản ứng oxi hoá - khử là phản ứng trong đó có sự trao đổi e giữa các nguyên tử
hoặc ion của các chất tham gia phản ứng, do đó làm thay đổi số oxi hoá của chúng.
Ví dụ:
- Chất nhường e gọi là chất khử (hay chất bị oxi hoá).
Chất thu e gọi là chất oxi hoá (hay chất bị khử).
- Quá trình kết hợp e vào chất oxi hoá được gọi là sự khử chất oxi hoá

- KMnO
4
, K
2
MnO
4
, MnO
2
trong môi trường axit (H) thường bị khử thành muối
Mn
2+
Thí dụ:
+7 +2 +2 +3
2 KMnO
4
+ 10 FeSO
4
+ 8 H2SO4 → 2 MnSO
4
+ 5 Fe
2
(SO
4
)
3
+ K
2
SO
4
+ 8 H

Kali pemanganat Kali sunfit Man ganđioxit Kali sunfat
(Chất oxi hóa) (Chất khử)
- KMnO
4
trong môi trường bazơ (OH
-
) thường bị khử tạo K
2
MnO
4

Thí dụ:
+7 +4 +6 +4
2 KMnO
4
+ K
2
SO
3
+ 2 KOH → 2 K
2
MnO
4
+ K
2
SO
4
+ H
2
O

(Kali đicromat; Kali bicromat), K
2
CrO
4
(Kali cromat) trong môi trường axit
(H
+
) thường bị khử thành muối crom (III) (Cr
3+
)
Thí dụ:
+6 +2 +3 +3
K
2
Cr
2
O
7
+ 6FeSO
4
+ 7H2SO4 → Cr
2
(SO
4
)
3
+ 3Fe
2
(SO
4

+ 3S + 6NH
3
+ 4KOH
Kali cromat Amoni sunfua Crom (III) hiđroxit Lưu huỳnh
(Chất oxi hóa) (Chất khử)
- Axit nitric (HNO
3
), muối nitrat trong môi trường axit (NO
3
-
/H
+
)
+5 +4
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
6
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
- HNO
3
đậm đặc thường bị khử tạo khí màu nâu nitơ đioxit NO
2
. Các chất khử
thường
bị HNO
3
oxi hóa là: Các kim loại, các oxit kim loại có số oxi hóa trung gian (FeO,
Fe
3
O
4

loãng thường bị khử thành NO (khí nitơ oxit). Các chất khử thường gặp là:
các kim loại, các oxit kim loại hay hợp chất kim loại có số oxi hóa trung gian (FeO,
Fe(OH)
2
, Fe
3
O
4
, Fe
2+
), một số phi kim (S, C, P), một số hợp chất của phi kim trong đó
phi kim có số oxi hoá thấp nhất có số oxi hóa trung gian (NO2-, SO
3
2-
).
Thí dụ:
0 +5 +3 +2
Fe + 4HNO
3
(l) → Fe(NO
3
)
3
+ NO + 2H
2
O
Bột sắt Axit nitric (loãng) Sắt (III) nitrat Nitơ oxit
(Chất khử) (Chất oxi hóa) (Khí không có, không không có màu)
- Muối nitrat trong môi trường axit (NO
3-

2
có màu
nâu đỏ
- Axit sunfuric đậm đặc nóng, H
2
SO
4
(đ, nóng); Khí sunfurơ (SO
2
)
+6 +4
- H
2
SO
4
(đ, nóng) thường bị khử tạo khí SO
2
. Các chất khử thường tác dụng với
H
2
SO
4
(đ, nóng) là: các kim loại, các hợp chất của kim loại số oxi hóa trung gian
(như FeO, Fe
3
O
4
), một số phi kim (như C, S, P), một số hợp chất của phi kim (như
HI, HBr, H
2

) oxi hóa được các chất khử mạnh như các hợp chất của phi kim
có số oxi hoá thấp (như H
2
S, CO), một số phi kim (như H
2
, C), các kim loại mạnh
(như Na, K, Ca, Ba, Mg). Nếu SO
2
là chất oxi hóa thì nó thường bị khử tạo S.

Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
8
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
+4 -2 0
SO
2
+ H
2
S → S + H
2
O
Khí sunfurơ Khí hiđro sunfua Lưu huỳnh
(Chất oxi hóa) (Chất khử)
Khí mùi hắc Khí có mùi trứng thúi Chất rắn, màu vàng nhạt
Khác với HNO
3
, dung dịch H2SO4 loãng là a xit thông thường (tác nhân oxi hóa là
H+), chỉ dung dịch H2SO4 đậm đặc, nóng mới là axit có tính oxi hóa mạnh (tác
nhân oxi hóa là SO42-). Trong khi dung dịch HNO3 kể cả đậm đặc lẫn loãng đều là
axit có tính o xi hóa mạnh (tác nhân oxi hóa là NO3-

Fe + 4HNO
3
(l) → Fe(NO
3
)
3
+ NO + 2H
2
O

0 +5 +3 +4
Fe + 6HNO
3
(đ, nóng) → Fe(NO
3
)
3
+ 3NO
2
+ 3H
2
O
Ba kim loại Al, Fe, Cr không bị hòa tan trong dung dịch H
2
SO
4
đậm đặc nguội
(cũng như trong dung dịch HNO
3
đậm đặc nguội) (bị thụ động hóa, trơ)

+ H
2

(Chất khử) (Chất oxi hóa) (Chất oxi hóa) (Chất khử)
II. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử :
a. Nguyên tắc khi cân bằng :
Tổng số e mà chất khử cho phải bằng tổng số e mà chất oxi hoá nhận và số nguyên
tử của mỗi nguyên tố được bảo toàn.
b. Các bước tiến hành cân bằng phản ứng :
1) Viết phương trình phản ứng, nếu chưa biết sản phẩm thì phải dựa vào điều kiện
cho ở đề bài để suy luận.
2) Xác định số oxi hoá của các nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Đối với những
nguyên tố có số oxi hoá không thay đổi thì không cần quan tâm.
3) Viết các phương trình e (cho - nhận e).
4) Cân bằng số e cho và nhận.
5) Đưa hệ số tìm được từ phương trình e vào phương trình phản ứng.
6) Cân bằng phần không tham gia quá trình oxi hoá - khử.
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
10
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Ví dụ Cho miếng Al vào dung dịch axit HNO3 loãng thấy bay ra chất khí không
màu, không mùi, không cháy, nhẹ hơn không khí, viết phương trình phản ứng và
cân bằng.
Giải: Theo đầu bài, khí bay ra là N
2
.
Phương trình phản ứng (bước 1):
Bước 5:
Bước 6: Ngoài 6 HNO
3

PHẦN C : CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG CỤ THỂ
I. Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử:
1. Phương pháp đại số :
- Nguyên tắc: Số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế phải bằng nhau.
- Các bước cân bằng:
Thực

hiện

các

bước

sau:
+

Viết

phương

trình

phản

ứng

xảy

ra



rồi

mới

cân

bằng).
+

Đặt

các

hệ

số

bằng

các

chữ

a,

b,

c,



hệ

giữa

các

hệ

số

này

với

nguyên

tắc

số

nguyên
tử

của

từng

nguyên



thì

còn

đặt thêm

một

phương

trình

toán

nữa

là

điện

tích

bên

tác

chất

và


lập

được

ít

hơn

một
phương

trình

so

với

số

ẩn

số.

Tuy

nhiên

ta



phương

trình

toán

bằng

số

ẩn

số,

nên

sẽ

giải

được.

