NGUYỄN TẤN TÀI THPT LAI
VUNG I – ĐỒNG THÁP
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 :
− Nghiên cứu cơ sở lý luận về bài tập Hóa học.
− Tóm tắt lý thuyết, phân loại và các phương pháp để cân bằng phản ứng oxi hóa khử
IV. Khách thể và đối tượng nghiên cứu :
− Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học Hóa học ở trường trung học phổ thông
− Đối tượng nghiên cứu: Bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa khử
-
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:
3. Định nghĩa phản ứng oxi hóa khử :
Trang 3
NGUYỄN TẤN TÀI THPT LAI
VUNG I – ĐỒNG THÁP
- 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
Quá trình tách e khỏi chất khử được gọi là sự oxi hoá chất khử:
4. Các phương trình phản ứng oxi hóa khử thường gặp :
Để viết được các phản ứng oxi hóa khử thì chúng ta cần biết một số chất oxi hóa và một
số chất khử thường gặp. Chất oxi hóa sau khi bị khử thì tạo thành chất khử liên hợp (chất khử tương
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
2
O
Kali pemanganat Sắt (II) sunfat Mangan (II) sunfat Sắt (III) sunfat
Thuốc tím
(Chất oxi hóa) (Chất khử)
- KMnO
4
trong môi trường trung tính (H
2
O) thường bị khử thành mangan đioxit (MnO
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 pemanganat Kali sunfit Kali manganat Kali sunfat (Chất oxi hóa)
(Chất khử)
- Hợp chất của crom: K
2
Cr
2
O
7
+6 +2 +3 +3
K
2
Cr
2
O
7
+ 6FeSO
4
+ 7H2SO4 → Cr
2
(SO
4
)
3
+ 3Fe
2
(SO
4
)
3
+ K
2
SO
4
+ 7H
2
O
Kali đicromat Sắt (II) sunfat Crom (III) sunfat Sắt (III) sunfat
(Chất oxi hóa) (Chất khử)
)
+5 +4
- 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
), một số phi kim (C, S, P), một số hợp chất của phi kim có số oxi hóa thấp nhất
hay trung gian (H
2
S, SO
2
, SO
3
2-
, HI), một số hợp chất của kim loại trong đó kim loại
có số oxi hóa trung gian (Fe
2+
, Fe(OH)
2
Thí dụ:
0 +5 +3 +4
).
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-
/H
+
) giống như HNO
3
loãng, nên nó oxi hóa được các kim
loại tạo muối, NO3- bị khử tạo khí NO, đồng thời có sự tạo nước (H
2
O)
Thí dụ:
0 +5 +2 +2
3Cu + 2NO
3
-
+ 8H
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
S)
Thí dụ:
0 +6 +2 +4
Cu + 2H2SO4(đ, nóng) → CuSO
4
+ SO
2
+ 2H
2
O
Đồng Axit sunfuric (đặc, nóng) Đồng (II) sunfat Khí sunfurơ
(Chất khử) (Chất oxi hóa)
Các kim loại mạnh như Mg, Al, Zn không những khử H2SO4 đậm đặc, nóng thành
SO
2
mà còn thành S, H
2
S. H2SO4 đậm đặc nhưng nếu loãng bớt thì sẽ bị khử tạo lưu
huỳnh (S) hay hợp chất của lưu huỳnh có số oxi hóa thấp hơn (H
2
S). Nguyên nhân
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-
Thí dụ:
0 +6 +2 0
Fe + H
2
SO
4
(l) → FeSO
4
+ H
2
0 +6 +3 +4
2Fe + 6H
2
SO
4
(đ, nóng) → Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3SO
2
+ 6H
3
đậm đặc nguội) (bị thụ động hóa, trơ)
- Ion H
+
Ion H
+
của axit thông thường oxi hóa được các kim loại đứng trước H trong dãy
thế điện hóa. Ion H
+
bị khử tạo khí H
2
, còn kim loại bị khử tạo muối tương ứng (ion kim loại).
K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Pt Au
Thí dụ:
Zn + 2HCl → ZnCl
2
+ H
2
0 +1 +2 0
Zn + 2H
+
→ Zn
2+
+ H
2
(Chất khử) (Chất oxi hóa) (Chất oxi hóa) (Chất khử)
Trang 7
3
).
Vậy tổng số phân tử HNO
3
là 36 và tạo thành 18
2
O.
Phương trình cuối cùng:
Trang 8
NGUYỄN TẤN TÀI THPT LAI
VUNG I – ĐỒNG THÁP
Dạng ion:
Chú ý: Đối với những phản ứng tạo nhiều sản phẩm trong đó nguyên tố ở nhiều số oxi hoá
khác nhau, ta có thể viết gộp hoặc viết riêng từng phản ứng đối với từng sản phẩm, sau đó nhân các
phản ứng riêng với hệ số tỷ lệ theo điều kiện đầu bài. Cuối cùng cộng gộp các phản ứng lại.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng:
Giải
Các phản ứng riêng (đã cân bằng theo nguyên tắc trên):
Để có tỷ lệ mol trên, ta nhân phương trình (1) với 9 rồi cộng 2 phương trình lại:
Trang 9
NGUYỄN TẤN TÀI THPT LAI
VUNG I – ĐỒNG THÁP
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
chất,
sản
phẩm
(nếu
đầu
bài
yêu
cầu
bổ
s
ung
phản
ứng
rồi
mới
cân
chất
trong
phản
ứng.
