PHẢN ỨNG OXI HÓA- KHỬ
A- LÍ THUYÊT CƠ CẢN:
I. Khái niệm: (SGK)
- Chất khử là gì? Chất oxi hóa là gì?
- Sự khử? Sự oxi hóa là gì?
- Phản ứng oxi hóa – khử? Dấu hiệu nhận biết phản ứng OXH – KHỬ
II. Các phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa – khử:
Phương pháp đại số.
Nguyên tắc
Dựa vào số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế phải bằng nhau.
Đặt ẩn số là các hệ số hợp thức. Dùng ĐLBT nguyên tố và lập phương trình đại số.
Chọn nghiệm tùy ý cho một ẩn, rồi giải hệ phương trình đại số để suy ra các ẩn còn lại.
Ví dụ: Cân bằng ptpư: FeS2 + O2
Fe2O3 + SO2
Giải: Đặt hệ số: aFeS2 + bO2
cFe2O3 + dSO2
Ta có Fe: a =2c S: 2a = d O: 2b = 3c + 2d
Chọn c = 1 thì a = 2, d = 4, b =11/2. Nhân cả hai vế với 2 ta có phương trình
4FeS2 + 11O2
2Fe2O3 + 8SO2
Nhận xét:
Phương pháp này không cho thấy bản chất của phản ứng oxi hóa – khử, không cần xác định chất oxi hóa, chất khử và đa số trường hợp có hệ số bằng chữ thì việc cân bằng là rất phức tạp.
Phương pháp thăng bằng electron.
Nguyên tắc:
Phương pháp này dựa vào sự bảo toàn electron nghĩa là tổng số e mà chất khử cho phải bằng tổng số e mà chất oxi hóa nhận.
Cân bằng theo 4 bước:
Bước 1: Xác định số OXH của những nguyên tố có số oxi hóa thay đổi.
Bước 2: Viết các các quá trình OXH, quá trình KHỬ.
Bước 3: Nhân các hệ số thích hợp để cân bằng số e cho – nhận.
Bước 4: Đặt hệ số của chất oxi hóa , chất khử vào sơ đồ phản ứng. Cân bằng các nguyên tố theo thứ tự:
Kim loại (cation) – Gốc axit (anion) – Môi trường (axit – bazơ) – Cân bằng số nguyên tử H – Cân bằng số nguyên tử O.
Chú ý: Với các phân tử có nhiều hơn 1 nguyên tử thay đổi số oxi hoá (chẳng hạn: FeS2, O2, N2...) thì chúng ta nên để nguyên đúng dạng tồn tại của nó và chú ý cân bằng nguyên tố.
Ví dụ: FeS2 + H2SO4 (( Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
Nhận xét: FeS2 là phân tử có 2 – 3 nguyên tử thay đổi số oxi hoá ( Fe+2 ( Fe+3 và S-1 ( S+4) nên chúng ta nên để nguyên dạng FeS2, cách cân bằng như sau:
2 x | FeS2 ( Fe+3 + 2S+4 + 11e (Chú ý: Cân bằng nguyên tố S)
11 x | S+6 +2e ( S+4 (H2SO4 và SO2 chỉ có 1 nguyên tử S thay đổi số oxi hoá)
Nhân hệ số tương ứng rồi cộng lại ta có:
2FeS2 + 11 S+6 ( 2Fe+3 + 15S+4
Điền các hệ số ta có phương trình:
2FeS2 + 14H2SO4 (( Fe2(SO4)3 + 15SO2 + 14H2O
Nhận xét:
Phương pháp này có ưu điểm là rất ít tốn kém thời gian và có độ chính xác cao. Vì vậy nó được dùng rất phù hợp cho học sinh THPT.
Tuy nhiên phải xác định số oxi hoá (việc đơn giản nhưng đôi khi gây nhầm lẫn) và nó cũng chưa phản ánh đúng bản chất của phản ứng oxi hoá – khử vì số oxi hoá chỉ là đại lượng mang tính chất quy ước.
Phương pháp cân bằng ion – electron.
Phương pháp này không đòi hỏi phải xác định số oxi hóa của nguyên tố và chỉ áp dụng được cho trường hợp các phản ứng oxi hóa – khử xảy ra trong dung dịch (đa số các phản ứng xảy ra trong dung dịch, trừ phản ứng cháy).
Phương pháp này cần chú ý đến môi trường phản ứng và các phân tử, ion phải để đúng dạng tồn tại. Vì vậy để cân bằng các nguyên tử hiđro, oxi (có mặt trong phân tử, ion) chúng ta có thể thêm H2O, H+ hoặc OH- vào các bán phản ứng:
Tiến hành theo các bước như sau
Bước 1: Viết các quá trình oxi hoá – khử (cho – nhận e)
Bước 2: Cân bằng các nguyên tố khác hiđro (H), oxi (O).
+)Cân bằng nguyên tố oxi (O): Vế nào thiếu oxi (O) thì thêm H2O, thiếu bao nhiêu O thêm bấy nhiêu H2O.
+)Cân bằng nguyên tố hiđro (H): Vế nào