Sau

đó,

nếu

cần,

hệ

số

đều

là

số
nguyên
.
Thí dụ

:
Cu

+

NO
3
-
+

H
+

Cu
2+
+ NO + H
2


e

(2)
O

: 3b

=

e

+

f (3)
H

:

c

=

2f (4)
Điện

tích

:


(4)

c

=

4
(5)

d

=

3/2
(1)

a

=

3/2
Nhân

tất

cả

nghiệm

tìm


2
f

=

4
3Cu +

2NO
3
-
+ 8H
+

3 Cu
2+

+

2NO

+

4H
2
O

2. Phương pháp cân bằng electron :
- Nguyên tắc: Dựa vào sự bảo toàn electron nghĩa là tổng số electron của chất khử cho


sản

phẩm

(nếu

đầu

bài

yêu
cầu

bổ

sung

phản

ứng,

rồi

mới

cân

bằng).
+


chất

oxi

hóa,

chất
khử.
+

Viết

phản

ứng

cho,

phản

ứng

nhận

điện

tử

(Phản

oxi

hóa

thay

đổi,

với

số

oxi

hóa

được
để

bên

trên.

Thêm

hệ

số thích

hợp

bằng

nhau.
+

Cân

bằng

số

điện

tử

cho,

nhận.

Số

điện

tử

cho

của

chất

chất

khử

bằng

số

oxi

hóa

giảm

của

chất

oxi
hóa)

bằng

cách

them hệ số

thích

hợp.

tìm

được;

và

phản

ứng
lúc

đầu

để

bổ

sung

hệ

số

thích

hợp

vào

phản

như

phản

ứng

trao

đổi.
- Lưu ý:
Khi viết các quá trình oxi hoá và quá trình khử của từng nguyên tố, cần theo đúng chỉ số qui định của nguyên tố đó.
+ Ví dụ:
Fe + H
2
SO
4
đặc nóng → Fe
2
(SO
4
)
3
+ SO
2
+ H
2
O
Fe0 → Fe
+3
+ 3e


Cân

bằng

các

phản

ứng

sau

đây

theo

phương

pháp

cân

bằng

điện

tử.
+
Thí


+

Fe
2
(SO
4
)
3

+ K
2
SO
4
+

H
2
O
Chất

oxi

hóa

Chất

khử
+
7

4

+

H
2
SO
4
2MnSO
4

+

5Fe
2
(SO
4
)
3

+

K
2
SO
4

+
H
2

4
CH
3
-CHO

+

Cr
2
(SO
4
)
3

+

K
2
SO
4

+
H
2
O
Chất

khử

Chất

-
2Cr
(Phản

ứng

khử)
(+12)

(+6)
3CH
3
-CH
2
-OH

+

K
2
Cr
2
O
7

+

H
2
SO

-OH

+

K
2
Cr
2
O
7

+

4H
2
SO
4
3CH
3
-CHO

+

Cr
2
(SO
4
)
3


Viết

phương

trình

phản

ứng

với

đầy

đủ

tác

chất,

sản

phẩm

(nếu

chưa

có phản


đổi.

Nhận

diện

chất oxi

hóa,
chất

khử.
+

Viết

dưới

dạng

ion

chất

nào

phân

ly



tan,

chất

khí,

chất

không điện

ly,

thì

để
nguyên

dạng

phân

tử

hay

nguyên

tử).



oxi

hóa

thay

đổi

(ion

hay phân

tử

nào

chứa

nguyên

tố

có

số

oxi
hóa


nhận

điện

tử

(chính

là

các

phản

ứng

oxi hóa,

phản
ứng

khử).

Viết

nguyên

cả

dạng

để

số

nguyên

tử

của

nguyên

tố

có

số

oxi

hóa thay

đổi

hai

bên

bằng



phải

bằng

số điện

tử
nhận

của

chất

oxi

hóa

(Hay

số

oxi

hóa

tăng

của



số

thích

hợp.

