Lý thuyết Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử theo phương pháp thăng bằng electron

- Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học xảy ra đồng thời quá trình quá trình nhường electron và quá trình nhận electron.

Dấu hiệu để nhận biết phản ứng oxi hóa – khử là có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử.

- Phương pháp thăng bằng electron được dùng để lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử theo nguyên tắc: “Tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận”.

Ví dụ: Cân bằng phương trình hóa học của phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron: NH₃ + O₂ $\stackrel{t^{\circ },xt,p}{\to }$NO + H₂O.

+ Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa, từ đó xác định chất oxi hóa, chất khử:

NH₃: chất khử; O₂: chất oxi hóa.

+ Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử:

+ Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hóa dựa trên nguyên tắc: Tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.

+ Bước 4: Đặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng, từ đó tính ra hệ số của các chất khác có mặt trong phương trình hóa học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

4NH₃ + 5O₂ ® 4NO + 6H₂O

Ví dụ 1: Đèn xì oxygen – acetylene để hàn và cắt kim loại. Phản ứng cháy giữa oxygen và acetylene xảy ra theo phương trình:

Hoạt động này giúp cho việc xây dựng, lắp ráp và uốn cắt kim loại dễ dàng hơn rất nhiều. Lập phương trình hóa học của phản ứng hóa học trên bằng phương pháp thăng bằng electron.                 

Hướng dẫn giải

Bước 1: Xác định số oxi hóa của nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa, xác định chất khử, chất oxi hóa:

Chất khử: C₂H₂; chất oxi hóa: O₂.

Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hóa và quá trình khử:

Quá trình oxi hóa: $2\stackrel{-1}{C}\to 2\stackrel{+4}{C}+\mathrm{\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}10}\mathrm{e}$

Quá trình khử: $\underset{2}{\overset{0}{𝑂}}+4e\to 2\stackrel{-2}{𝑂}$

Bước 3: Nhân hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.

Bước 4: Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng số lượng nguyên tử của các nguyên tố còn lại.

Ví dụ 2: Để điều chế khí chlorine (Cl₂) trong phòng thí nghiệm, người ta thường cho potassium permanganate (KMnO₄) tác dụng với hydrogen chloride (HCl):

Lập phương trình hóa học của phản ứng hóa học trên bằng phương pháp thăng bằng electron.

Hướng dẫn giải

Bước 1: Xác định số oxi hóa của nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa, xác định chất khử, chất oxi hóa

Chất oxi hóa: KMnO₄; chất khử: HCl

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

Quá trình oxi hóa: $2\stackrel{-1}{Cl}\to \stackrel{0\phantom{2}}{{\mathrm{Cl}}_2}+\mathrm{\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}2}\mathrm{e}$

Quá trình khử: $\stackrel{+7}{Mn}+5\mathrm{e}\stackrel{+2}{\to \mathrm{Mn}}$

Bước 3: Nhân hệ số thích hợp vào các quá trình sao cho tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.

Bước 4: Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng số lượng nguyên tử của các nguyên tố còn lại.