+
Lập
hệ
phương
trình
toán
học
liên
hệ
giữa
các
và
bên
sản
phẩm
bằng
nhau.
Nếu
phản
ứng
ở
dạng
ion
thì
còn
đặt thêm
bằng
nhau.
+
Giải
hệ
phương
trình
toán.
Thường
số
phương
trình
toán
lập
được
ít
bất
cứ
một
hệ
số
nào
đó
bằng
1.
Do
đó
có
số
phương
trình
cả
nghiệm
số tìm
được
với
cùng
một
số
thích
hợp
để
các
hệ
số
đều
+
dCu
2+
+ eNO + fH
2
O
Cu
: a
=
d (1)
N
:
b
=
e
(2)
O
: 3b
=
(5) Chọn
e
=
1
(2)
b
=1 (3)
f
=
2
(4)
c
=
4
(5)
d
b
=
2 c
=
8 d
=
3 e
=
2 f
=
4
Trang 10
NGUYỄN TẤN TÀI THPT LAI
VUNG I – ĐỒNG THÁP
3Cu +
2NO
3
-
+ 8H
xảy
ra
với
đầy
đủ
tác
chất,
sản
phẩm
(nếu
đầu
bài
yêu
cầu
bổ
số
oxi
hóa
thay
đổi.
Nhận
diện
chất
oxi
hóa,
chất
khử.
+
Viết
phản
ứng
viết
nguyên
tử
của
nguyên
tố
có
số
oxi
hóa
thay
đổi,
với
số
oxi
có
số
oxi
hóa
thay
đổi
hai
bên
bằng
nhau.
+
Cân
bằng
số
điện
của
chất
oxi hóa
(Hay
số
oxi
hóa
tăng
của
chất
khử
bằng
số
oxi
hóa
giảm
nhận
điện
tử;
các
hệ
số
cân
bằng
tìm
được;
và
phản
ứng
lúc
đầu
bằng
các
nguyên
tố
còn
lại
(nếu
có)
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
2
(SO
4
)
3
+ 3SO
2
+ 6H
2
0
-
Các
thí
dụ
:
Cân
bằng
các
phản
ứng
sau
+3
KMnO
4
+
FeSO
4
+
H
2
SO
4
MnSO
4
+
Fe
2
(SO
4
)
3
+ K
2
- 2e
-
2Fe (Phản
ứng
oxi
hóa)
(+4)
(+6)
2KMnO
4
+
10FeSO
4
+
H
2
SO
4
2MnSO
4
+3
CH
3
-CH
2
-OH
+
K
2
Cr
2
O
7
+
H
2
SO
4
CH
3
-CHO
+
Cr
2
(SO
- 2e
-
C
(Phản
ứng
oxi
hóa)
+6
+3
2Cr
+ 6e
-
2Cr
(Phản
ứng
khử)
(+12)
(+6)
3CH
3
3
+
K
2
SO
4
+
H
2
O
3CH
3
-CH
2
-OH
+
K
2
Cr
2
O
7
+
3. Phương pháp cân bằng ion – electron :
- Phạm vi áp dụng: Đối với các quá trình xảy ra trong dung dịch, có sự tham gia của môi trường
(H
2
O, dung dịch axit hoặc bazơ tham gia).
- Các nguyên tắc:
Trang 12
NGUYỄN TẤN TÀI THPT LAI
VUNG I – ĐỒNG THÁP
• Nếu phản ứng có axit tham gia: vế nào thừa O phải thêm H
+
để tạo H
2
O và ngược lại.
•Nếu phản ứng có bazơ tham gia: vế nào thừa O phải thêm H
2
O để tạo ra OH
-
- Các bước cân bằng :
+
Viết
phương
trình
phản
ứng
oxi
hóa
của
các
nguyên
tố
có
số
oxi
hóa
thay
đổi.
Nhận
diện
chất oxi
dung
dịch.
(Chất nào
không
phân
ly
được
thành
ion
như
chất
không
tan,
chất
khí,
lại
những
ion
hay
phân
tử
nào
chứa
nguyên
tố
có
số
oxi
hóa
thay
thì
bỏ
đi).
+
Viết
các
phản
ứng
cho,
phản
ứng
nhận
điện
tử
(chính
là
với
số
oxi
hóa
để bên
trên.
Thêm
hệ
số
thích
hợp
để
số
nguyên
tử
điện
tử
cho,
nhận.
Số
điện
tử
cho
của
chất
khử
phải
bằng
số điện
tử
oxi
hóa
giảm
của
chất
oxi
hóa)
bằng
cách
nhân
hệ
số
thích
hợp.
Xong
điện
tích.
Điện
tích
hai
bên
phải
bằng
nhau.
Nếu
không
bằng nhau
thì
thêm
vào
bazơ.
Tổng
quát
thêm
H+
vào
bên
nào
có
axit
(tác
chất
hoặc
sản
phẩm);
tử
H
(cũng
là
cân
bằng
số
nguyên
tử
O).
+
Phối
hợp
hệ
số
sung
hệ
số
thích
hợp
vào
phản
ứng
lúc
đầu
(Chuyển
phản
ứng dạng
ion
trở
phản
ứng
trao
đổi.
- Các th
í
dụ:
Cân
bằng
các
phản
ứng
sau
đây
theo
phương
+
H
2
SO
4
MnSO
4
+
Fe
2
(SO
4
)
3
+
K
2
SO
4
+
H
2
O
+3
5 2Fe
2+
-
2e
-
2Fe
3+
(Phản
ứng
oxi
hóa
)
(
+
4)
(+6)
2MnO
4
-
+
10Fe
2+
2KMnO
4
+
10Fe
2
(SO
4
)
3
+
8H
2
SO
4
2MnSO
4
+
5Fe
2
(SO
4
)
3
KOH K
2
MnO
4
+
K
2
SO
4
+
H
2
O
Chất
oxi
hóa
Chất
khử
MnO
4
-
khử
)
+
4
+
6
SO
3
2-
-
2e
-
SO
4
2-
(Phản
ứng
oxi
hóa
)
2MnO
-
6
2MnO
4
-
+ SO
3
2-
+
2OH
-
2MnO
4
2-
+
SO
4
2
+ H
2
O
2KMnO
4
+ K
2
3
)
3
+ N
x
O
y
+ H
2
0
(5x – 2y) x 3Fe
+8/3
→ 3Fe
3
+ e
1 x x N
+5
+ (5x – 2y)e → xN
+2y/x
(5x-2y) Fe
3
O
4
+ (46x-18y) HNO
3
→ (15x-6y) Fe(NO
3
)
3
+ 2S
+4
11 x 2O
0
+ 4e → 2O
2-
Trang 15
NGUYỄN TẤN TÀI THPT LAI
VUNG I – ĐỒNG THÁP
4 FeS
2
+ 11 O
2
→ 2 Fe
2
O
3
+ 8 SO
2
3. Phản ứng có nguyên tố tăng hoặc giảm số oxi hóa ở nhiều nấc :
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
2
+
(6x+15y) H
2
O
Cách 2: Tách thành 2 phương trình :
a x Al + 4HNO
3
→ Al(NO
3
)
3
+ NO + 2H
2
O
b x 8Al + 30 HNO
3
→ 8Al(NO
3
)
3
+ 3N
2
O + 15H
2
O
(a+8b)Al + (4a+30b) HNO
3
→ (a+8b) Al(NO
3
0
→ Al
+3
+ 3e
3 x 2H
+
+ 2e → H
2
2Al + 6H
2
0 → 2Al(OH)
3
+ H
2
(1)
2Al(OH)
3
+ 2NaOH → 2NaAlO
2
+ 4H
2
0 (2)
Tổng hợp 2 phương trình trên:
2Al + 2NaOH + 2H
2
O → 2NaAlO
2
+ 3H
2
III. Các bài tập bổ sung :
electron
:
1) C
12
H
22
O
11
+
MnO
4
-
+
H
+
CO
2
+ Mn
2+
+ H
2
O
2) C
n
H
2n
O
(
n
CH
3
COOH
:
n
CO
2
=
1
:
1)
3) Ca
3
(PO
4
)
2
+
) M
2
(SO
4
)
n
+
SO
2
+
H
2
O
5) NaCrO
2
+ B
r
2
+ NaOH Na
2
CrO
4
+ NaBr + H
2
O
6) Zn +
pháp
cân
bằng
ion
–
electron
1)
KMnO
4
+
KNO
2
+
H
2
SO
4
MnSO
4
+ NO
+
H
2
O
(
Tỉ
lệ
thể
tích:
:
V
NO
2
:
V
NO
=
1
3+
+ H
2
O
5) Mg + NO
3
-
+ H
+
Mg
2+
+ NH
4
+
+ H
2
O
3. Bài tập 3 :
Cân
bằng
các
phản
ứng
sau
2
O AlO
2
-
+ NH
3
2.
FeS
2
+
H
2
SO
4
(đ,
nóng
) Fe
2
(SO
4
)
3
+ SO
2
+
M
x
O
y
+ HNO
3
M(NO
3
)
n
+ NO + H
2
O
e.
NO
2
-
+
MnO
4
-
+ H
+
NO
3
-
+ Mn
(Zn = 65)
ĐS: 31 Zn + 80 HNO
3
→ 31 Zn(NO
3
)
2
+ 2 NO
2
+ 4 NO + 6 N
2
O + 40 H
2
O
m = 100,75 gam
5. Bài tập 5 :
Trang 18
NGUYỄN TẤN TÀI THPT LAI
VUNG I – ĐỒNG THÁP
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).
4
0,7M
END
Trang 20