Xong

rồi cộng

vế
với

vế

các

phản

ứng

cho,

phản

ứng

nhận



bằng nhau

thì
thêm

vào

ion

H+

hoặc

ion

OH-

tùy

theo

phản

ứng

được

thực



chất

hoặc

sản

phẩm);

Thêm
OH-

vào

bên

nào

có

bazơ.

Thêm

H2O

phía ngược

lại


Phối

hợp

hệ

số

của

phản

ứng

ion

vừa

được

cân

bằng

xong

với

phản



phản

ứng dạng

ion
trở

lại

thành

dạng

phân

tử).
+

Cân

bằng

các

nguyên

tố

còn

sau

đây

theo

phương

pháp

cân

bằng

ion

-

electron
Thí

dụ

1:
+7

+2 +2

+
3

SO
4

+

H
2
O
Chất

oxi

hóa

Chất

khử
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
18
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
7 +2
2 MnO
4
-
+

5e
-
Mn
2+

(+6)
2MnO
4
-
+

10Fe
2+
2Mn
2+

+ 10Fe
3+
Điện

tích

:2(-1)

+

10(+2)

2(+2)

+

10(+3)
+18 +34
+


5Fe
2
(SO
4
)
3

+

K
2
SO
4

+

8H
2
O
Thí dụ

2 :
+
7

+4

+6



oxi

hóa

Chất

khử
MnO
4
-
+

SO
3
2-
MnO
4
2-
+ SO
4
2-

+
7

+6
2 MnO
4
-


(Phản

ứng

oxi

hóa

)
2MnO
4
-
+ SO
3
2-
2MnO
4
2-
+ SO

2-
Điện

tích

:

2(-1) +


2
+ H
2
O
2KMnO
4
+ K
2
SO
4
+

2KOH 2K
2
MnO
4
+

K
2
SO
4
+

H
2
O
II. Các dạng phản ứng oxi hóa khử phức tạp :
1. Phản ứng oxi hóa khử có hệ số bằng chữ :
- Nguyên tắc: Cần xác định đúng sự tăng giảm số oxi hoá của các nguyên tố


(5x-2y) Fe
3
O
4
+ (46x-18y) HNO
3
→ (15x-6y) Fe(NO
3
)
3
+ N
x
O
y
+(23x-9y) H
2
O
2. Phản ứng có chất hóa học là tổ hợp của hai chất khử :
- Nguyên tắc :
Cách 1 : Viết mọi phương trình biểu diễn sự thay đổi số oxi hoá, chú ý sự ràng buộc
hệ số ở hai vế của phản ứng và ràng buộc hệ số trong cùng phân tử.
Cách 2 : Nếu một phân tử có nhiều nguyên tố thay đổi số oxi hoá có thể xét chuyển
nhóm hoặc toàn bộ phân tử, đồng thời chú ý sự ràng buộc ở vế sau.
Luyện tập: Cân bằng phản ứng sau :
FeS
2
+ O
2
→ Fe

Nguyên tắc :
• Cách 1 : Viết mọi phương trình thay đổi số oxi hoá, đặt ẩn số cho từng nấc tăng, giảm số oxi hoá.
• Cách 2 : Tách ra thành hai hay nhiều phương trình ứng với từng nấc số oxi hóa tăng hay giảm.
• Ví dụ: Cân bằng phản ứng sau:
Al + HNO
3
→ Al(NO
3
)
3
+ NO + N
2
O + H
2
O
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
21
Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
Cách 1:
(3x + 8y) Al
0
- 3e → Al
+3

3 x N
+5
+ 3e → N
+5

3 y 2 N

)
3
+ 3N
2
O + 15H
2
O
(a+8b)Al + (4a+30b) HNO
3
→ (a+8b) Al(NO
3
)
3
+ a NO + 3b N
2
O+(2a+15b) H
2
O
4. Phản ứng không xác định rõ môi trường :
- Nguyên tắc:
• Có thể cân bằng nguyên tố bằng phương pháp đại số hoặc qua trung gian phương trình ion thu gọn.
• Nếu do gom nhiều phản ứng vào, cần phân tích để xác định giai đoạn nào là oxi hóa khử.
Ví dụ:
Al + H
2
O + NaOH → NaAlO
2
+ H
2
Al + H

2
0 (2)
Tổng hợp 2 phương trình trên:
2Al + 2NaOH + 2H
2
O → 2NaAlO
2
+ 3H
2
III. Các bài tập bổ sung :
1. Bài tập 1 :
Cân

bằng

các

phản

ứng

oxi

hóa

khử

sau

đây

+ Mn
2+
+ H
2
O
2) C
n
H
2n

+

1
CHO

+ KMnO
4
+ H
2
SO
4
CH
3
COOH

+

CO
2



1)
3) Ca
3
(PO
4
)
2

+

SiO
2

+

C P
4

+

CO

+

CaSiO
3
4) M
x
O

2
+ NaOH Na
2
CrO
4
+ NaBr + H
2
O
6) Zn +

HNO
3
Zn(NO
3
)
2
+ xNO
2
+ yNO + H
2
O
2. Bài tập 2 :
Cân

bằng

các

phản



KNO
2

+

H
2
SO
4
MnSO
4

+

KNO
3

+

K
2
SO
4

+

H
2
O


:

V
NO

=

1

:

3)
3) Zn +

KNO
3
+ KOH K
2
ZnO
2
+ NH
3
+ H
2
O
4) Cr
2
O
7

bằng

các

phản

ứng

sau

đây

theo

phương

pháp

đại

số:
1
.

Al

+

NO
2

) Fe
2
(SO
4
)
3
+ SO

2
+

H
2
O
3.

FeO +

H
2
SO
4
(đ,

nóng

) Fe
2
(SO
4


MnO
4
-
+ H
+
NO
3
-
+ Mn
2+
+ H
2
O
f.

Fe
x
O
y
+ CO Fe
m
O
n
+ CO
2
4.Bài tập 4 :
Cho m gam bột kim loại kẽm hòa tan hết trong dung dịch HNO3, thu được 13,44 lít hỗn
hợp ba khí là NO
2

A là một kim loại. Hòa tan hoàn toàn 1,43 gam A bằng dung dịch H2SO4 có dư 20%
so với lượng cần, thu được một khí có mùi hắc, một chất không tan có màu vàng nhạt
(có khối lượng 0,192 gam) và dung dịch B (có chứa muối sunfat của A). Cho hấp thụ
lượng khí mùi hắc trên vào 100 ml dung dịch Ca(OH)2 0,03M, thu được 0,24 gam kết
tủa màu trắng.
a. Xác định kim loại A. Cho biết dung dịch H2SO4 đem dùng không có phản ứng với
chất rắn màu vàng.
b. Tính thể tích dung dịch Ba(OH)2 0,1M cần dùng vừa đủ để khi cho tác dụng với
lượng dung dịch B trên thì thu được:
- Lượng kết tủa cực đại
- Lượng kết tủa cực tiểu.
c. Tính khối lượng kết tủa lớn nhất và nhỏ nhất thu được ở câu (b).
Các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
(Na = 23; Mg = 24; Al = 27; K = 39; Ca = 40; Cr = 52; Mn = 55; Fe = 56; Cu = 64; Zn
= 65; Ag = 108; Ba = 137; Hg = 200; Pb = 207; S = 32; O = 16; H = 1)
ĐS: Zn; 284ml; 504ml; 8,7952g; 6,6172g
6. Bài tập 6 :
Cho m gam kali kim loại vào 100 ml dung dịch HCl 0,1M. Sau đó cần thêm tiếp 10
ml dung dịch HBr 0,2M để thu được dung dịch có pH = 7.
a. Tính m.
Nguyễn Văn Cường – Sư Phạm Hóa K07
25