PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ PHỨC TẠP

4. - Tài liệu ôn thi Đại học môn hóa học - Phản ứng oxi hóa khử 4. - Tài liệu ôn thi Đại học môn hóa học - Phản ứng oxi hóa khử 4. - Tài liệu ôn thi Đại học môn hóa học - Phản ứng oxi hóa khử
Hóa học Tài liệu ôn thi Đại học môn hóa học - Phản ứng oxi hóa khử
4. Phản ứng oxi hóa – khử phức tạp: là phản ứng trong ñó có nhiều nguyên tố thay ñổi số oxi hoá hoặc có axit, kiềm, nước tham gia làm môi trường. Ví dụ 10.

+7 +2 +2 +3

2KMnO

4

+ 10FeSO

4

+ 8H

2

SO

4

K

2

SO

4

+ 2MnSO

4

+ 5Fe

2

(SO

4

)

3

+ 8H

2

OII.3. Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử II.3.1. Nguyên tắc chung “Tổng số electron của chất khử cho bằng tổng số electron của chất oxi hoá nhận” (ðịnh luật bảo toàn electron): ∑e

nhường

= ∑e

nhận

Hay: tổng ñộ tăng số oxi hoá của chất khử bằng tổng ñộ giảm số oxi hoá của chất oxi hoá. II.3.2. Phương pháp electron Tiến hành theo 4 bước: Bước 1: Viết sơ ñồ phản ứng, xác ñịnh chất oxi hoá, chất khử (dựa vào sự thay ñổi số oxi hoá). Bước 2: Viết các nửa phương trình cho nhận electron. Tìm hệ số và cân bằng số e cho – nhận (ñể tổng electron nhường = tổng electron nhận). Bước 3: ðưa hệ số tìm ñược từ các nửa phương trình cho nhận electron vào các chất khử, chất oxi hoá tương ứng trong các phương trình phản ứng. Bước 4: Cân bằng chất không tham gia quá trình oxi hóa – khử (nếu có) theo trật tự sau: số nguyên tử kim loại, gốc axit, số phân tử môi trường (axit hoặc kiềm) và cuối cùng là số lượng phân tử nước ñược tạo thành. Kiểm tra kết quả. Ví dụ 11. Cân bằng phương trình phản ứng:

0 +5 +2 +2

Cu + HNO

3

Cu(NO

3

)

2

+ NO + H

2

O+ Bước 1: Từ sơ ñồ phản ứng ở trên và sự thay ñổi số oxi hoá của các nguyên tố ta thấy, Cu là chất

+

5

khử, HNO

3

là chất oxi hoá (N). + Bước 2: Viết các nửa phương trình cho và nhận electron và tìm hệ số thích hợp sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron do chất oxi hoá nhận.

0 +2

3×(qu¸ tr×nh oxi hãa)Cu - 2e Cu

+5 +2

2×(qu¸ tr×nh khö)N + 3e N+ Bước 3: ðưa hệ số tìm ñược từ các nửa phương trình vào phương trình phản ứng: 3Cu + 2HNO

3

3Cu(NO

3

)

2

+ 2NO + H

2

O+ Bước 4: Cân bằng các chất không tham gia quá trình oxi hóa – khử, ta nhận thấy ngoài 2 phân tử N tham gia phản ứng oxi hóa – khử thì còn có 6 nguyên tử N không tham gia quá trình này mà chỉ ñi vào muối nitrat (gốc NO

−

3

) nên ở bên hệ số của HNO

3

chúng ta phải cộng thêm 6 nữa tức là hệ số bằng 8, rồi ñặt 4 vào nước ñể cân bằng số nguyên tử H và kiểm tra lại thông qua nguyên tử O. Như vậy phương trình ñã cân bằng là: 3Cu + 8HNO

3

3Cu(NO

3

)

2

+ 2NO + 4H

2

OGhi nhớ: R1. Khi viết các nửa phương trình phản ứng biểu diễn quá trình oxi hoá và quá trình khử của từng nguyên tố, cần theo ñúng chỉ số quy ñịnh của từng nguyên tố ñó. ðối với các phản ứng phức tạp việc lưu ý các chỉ số như vậy là rất cần thiết.

