Cập nhật nội dung chi tiết về Một Số Phương Pháp Cân Bằng Phản Ứng Oxi Hóa mới nhất trên website Cuocthitainang2010.com. Hy vọng thông tin trong bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu ngoài mong đợi của bạn, chúng tôi sẽ làm việc thường xuyên để cập nhật nội dung mới nhằm giúp bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.
Published on
1. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ Chủ nhật, 17 Tháng 3 2013 09:53 (Tác giả: Vũ Tuấn Ngọc- Tổ tƣởng chuyên môn Hóa- Sinh- Thể dục) Qua giảng dạy nhiều năm tại trƣờng THPT Hồng quang, tôi nhận thấy còn nhiều trở ngại trong vấn đề tiếp thu kiến thức của học sinh về cân bằng phản ứng và đặc biệt là cân bằng phản ứng oxi hóa khử. Qua tham khảo đồng nghiệp, dự giờ thăm lớp tôi đã đúc rút đƣợc một số kinh nghiệm về phƣơng pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử.Xin mạnh dạn đƣợc trình bầy để các đồng nghiệp cùng tham khảo. I. PHƯƠNG PHÁP THĂNG BẰNG ELECTRON DẠNG 1: PHƢƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG CÓ MỘT CHẤT OXI HOÁ VÀ MỘT CHẤT KHỬ Ví dụ 1: Lập phƣơng trình hoá học sau theo phƣơng pháp thăng bằng electron: Fe2O3 + CO Fe + CO2 Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Vận dụng các quy tắc xác định số oxi hoá : Fe+3 2O3 + C+2 O Fe0 + C+4 O2 Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình. Trƣớc khi cân bằng mỗi quá trình để thuận tiện cho các phƣơng trình ta nên dùng một kỹ xảo là cân bằng số nguyên tử thuộc 2 vế phƣơng trình sau đó nhân số lƣợng các nguyên tử với số electron nhƣờng hoặc nhận. 2 Fe+3 + 2x 3e 2 Fe0 C+2 C+4 + 2e Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận
2. 1 2 Fe+3 + 2x 3e 2 Fe0 3 C+2 C+4 + 2e Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phƣơng trình hoá học Fe2O3 + 3CO 2 Fe + 3CO2 Ví dụ 2: Lập phƣơng trình hoá học sau theo phƣơng pháp thăng bằng electron: MnO2 + HCl MnCl2 + Cl2 + H2O Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Vận dụng các quy tắc xác định số oxi hoá : Mn+4 O2 + HCl-1 Mn+2 Cl2 + Cl0 2 + H2O Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình. Mn+4 + 2e Mn+2 2 Cl-1 Cl2 + 2e Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận 1 Mn+4 + 2e Mn+2 1 2 Cl-1 Cl2 + 2e Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phƣơng trình hoá học MnO2 + 4 HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O Ví dụ 3: Lập phƣơng trình hoá học sau theo phƣơng pháp thăng bằng electron: Fe3 O4 + HNO3 loãng Fe(NO3)3 + NO + H2O Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Fe3 +8/3 O4 + HN+5 O3 loãng Fe+3 (NO3)3 + N+2 O + H2O Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.
3. Điền trƣớc Fe+8/3 và Fe+3 hệ số 3 trƣớc khi cân bằng mỗi quá trình. 3Fe+8/3 + 3x(3- 8/3) e 3 Fe+3 N+5 N+2 + 3e Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận 3 3Fe+8/3 + 3x(3- 8/3) e 3 Fe+3 1 N+5 N+2 + 3e Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phƣơng trình hoá học 3Fe3 O4 + 28HNO3 loãng 9 Fe(NO3)3 + NO + 14 H2O Ví dụ 4 : Lập phƣơng trình hoá học sau theo phƣơng pháp thăng bằng electron: FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Fe+2 SO4 + K2Cr+6 2O7 + H2SO4 Fe+3 2(SO4)3 + K2SO4 + Cr+3 2(SO4)3 + H2O Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình. Điền trƣớc Fe+2 và Fe+3 hệ số 2. Điền trƣớc Cr+6 và Cr+3 hệ số 2 trƣớc khi cân bằng mỗi quá trình. 2Fe +2 + 2 x 1e 2 Fe+3 2Cr+6 2Cr+3 + 2x3e Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận 3 2Fe +2 2 Fe+3 + 2 x 1e 1 2 Cr+6 + 2x3e 2Cr+3 Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phƣơng trình hoá học 6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7 H2SO4 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O
4. Ví dụ 5:Lập phƣơng trình hoá học sau theo phƣơng pháp thăng bằng electron: Al + Fe3O4 Al2O3 + Fe Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Al0 + Fe3 +8/3 O4 Al2 +3 O3 + Fe0 Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình. Điền trƣớc Fe+8/3 và Fe0 hệ số 3. Điền trƣớc Al0 và Al+3 hệ số 2 trƣớc khi cân bằng mỗi quá trình. 3Fe +8/3 + 3 x 8/3e 3 Fe0 2 Al0 2Al+3 + 2x3e Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận 3 3Fe +8/3 + 3 x 8/3e 3 Fe0 4 2 Al0 2Al+3 + 2x3e Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phƣơng trình hoá học 8 Al + 3Fe3O4 4Al2O3 + 9Fe Ví dụ 6:Lập phƣơng trình hoá học sau theo phƣơng pháp thăng bằng electron: Fe(OH)2 + O2 + H2O Fe(OH)3 Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Fe+2 (OH)2 + O0 2 + H2O Fe+3 (O-2 H)3 Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình. Điền trƣớc O-2 hệ số 2. trƣớc khi cân bằng mỗi quá trình. Fe +2 Fe+3 + 1e O0 2 + 2x2e 2O- 2
5. Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận 4 Fe +2 Fe+3 + 1e 1 O0 2 + 2x2e 2O- 2 Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phƣơng trình hoá học 4 Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O 4 Fe(OH)3 Ví dụ 7:Lập phƣơng trình hoá học sau theo phƣơng pháp thăng bằng electron: KClO4 + Al KCl + Al2O3 Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. KCl+7 O4 + Al0 KCl-1 + Al+3 2O3 Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình. Điền trƣớc Al0 và Al+3 hệ số 2. trƣớc khi cân bằng mỗi quá trình. 2Al 0 2Al+3 + 2x3e Cl+7 + 8e Cl- Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận 4 2Al 0 2Al+3 + 2x3e 3 Cl+7 + 8e Cl- Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phƣơng trình hoá học 3 KCl+7 O4 + 8 Al0 3 KCl-1 + 4 Al+3 2O3 Nhƣ vậy cân bằng số nguyên tử bằng số ion hoặc số ion bằng số ion trƣớc khi cân bằng các quá trình oxi hoá và quá trình khử giúp ngƣời làm thuận tiện hơn rất nhiều lần, cho kết quả nhanh hơn và đỡ phức tạp hơn. DẠNG 2: PHƢƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG TỰ OXI HOÁ VÀ TỰ KHỬ
6. Ví dụ 1:Lập phƣơng trình hoá học sau theo phƣơng pháp thăng bằng electron: Cl2 + NaOH NaCl + NaClO + H2O Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Cl0 2 + NaOH NaCl-1 + NaCl+1 O + H2O Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình. Điền trƣớc Cl- và Cl+ của các quá trình hệ số 2 trƣớc khi cân bằng. Cl0 2 + 2x1e 2Cl- Cl0 2 2Cl+ + 2x 1e Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận 1 Cl0 2 + 2x1e 2Cl- 1 Cl0 2 2Cl+ + 2x 1e Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phƣơng trình hoá học 2 Cl2 + 4 NaOH 2 NaCl + 2 NaClO + 2 H2O Rút gọn các hệ số để thu được phương trình với hệ số tối giản Cl2 + 2 NaOH NaCl + NaClO + H2O Ví dụ 2:Lập phƣơng trình hoá học sau theo phƣơng pháp thăng bằng electron: Cl2 + NaOH NaCl + NaClO3 + H2O Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Cl0 2 + NaOH NaCl-1 + NaCl+5 O3 + H2O Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình. Điền trƣớc Cl- và Cl+5 của các quá trình hệ số 2 trƣớc khi cân bằng. Cl0 2 + 2x1e 2Cl-
7. Cl0 2 2Cl+5 + 2x 5e Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận 5 Cl0 2 + 2x1e 2Cl- 1 Cl0 2 2Cl+5 + 2x 5e Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phƣơng trình hoá học 6 Cl2 + 12 NaOH 10 NaCl + 2NaClO3 + 6 H2O Rút gọn các hệ số để thu được phương trình với hệ số tối giản 3 Cl2 + 6 NaOH 5 NaCl + NaClO + 3H2O DẠNG 3 : PHƢƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG CÓ MỘT CHẤT OXI HOÁ VÀ HAI CHẤT KHỬ Ví dụ 1:Lập phƣơng trình hoá học sau theo phƣơng pháp thăng bằng electron: FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2 Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Fe+2 S-1 2 + O0 2 Fe+3 2O-2 3 + S+4 O-2 2 Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình. Trƣớc tiên ta viết các quá trình oxi hoá, tổng hợp các quá trình oxi hoá sao cho là số nguyên lần chất khử. Thêm hệ số 2 vào trƣớc Fe+2 và Fe+3 , thêm hệ số 4 vào trƣớc S-2 và S+4 để đƣợc số nguyên lần FeS2 Quá trình oxi hoá: 2Fe+2 2 Fe+3 + 2x1e 4S-1 4 S+4 + 4x 5e 2 FeS2 2 Fe+3 + 4 S+4 + 22e Sau đó cân bằng quá trình khử:
8. Điền hệ số 2 vào trƣớc O-2 : O0 2 + 2x 2e 2 O-2 Tổng hợp 2 quá trình oxi hoá và quá trình khử: 2 FeS2 2 Fe+3 + 4 S+4 + 22e O0 2 + 2x 2e 2 O-2 Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận 2 2 FeS2 2 Fe+3 + 4 S+4 + 22e 11 O0 2 + 2x 2e 2 O-2 Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phƣơng trình hoá học 4 FeS2 + 11 O2 2Fe2O3 + 8 SO2 Ví dụ 2:Lập phƣơng trình hoá học sau theo phƣơng pháp thăng bằng electron: Fe S2 + HNO3 Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2 + H2O Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Fe+2 S-1 2 + HN+5 O3 Fe+3 (NO3)3 + H2S+6 O4 + N+4 O2 + H2O Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình. Trƣớc tiên ta viết các quá trình oxi hoá, tổng hợp các quá trình oxi hoá sao cho là số nguyên lần chất khử. Thêm hệ số 2 vào trƣớc S-1 và S+6 ,để đƣợc số nguyên lần FeS2 Quá trình oxi hoá: Fe+2 Fe+3 + 1e 2S-1 2 S+6 + 2x 7e FeS2 Fe+3 + 2 S+4 + 15e Sau đó cân bằng quá trình khử: N+5 + 1e N+4
9. Tổng hợp 2 quá trình oxi hoá và quá trình khử: FeS2 Fe+3 + 2 S+4 + 15e N+5 + 1e N+4 Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận 1 FeS2 Fe+3 + 2 S+4 + 15e 15 N+5 + 1e N+4 Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phƣơng trình hoá học Fe S2 + 18 HNO3 Fe(NO3)3 + 2 H2SO4 + 15 NO2 + 7 H2O DẠNG 4 : PHƢƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG CÓ HAI CHẤT OXI HOÁ VÀ MỘT CHẤT KHỬ Ví dụ 1: Lập phƣơng trình hoá học sau theo phƣơng pháp thăng bằng electron: Fe + HNO3 Fe(NO3)3 + NO + NO2 + H2O ( tỉ lệ NO:NO2=1:2) Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Fe0 + HN+5 O3 Fe+3 (NO3)3 + N+2 O + N+4 O2 + H2O Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình. Trƣớc tiên ta viết các quá trình khử, tổng hợp các quá trình khử sao cho đúng tỉ lệ với yêu cầu đề bài. Thêm hệ số 2 vào trƣớc N+4 Quá trình Khử: N+5 + 3e N+2 2N+5 + 2x 1e 2 N+4 3N+5 + 5e N+2 + 2 N+4 Sau đó cân bằng quá trình oxi hoá : Fe0 Fe+3 + 3e
10. Tổng hợp 2 quá trình oxi hoá và quá trình khử: 3N+5 + 5e N+2 + 2 N+4 Fe0 Fe+3 + 3e Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho tổng số electron cho chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận 3 3N+5 + 5e N+2 + 2 N+4 5 Fe0 Fe+3 + 3e Bước 4: Đặt hệ số của các oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Hoàn thành phƣơng trình hoá học 5Fe + 24 HNO3 5Fe(NO3)3 +3NO + 6NO2 + 12H2O ( tỉ lệ NO:NO2=1:2) II.LẬP PHƯƠNG TRÌNH HOÁ HỌC CỦA PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ THEO PHƯƠNG PHÁP TĂNG GIẢM SỐ OXI HOÁ Kiến thức cơ bản của phƣơng pháp này dựa trên nguyên tắc: – Trong một phản ứng oxi hoá khử, tổng số các số oxi hoá tăng bằng tổng số oxi hoá giảm. – Chất có số oxi tăng là chất khử, chất có số oxi hoá giảm là chất oxi hoá. Ví dụ 1: Lập phƣơng trình hoá học của phản ứng sau: FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2 – Xác định số oxi hoá của các nguyên tố thay đổi. Fe+2 S-1 2 + O0 2 Fe+3 2O-2 3 + S+4 O-2 2 – Tìm tổng số oxi hoá tăng và tổng số oxi hoá giảm. Trong phân tử FeS2: + Số oxi hoá của nguyên tố Fe tăng là: +1 + Số oxi hoá của nguyên tố S tăng là: +5×2 = +10 – Tìm hệ số tƣơng ứng cho các chất.
11. Vậy tổng số oxi hoá tăng là: +11 x 4 Trong phân tử O2 số oxi hoá của O giảm : -2×2 = -4 x 11 Vậy phƣơng trình hoá học của phản ứng đƣợc viết là: 4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 SO2 Ví dụ 2: Lập phƣơng trình hoá học của phản ứng sau: Fe S2 + HNO3 Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2 + H2O – Xác định số oxi hoá của các nguyên tố thay đổi. Fe+2 S-1 2 + HN+5 O3 Fe+3 (NO3)3 + H2S+6 O4 + N+4 O2 + H2O – Tìm tổng số oxi hoá tăng và tổng số oxi hoá giảm. Trong phân tử FeS2: + Số oxi hoá của nguyên tố Fe tăng là: +1 + Số oxi hoá của nguyên tố S tăng là: +7×2 = +14 – Tìm hệ số tƣơng ứng cho các chất. Vậy tổng số oxi hoá tăng là: +15 x 1 số oxi hoá của nguyên tố N giảm : -1 x 15 Vậy phƣơng trình hoá học của phản ứng đƣợc viết là: Fe S2 + 18 HNO3 Fe(NO3)3 + 2 H2SO4 + 15 NO2 + 7 H2O Ví dụ 3: lập phƣơng trình hoá học của phản ứng sau: Fe + HNO3 Fe(NO3)3 + NO + NO2 + H2O ( tỉ lệ NO:NO2=1:2) – Xác định số oxi hoá của các nguyên tố thay đổi. Fe0 + HN+5 O3 Fe+3 (NO3)3 + N+2 O + N+4 O2 + H2O – Tìm tổng số oxi hoá tăng và tổng số oxi hoá giảm và hệ số tƣơng ứng cho các chất là: + Số oxi hoá của nguyên tố N giảm là: -3+(-1×2) = -5 x 3
12. + Số oxi hoá của nguyên tố Fe tăng là: +3 x 5 Vậy phƣơng trình hoá học của phản ứng đƣợc viết là: 5Fe + 24 HNO3 5Fe(NO3)3+3NO + 6NO2 + 12H2O ( tỉ lệ NO:NO2=1:2) III. CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ THEO PHƯƠNG PHÁP GÁN SỐ OXI HOÁ. – Nhƣợc điểm của phƣơng pháp này có phạm vi áp dụng hẹp và không mô tả đƣợc đúng bản chất của phản ứng. – ƣu điểm của phƣơng pháp là tìm ra hệ số cân bằng phản ứng nhanh, vì vậy chỉ nên áp dụng ở mức độ nhất định. Nguyên tắc: trong một phản ứng có 2 tác nhân khử khác nhau cùng trong một hợp chất thì coi một tác nhân khử có số oxi hoá không đổi để biến 2 tác nhân khử thành 1 tác nhân khử và khi đó ta đã quy về dạng bài có một chất khử và một chất oxi hoá. Ví dụ : Cân bằng phản ứng oxi hoá khử sau: FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2 Bình thƣờng ta phải xác định chính xác số oxi hoá thay đổi nhƣ sau: Fe+2 S-1 2 + O0 2 Fe+3 2O-2 3 + S+4 O-2 2 Nhƣ vậy ta thấy trong phản ứng có 2 chất khử và một chất oxi hoá. Để áp dụng phƣơng pháp này thì một trong hai chất khử có số oxi hoá không đổi. Trƣờng hợp 1: coi số oxi hoá của nguyên tố S không đổi ( nghĩa là trƣớc và sau phản ứng đều có mức oxi hoá là +4) thì các nguyên tố còn lại trong phản ứng đó đƣợc xác định lại nhƣ sau: Fe -8 S+4 2 + O0 2 Fe+3 2O-2 3 + S+4 O-2 2 Nhƣ vậy nói về bản chất thực của phản ứng là không đúng ( thực tế nguyên tố Fe không có mức oxi hoá là -8 nhƣng trong trƣờng hợp này tạm thời nhận mức oxi hoá -8) và nếu nhƣ vậy ta đã quy về phản ứng có một chất oxi hoá và một chất khử. 2 2 Fe-8 2 Fe+3 + 2x 11e 11 O2 + 2x 2e 2O-2 Phƣơng trình hoá học là:
13. 4 FeS2 + 11O2 2 Fe2O3 + 8 SO2 Trƣờng hợp 2: coi số oxi hoá của nguyên tố Fe không đổi. ( nghĩa là trƣớc phản ứng và sau phản ứng là +3) thì các nguyên tố còn lại đƣợc xác định nhƣ sau: Fe+3 S-3/2 2 + O0 2 Fe+3 2O-2 3 + S+4 O-2 2 Nhƣ vậy nói về bản chất thực của phản ứng là không đúng ( thực tế nguyên tố S không có mức oxi hoá là -3/2 nhƣng trong trƣờng hợp này tạm thời nhận mức oxi hoá -3/2) và nếu nhƣ vậy ta đã quy về phản ứng có một chất oxi hoá và một chất khử. 4 2 S-3/2 2 S+4 + 2( 4+3/2)e 11 O2 + 2x2e 2 O-2 Phƣơng trình hoá học là: 4 FeS2 + 11O2 2 Fe2O3 + 8 SO2 Nhƣ vậy trong cả 2 trƣờng hợp đều cho kết quả nhƣ nhau. Phƣơng pháp này cân bằng nhanh nhƣng về bản chất của phản ứng thì không đúng. IV.CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ THEO PHƯƠNG PHÁP ĐẠI SỐ. Ƣu điểm: phƣơng pháp này áp dụng cho các phản ứng oxi hoá khử phức tạp trong đó có nhiều chất oxi hoá và có nhiều chất khử. Nhƣợc điểm: Phƣơng pháp này phải giải hệ phƣơng trình với nhiều ẩn số. Về bản chất không mô tả đƣợc bản chất của phản ứng. Ví dụ: Có phƣơng trình phản ứng oxi hoá khử sau: FeCu2S2 + O2 Fe2O3 + CuO + SO2 Để áp dụng phƣơng pháp đại số ta đặt hệ số của FeCu2S2 là a, O2 là b, Fe2O3 là c, CuO là d, SO2 là e. Ta có các phƣơng trình đại số sau: a FeCu2S2 + b O2 c Fe2O3 + d CuO + e SO2 Tính theo Fe: ta có phƣơng trình a = 2c (1) Tính theo Cu: ta có phƣơng trình
Các Phương Pháp Cân Bằng Phản Ứng Oxi Hóa Khử
CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ
III CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ Nguyên tắc chung để cân bằng phản ứng oxi hóa khử là số điện tử cho của chất khử phải bằng số điện tử nhận của chất oxi hóa hay số oxi hóa tăng của chất khử phải bằng số oxi hóa giảm của chất oxi hóa. III.1. PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG ĐIỆN TỬ (THĂNG BẰNG ELECTRON) Thực hiện các giai đoạn: + Viết phương trình phản ứng xảy ra với đầy đủ tác chất, sản phẩm (nếu đầu bài yêu cầu bổ sung phản ứng, rồi mới cân bằng). + Tính số oxi hóa của nguyên tố có số oxi hóa thay đổi. Nhận diện chất oxi hóa, chất khử. + Viết phản ứng cho, phản ứng nhận điện tử (Phản ứng oxi hóa, phản ứng khử). Chỉ cần viết nguyên tử của nguyên tố có số oxi hóa thay đổi, với số oxi hóa được để bên trên. Thêm hệ số thích hợp để số nguyên tử của nguyên tố có số oxi hóa thay đổi hai bên bằng nhau. + Cân bằng số điện tử cho, nhận. Số điện tử cho của chất khử bằng số điện tử nhận của chất oxi hóa (Hay số oxi hóa tăng của chất khử bằng số oxi hóa giảm của chất oxi hóa) bằng cách thêm hệ số thích hợp. + Phối hợp các phản ứng cho, nhận điện tử; các hệ số cân bằng tìm được; và phản ứng lúc đầu để bổ sung hệ số thích hợp vào phản ứng lúc đầu. + Cuối cùng cân bằng các nguyên tố còn lại (nếu có) như phản ứng trao đổi. Các thí dụ: Cân bằng các phản ứng sau đây theo phương pháp cân bằng điện tử. Thí dụ 1 +7 +2 +2 +3 KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O Chất oxi hóa Chất khử +7 +2 2 Mn +5e- Mn (phản ứng khử) +2 +3 5 2Fe -2e- 2Fe (Phản ứng oxi hóa) (+4) (+6) 2KMnO4 + 10FeSO4 + H2SO4 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 22 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O Thí dụ 2: +8/3 +5 +3 +2 Fe3O4 + HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O Chất khử Chất oxi hóa +8/3 +3 3 3Fe – e- 3Fe (Phản ứng oxi hóa) (+8) (+9) +5 +2 N + 3e- N (Phản ứng khử) 3Fe3O4 + HNO3 9Fe(NO3)3 + NO + H2O 3Fe3O4 + 28HNO3 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O [ Trong 28 phân tử HNO3 của tác chất, chỉ có 1 phân tử là chất oxi hóa thật sự, còn 27 phân tử tham gia trao đổi (tạo môi trường axit, tạo muối nitrat) ] Thí dụ 3: +2 -1 0 +3 -2 +4 -2 FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2 Chất khử Chất oxi hóa Pirit sắt, Sắt (II) pesunfua +2 +3 2Fe -2e- 2Fe (Phản ứng oxi hóa) (+4) (+6) 2 -22e-1 +4 4S – 20e- 4S (Phản ứng oxi hóa) (-4) (+16) 0 -2 11 O 2 + 4e- 2O (Phản ứng khử) (0) (-4) 4FeS2 + 11O2 t0 2Fe2O3 + 8SO2 Thí dụ 4: +2y/x +5 +3 +2 FexOy + HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O Chất khử ⇐ Chất oxi hóa +2y/x +3 3 xFe – (3x-2y)e- xFe (Phản ứng oxi hóa) (+2y) (+3x) +5 +2 (3x-2y) N +3e- N (Phản ứng khử) 23 3FexOy + …
Bài Tập Cân Bằng Phương Trình Phản Ứng Oxi Hóa Khử
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
1. Quy tắc xác định số Oxi hóa trong phản ứng Oxi hóa khử.
– Số oxi hóa của H là +1 (trừ các hợp chất của H với kim loại như NaH, CaH 2, thì H có số oxi hóa 1).
– Số oxi hóa của O là 2 (trừ một số trường hợp như H 2O 2, F 2 O, oxi có số oxi hóa lần lượt là : 1, +2).
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.
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.
– 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 Fe 3+.
– 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.
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:
Lập PTHH của phản ứng P cháy trong O 2 tạo thành P 2O 5 theo phương trình:
* Bước 1: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố trong phản ứng để tìm chất oxi hoá và chất 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.
* Bước 1: Xác định số 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
II. Bài tập cân bằng phương trình phản ứng Oxi hóa khử bằng phương pháp thăng bằng electron
– 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.
*Lập phương trình phản ứng oxi hóa – khử sau đây theo phương pháp thăng bằng electron:
a) Ta có PTHH:
– Thực hiện các bước cân bằng PTHH bằng phương pháp thăng bằng electron.
b) Ta có PTHH:
– Thực hiện cân bằng bằng phương pháp electron.
c) Ta có PTHH:
– Phương trình hoá học sau khi cân bằng như sau:
– Ta xác định sự thay đổi số oxi hóa, và thăng bằng số electron
– Ta được phương trình sau khi cân bằng như sau:
– Ta được phương trình sau khi cân bằng như sau:
Bài 3: Cân bằng các phản ứng Oxi hóa – Khử sau:
* Bài 4: Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử sau:
* Bài 5: Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử sau:
* Bài 6: Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử:
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!
Phản Ứng Oxi Hóa Khử
Published on
Phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng hóa học trong đó có sự trao đổi electron giữa các nguyên tử của các chất tham gia pư do đó làm biếnđổi số oxi hoá của chúng
1. PHẢN ỨNG OXI HOÁ – KHỬ VÀ ĐIỆN HOÁ HỌCI. Khái niệm về pư oxi hoá – khử. Cân bằng pư oxi hoá – khử1. Định nghĩa Ta có thể chia các phản ứng hóa học làm hai loại: phản ứng có sự trao đổielectron giữa các nguyên tử, và phản ứng không có sự traođổi electron giữa cácnguyên tử * Phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng hóa học trong đó có sự trao đổielectron giữa các nguyên tử của các chất tham gia pư do đó làm biếnđổi số oxihoá của chúng Số oxi hoá là điện tích của một nguyên tử trong phân tử nếu giả thiết rằng cácliên kết hoá học trong phân tử đó hoặc là liên kết cộng hoá trị không phân cực(khi hai nguyên tử liên kết có độ âm điện bằng nhau VD: đơn chất) hoặc là liênkết ion (khi hai nguyên tử liên kết có độ âm điện khác nhau VD: hợp chất).2. Quy tắc tính số oxi hoá + Tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử trong một phân tử bằng 0. + Tổng đại số số oxi hoá của các nguyên tử trong một ion bằng điện tíchcủa ion đó. + Trong hợp chất thường số oxi hoá của hiđro là + 1; của oxi là – 2, củakim loại là điện tích của ion đơn nguyên tử của kim loại đó… Dựa vào sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tử trong PƯOK mà ta xácđịnh được sự cho, nhận electron. 0 +2 +2 0 Ví dụ: Zn + Cu SO 4 → Zn SO 4 + Cu (1) 0 +2 Zn → Zn + 2e (2) +2 0 Cu + 2e → Cu (3) + Chất khử (Kh1) là chất nhường e (hay chất tăng số oxi hoá, chất bị oxihoá) chuyển thành dạng oxi hoá liên hợp (Ox1) (hay sản phẩm bị oxi hoá). Sự nhường e (2) (hay sự tăng số oxi hoá) gọi là sự oxi hoá + Chất oxi hoá (Ox2) là chất nhận e (hay chất giảm số oxi hoá, chất bị khử)chuyển thành dạng khử liên hợp (Kh2) (hay sản phẩm bị khử). Sự nhận e (3) (hay sự giảm số oxi hoá) gọi là sự khử. Từ đó ta có thể hiểu PƯOK đơn giản như sau:
2. Sự oxi hoá : Kh1 → Ox1 + ne (4) Sự khử: Ox2 + ne → Kh2 (5) PT PƯOK Kh1 + Ox2 → Ox1 + Kh2 (6) Như vậy Ox1 và Kh1 hay Ox2 và Kh2 tạo những cặp oxi hoá – khử được kíhiệu là Ox/ Kh Ví dụ : Cu2+/ Cu ; Zn2+ / Zn ; Cl2 / 2Cl- ….. + Lợi ích của số oxi hoá: Đặc trưng cho pư oxi hoá – khử Mọi sự giảm số oxi hoá là sự khử + Thang số oxi hoá: Trên cùng một thang các số oxi hoá, người ta biểudiễn các trạng tháI oxi hoá khác nhau của cùng một nguyên tố + Tiên đoán những thuộc tính hoá học: Các thang số oxi hoá cho phépliên hệ số electron trao đổi với biến thiên số oxi hoá Một pư, trong đó sự oxi hoá và khử xảy ra đồng thời trên cùng mộtnguyên tố, gọi là pư dị liVD: Nước oxi già dị li thành nước và oxiH2O2 1/2 H2O2 + H2O2O-1 → O0 + O-21.3.2. Các phương pháp lập PTHH của PƯOK. + Thông thường lập PTHH của PƯOK ta thực hiện hai bước : Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng : Các chất phản ứng → các chất tạo thành. Bước 2: Chọn hệ số thích hợp đặt trước công thức hoá học của mỗi chấttrong sơ đồ phản ứng thể hiện sự bảo toàn nguyên tử mỗi nguyên tố hoá họctrong PƯHH. Bước này gọi là cân bằng phản ứng + Có 4 phương pháp lập phương trình PƯOK được đề cập đến trongchương trình hoá học phổ thông. Phương pháp Đại số (PPĐS) + Là phương pháp được áp dụng ở cấp THCS, khi học sinh chưa nghiêncứu về số oxi hoá. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc tổng số mol nguyên tửcủa mỗi nguyên tố hoá học không thay đổi trong PƯHH. Ví dụ: Lập PTHH của phản ứng có sơ đồ : t0 Fe3O4 + CO Fe + CO2
3. Bước 1: Đặt hệ số là các ẩn số a Fe3O4 + b CO → c Fe + d CO2 Bước 2: Thiết lập các phương trình bảo toàn nguyên tử của các nguyên tốhoá học. nguyên tố sắt : 3a = c (I) nguyên tố cacbon : b = d (II) nguyên tốt oxi : 4a + b = 2d (III) Bước 3: giải hệ phương trình đại số vừa thiết lập ở bước (2) tìm tỉ lệ a : b : c : d tối giản và nguyên. Từ đó chọn được hệ số thích hợp thế (II) vào(III) → 4a + d = 2d ⇔ 4a = d . (IV), (I), (II), (IV) → a: b : c : d = 1: 4 : 3 : 4. Bước 4: Viết hệ số vừa chọn vào trước CTHH trong PT Fe3O4 + 4 CO → 3 Fe + 4 CO2 Nhận xét: PPĐS là phương pháp thiết lập PƯHH chung, có thể áp dụngcho sơ đồ phản ứng hoá học bất kì, không phụ thuộc việc tính số oxi hoá. Trongmột số trường hợp, phương pháp này cho phép thiết lập PƯOK rất nhanh. Ví dụ:lập PTHH có sơ đồ sau: KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O. Nhận thấy Oxi chỉ có trong KMnO 4 (vế trái) và trong H2O (vế phải) có đơnchất Cl2 (vế phải) dùng PPĐS: cân bằng oxi → cân bằng H, K, Mn → cân bằng Cl 5sau cùng, ta được : KMnO4 + 8HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + 4H2O. 2→ Nhân cả 2 vế của PTHH trên với 2 ta được 2KMnO4 + 8HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O. + Trong một số PƯOK phức tạp phương pháp này trở nên phức tạp do cóquá nhiều ẩn hoặc có quá nhiều phương trình đồng thời chỉ áp dụng đượcphương pháp này khi đã biết rõ sơ đồ phản ứng. Phương pháp thăng bằng electron (PPTBe) Phương pháp này dựa trên nguyên tắc: Tổng số electron do chất khửnhường phải đúng bằng tổng số electron mà chất oxi hoá nhận (ne cho = ne nhận)Ví dụ: Lập PTHH của PƯOK có sơ đồ sau: FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố có số oxi hoá thay đổi.
4. +2 +3 +3 +2 Fe O + H N O3 → Fe( NO 3 ) 3 + N O + H 2 O Bước 2: Viết quá trình oxi hoá, quá trình khử và cân bằng mỗi quá trình. Fe2+ → Fe+3 + 1e (1) ( quá trình oxi hoá) N+5 + 3 e → N+2 (2) ( quá trình khử). Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho : ne cho = ne nhận Hệ số của (1) là (3) ; Hệ số của (2) là 1. Bước 4: Đặt hệ số vừa chọn vào CTHH tương ứng, hoàn thành PTHH 3 FeO + 10 HNO3 → 3 Fe(NO3)3 + NO + 5 H2O Hệ số của N+5 trong HNO3 bằng tổng N+5 và N+2 ở vế trái được hiểu làtrong 10 N+5, chỉ có 1 N+5 đóng vai trò chất oxi hoá, còn 9 N+5 đóng vai trò tạomôi trường. Nhận xét PPTBe không những thiết lập được mọi PƯOK bất kì một cáchkhoa học mà còn chỉ rõ chất oxi hoá, sự khử; chất khử, sự oxi hoá . Từ PPTBe, ta còn ứng dụng trong giải các bài tập có đồng thời nhiềuPƯOK trên cơ sở sự bảo toàn electron. Tuy nhiên PPTBe không phân tích rõ bản chất của PƯOK trong dd chấtđiện li. Phương pháp thăng bằng ion – electron (PPTBIe) Phương pháp này cũng dựa trên nguyên tắc: Tổng số e chất khử nhường = Tổng số e chất oxi hoá nhận. Ví dụ: Lập PTHH của PƯOK có sơ đồ: NO2− + MnO4 + H + → NO3− + Mn 2 + ……. − Bước 1: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. +3 +7 +5 N O2 + Mn O4 + H + → N O3− + Mn+ 2 − − Bước 2: Viết quá trình oxi hoá, quá trình khử và cân bằng mỗi quá trình,theo nguyên tắc. + Viết đúng dạng tồn tại trong dd của chất oxi hoá, chất khử, sản phẩm bịkhử và bị oxi hoá + Xét đến sự tham gia của chất tạo môi trường bằng cách: thêm vào nửaphương trình khử hoặc nửa phương trình oxi hoá như sau: Thêm vào vế Thêm vào vế dư oxi thiếu oxi
5. môi trường axit hoặc sinh ra axit H+ H2O môi trường bazơ hoặc sinh ra bazơ H2O OH- Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho ne cho = ne nhận sau đó cộng 2 quátrình oxi hoá và khử ta được PT ion của phản ứng đã cho. +3 +5 5 N O2 + H 2O → N O3− + 2e + 2 H + − +7 2 Mn O4 + 8 H + + 5e → Mn 2 + + 4 H 2O − 5 NO2 + 2 MnO4 + 6 H + → 5 NO3− + 2 Mn 2 + + 3H 2O − − Nhận xét: Đây là phương pháp khoa học nhất để lập PTHH của PƯOKxảy ra trong dd chất điện li. Phương pháp này phân tích rõ: + Chất oxi hoá – sự khử ; chất khử – sự oxi hoá + Vai trò của môi trường trong PƯOK + Bản chất của PƯOK trong dd chất điện li.VD:II. Pin Galvani và sức điện động. Pt Nernst. + Khi PUOK tự xảy ra trong một dụng cụ đặc biệt có tên gọi là Pin Daniel- Jacobi có cấu tạo như hình 1, thì sinh ra dòng điện. Hoạt động của Pin Daniel -Jacobi + Tại bề mặt thanh kẽmcó quá trình oxi hoá: Zn → Zn2+ + 2e (1) + Tại bề mặt thanhđồng có quá trình khử: Cu2+ + 2e → Cu (2)
6. Nhờ điện kế xác định được dòng e theo dây dẫn đi từ thanh kẽm (anot)sang thanh đồng (catot) tạo ra dòng điện hoá học (ở mạch ngoài). Quá trình (1)xảy ra làm dd ZnSO4 tăng nồng độ Zn2+; quá trình (2) xảy ra làm dd CuSO4giảm nồng độ Cu2+. Điện tích trong hệ vẫn cân bằng nhờ sự chuyển dịch củadòng ion ở “mạch trong” theo sơ đồ: Zn2+ Cầu muối SO42- dd ZnSO4 NH4 NO3 dd CuSO4 – + NO 3 NH 4 Dòng electron có thể tự chuyển dịch từ cực kẽm sang cực đồng chứng tỏcó sự chênh lệch điện thế gây ra bởi khả năng oxi hoá khử khác nhau của 2 cặpoxi hoá khử tại 2 điện cực Zn2+/ Zn và Cu2+/ Cu. Rõ ràng cực đồng có điện thế dương hơn cực kẽm nên cực đồng có dấudương, cực kẽm có dấu âm. * Điện cực : Gồm một cặp oxi hoá – khử: – Điện cực loại I: Là điện cực gồm một thanh kim loại M nhúng trong ddMn+ (muối của M). Ví dụ : thanh kẽm nhúng trong dd ZnSO4 ta có điện cựcZn2+/Zn. – Điện cực loại II: Là điện cực gồm một thanh kim loại M được phủ mộthợp chất ít tan của M (muối hay hiđroxit) nhúng vào dd chất điện li có chứaanion của hợp chất ít tan đó. Ví dụ: điện cực calomen: Cl- / Hg2Cl2/ Hg. – Điện cực loại III: Gồm một thanh kim loại trơ (Pt hoặc Au) hay thanhthan chì nhúng trong dd chứa cả dạng oxi hoá và dạng khử của cặp oxi hoá khử.Ví dụ: (Pt) Fe3+/ Fe2+. – Điện cực Hiđro tiêu chuẩn: Một thanh platin phủ bột min platin trên bềmặt (để hấp phụ H2 và xúc tác quá trình oxi hoá – khử của cặp 2H+/ H2) nhúngvào dd axit có [H+] = 1M hay pH=0. Người ta bơm khí H2 vào bình đến khi ápsuất riêng phần của H2 là 1 atm, khi đó trên bề mặt thanh platin xuất hiện cặp oxihoá – khử: 2H+ + 2e H2 * Nửa pin: gồm một điện cực tiếp xúc với dây dẫn điện * Tế bào ganvani (galvania cell hay tế bào điện hoá) là tập hợp gồm 2nửa pin được nối với nhau bằng chất điện li hoặc màng ngăn xốp. * Pin: Một tế bào ganvani hoạt động như một máy phát điện.
7. + Sơ đồ pin: mỗi pin được sơ đồ hoá theo qui ước sau: – Viết điện cực âm bên trái, điện cực dương bên phải. Ví dụ: pin Zn – Cu: (-) Zn(r) Zn2+(aq) Cu2+(aq) Cu(r) (+) – Một gạch đứng ( ): biểu thị sự tiếp xúc giữa 2 pha khác nhau – Hai gạch đứng ( ): Biểu thị sự tiếp xúc giữa 2 chất điện li. – Điện cực trái (anot) luôn xảy ra quá trình oxi hoá (làm phát sinh dòngelectron) là cực âm. – Điện cực phải (catot): luôn xảy ra quá trình khử (tiêu hao dòng electron)là cực dương. – Chiều của dòng điện mạch ngoài: Dòng electron đi từ cực âm (anot ởbên trái) sang cực dương (catot ở bên phải) qua dây dẫn nối với mạch ngoài. * Suất điện động (vôn): hiệu điện thế cực đại của hai điện cực (có thểdùng điện kế để đo hiệu điện thế giữa 2 điện cực).2. Phương trỡnh Nernst về sức điện độngPư oxi hoá – khử xảy ra trong pin điện có thể được viết tổng quát:aOX1 + bKh2 cKh1 + dOX2Pt đẳng nhiệt Van’t Hoff áp dụng cho pư trên có dạng: a c .a d kh OX∆G = ∆G 0 + RTln 1 2 a a .a b OX Kh 1 2Khi pin làm việc trong đk thuận nghịch nhiệt động thỡ năng lượng của pư ∆ G sẽbằng công điện cực đại do pin sinh ra – ∆ G = A’max = nFE ( n là số electrontrao đổi giữa hai cặp oxi hoá – khử ; F là hằng số Faraday = 96500 culông(C)Ở đk chuẩn: ∆ G0 = -nFE0 là sức điện động chuẩnĐưa các giá trị ∆ G; ∆ G0 vào pt đẳng nhiệt Van’t Hoff trên, ta được: a c .a d 0 RT kh OXE=E – ln 1 2 (Đây là pt Nernst) nF a a .a b OX Kh 1 2Tại 250C, thay R=8,314J/Kmol; F=96500C(1C=1J/von.mol), ta được pt Nernst
9. + PƯOK xảy ra thuận lợi giữa dạng oxh mạnh và dạng khử mạnh do vậydựa vào thế điện cực ta có thể dự đoán chiều hướng của PƯOK. Khi hoạt độ của dạng oxh (Ox) và hoạt độ của dạng khử (Kh) khác 1 thìE M n + / M ≠ E M n + / M . Vì thế điện cực của cặp Ox – Kh không những phụ thuộc 0E0 mà còn phụ thuộc vào nồng độ của dạng Ox, Kh, môi trường, nhiệt độ khixảy ra phản ứng, sự phụ thuộc này được biểu hiện qua phương trình Nernst Hệ : Mn+ + ne → M (3) RT [ M n+ ] EM n+ / M = E M n+ / M + 0 ln (4) nF [M ] Thay các giá trị : R = 8,314 K-1.mol-1 (hằng số khí lí tưởng) T = 2980 K (Nhiệt độ Kenvin) F = 96500 C/mol (hằng số Farday) 0,059 [ M n + ] thì (4) trở thành: E M n+ / M = E 0 M n+ / M + lg (5) n [M ] Nếu M là chất rắn hoặc chất lỏng và tồn tại riêng trong một pha thì[M] =1. Mặt khác, khi trong nửa phản ứng có những thành phần khác với dạngoxi hoá và dạng khử liên hợp thì chúng cũng có mặt (với lũy thừa hệ số tỉ lượng)trong phương trình Nernst.Ví dụ: Hệ : MnO4− + 8H + + 5e → Mn 2 + + 4 H 2 O 0,059 [ MnO 4 ][ H + ]8 − Có : E MnO − / Mn 2 + =E 0 MnO4 / Mn 2 + − + lg (6) 4 5 [ Mn 2+ ] Hệ : [Ag(NH3)2]+ + 1e → Ag + 2NH3 + 0,059 [[ Ag ( NH 3 ) 2 ] ] Có: E[ Ag ( NH + = E[0Ag ( NH + + lg (7) 3 )2 ] / Ag 3 )2 ] / Ag 1 [ NH 3 ] 22.Dóy điện hoá và ý nghĩa+ Từ bảng các thế khử chuẩn ta thấy các kim loại đứng trên hiđro đều đẩy đượchiđro ra khỏi dd axit vỡ so với ion H+, ion kim loại có tính oxi hoá yếu hơnM + nH+ → Mn+ + n/2 H2Dựa vào thế khử chuẩn ta cũng thấy rằng một kim loại có thể đẩy được kim loạiđứng dưới nó ra khỏi hợp chất: Zn + Cu2+ → Zn2+ + CuHoặc: Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag
12. nF Từ (9) và (10) ta có : lnK = ∆E 0 (11) RT với : F = 96500 C/mol T = 298C R = 8,314 K-1.mol-1 Đổi ln sang lg n (11) trở thành lg K = ∆E 0 (12) 0,059 với ∆E = E P − ET 0 0 0 (13) (12) trở thành : n ( E P − ET ) 0 0 n lg K = ( E P − ET ) 0 0 (14) hay K = 10 0 , 059 0,059 Hằng số cân bằng (K) còn được xác định bằng cách: Xét phản ứng OK dạng tổng quát ở 250C: K1 = 10 nE1 0 / 0.059 Ox1 + ne Kh1 K 2 = 10 − nE2 / 0 ,059 0 Kh2 ne + Ox2 Ox1 + Kh2 Kh1 + Ox2 K = K 1 .K 2−1 (15) n Từ (15) ta có lg K = ( E10 − E2 ) 0 (16) 0,059 Ý nghĩa của hằng số cân bằng + Căn cứ vào giá trị của hằng số cân bằng K ta có thể dự đoán được chiềutự phát của PƯOK. Nếu K có giá trị càng lớn phản ứng xảy ra càng mạnh theochiều thuận. Nếu K có giá trị càng nhỏ, thì mức độ thuận nghịch của phản ứngcàng tăng. + Dựa vào giá trị của K ta có thể tính thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá -khử.
Bạn đang đọc nội dung bài viết Một Số Phương Pháp Cân Bằng Phản Ứng Oxi Hóa trên website Cuocthitainang2010.com. Hy vọng một phần nào đó những thông tin mà chúng tôi đã cung cấp là rất hữu ích với bạn. Nếu nội dung bài viết hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!