Copyright © 2007 Lê Phạm Thành Cử nhân chất lượng cao Hóa Học – ðHSP

Trang 3/7Ví dụ 12. Viết phương trình phản ứng xảy ra khi cho Al tác dụng với HNO

3

. Biết hỗn hợp khí thu ñược gồm NO và NO

2

với tỉ lệ số mol là 1 : 3. Giải: Ta có quá trình nhường electron: Al - 3e Al

0 +3

Quá trình nhận electron: do hỗn hợp bao gồm NO và NO

2

với tỉ lệ số mol là 1 : 3 nên ta có:

+5 +2 +4

4N + 6e N + 3Nðặt các hệ số vào các quá trình nhường nhận electron sao cho tổng e nhường bằng tổng e nhận: 1×Dùng các hệ số và cân bằng ta ñược: 2Al + 10HNO

3

2Al(NO

3

)

3

+ NO + 3NO

2

+ 5H

2

ONếu trong phản ứng trên chúng ta không chú ý tới tỉ lệ của NO và NO

2

thì vẫn cân bằng ñược phương trình phản ứng, tuy nhiên phương trình phản ứng ñó không ñúng như ñầu bài yêu cầu (tỉ lệ số mol của NO và NO

2

là 1: 1). 4Al + 18HNO

3

4Al(NO

3

)

3

+ 3NO + 3NO

2

+ 9H

2

OR2. Hoặc khi cân bằng phương trình phản ứng có sự tham gia của chất khí (như H

2

, O

2

, Cl

2

,…) thì cũng phải chú ý khi ñặt hệ số từ các quá trình cho nhận electron vào phương trình phản ứng. Ví dụ 13. ðối với việc cân bằng quá trình trao ñổi electron của nguyên tố oxi chúng ta có thể tiến hành theo 2 kiểu: −−−− Kiểu 1: viết quá trình nhận electron của phân tử O

2

0 -2

O

2

+ 4e 2O−−−− Kiểu 2: viết quá trình nhận electron của nguyên tử O + 2e OTuy nhiên, dù viết theo kiểu nào thì cũng phải chú ý ñến số nguyên tử trao ñổi electron, mà thực chất là chú ý ñến số electron ñược trao ñổi (ñể ñảm bảo tổng electron nhường bằng tổng electron nhận), ñể khi ñặt hệ số vào phương trình phản ứng không bị sai. R3. Khi cân bằng, nếu trong một phân tử có ñồng thời nhiều nguyên tố thay ñổi số oxi hoá thì phải cộng gộp các quá trình trao ñổi electron của chúng theo ñúng tỉ lệ nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử ñể thu ñược một quá trình trao ñổi electron lớn, và lấy quá trình lớn này ñem cân bằng electron với các quá trình còn lại. Ví dụ 14. Cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa – khử:

+2 -1 0 +3 -2 +4 -2

FeS

2

+ O

2

Fe

2

O

3

+ SO

2

Lúc này ta cần chú ý: cứ 1 mol FeS

2

phản ứng thì có 1 mol Fe và 2 mol S thay ñổi số oxi hoá, như vậy ta viết gộp hai quá trình trao ñổi electron của Fe và S (có chú ý hệ số) thành một quá trình lớn:

+2 +3

Fe - e Fe

-1 +4

S - 5e S

+2 -1 +3 +4

FeS

2

- 11e Fe + 2SSau ñó dùng quá trình lớn này ñể cân bằng và xem nó là quá trình oxi hoá mới: 4×11×O

2

+ 4e 2OTừ ñây ta ñưa các hệ số vào phương trình phản ứng và cân bằng: 4FeS

2

+ 11O

2

2Fet

o

2

O

3

+ 8SO

2

R4. ðối với phản ứng tạo ra nhiều sản phẩm (của sự oxi hoá hay sự khử), trong ñó có nhiều số oxi hoá khác nhau thì có thể viết riêng từng phản ứng ñối với từng sản phẩm, rồi viết gộp lại sau khi ñã nhân hệ số tỉ lệ theo ñề bài ra. Ví dụ 15. Ta có thể làm lại ví dụ 12 như sau: ðầu tiên ta viết riêng hai phản ứng tạo NO và NO

2

: Al + 4HNO

3

Al(NO

3

)

3

+ NO + 2H

2

OAl + 6HNO

3

Al(NO

3

)

3

+ 3NO

2

+ 3H

2

OVì tỉ lệ NO : NO

2

ở hai phương trình trên ñã là 1 : 3 nên ta chỉ cần cộng gộp lại là sẽ ñược phương trình phản ứng tổng: R5. Luôn phải kiểm tra lại phương trình phản ứng sau khi cân bằng. II.3.3. Phương pháp ion – electron Cách cân bằng này chủ yếu áp dụng cho các phản ứng oxi hóa – khử xảy ra trong dung dịch, có sự tham gia của môi trường (axit, bazơ, nước). Khi cân bằng cũng áp dụng theo 4 bước như trên, nhưng các chất oxi hoá và chất khử ñược viết theo nguyên tắc sau: