Cách cân bằng phương trình oxi hóa khử

Phản ứng oxi hóa khử là gì?

Phản ứng oxi hóa khử (gọi tắt là phản ứng oxi hóa-khử hoặc phản ứng redox) là phản ứng hóa học trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố. Trong phản ứng:

• Chất khử là chất cho electron → số oxi hóa tăng → bị oxi hóa.
• Chất oxi hóa là chất nhận electron → số oxi hóa giảm → bị khử.

Quy tắc xác định số oxi hóa

1. Nguyên tố trong đơn chất có số OXH = 0. Ví dụ: Fe, O₂, H₂, Cl₂.
2. Trong ion đơn nguyên tử, số OXH = điện tích ion. Ví dụ: Na⁺ = +1, Cl⁻ = -1.
3. Trong hợp chất:
   • H = +1 (trừ hiđrua như NaH, CaH₂ thì H = -1).
   • O = -2 (trừ peoxit như H₂O₂, Na₂O₂ thì O = -1, và OF₂ thì O = +2).
   • F = -1 luôn luôn.
   • Kim loại kiềm (Na, K, Li…) = +1; kiềm thổ (Ca, Mg, Ba…) = +2.
4. Tổng số OXH trong phân tử = 0. Trong ion = điện tích ion.

6 bước cân bằng phản ứng oxi hóa khử

Bước 1: Xác định số oxi hóa

Tính số OXH của tất cả các nguyên tố trong phản ứng.

Bước 2: Nhận diện nguyên tố thay đổi số OXH

So sánh hai vế, tìm nguyên tố có số OXH thay đổi → đó là chất khử (tăng số OXH) và chất oxi hóa (giảm số OXH).

Bước 3: Viết quá trình cho/nhận electron

Viết hai nửa phương trình điện tử: X → Xⁿ⁺ + ne⁻ (oxi hóa) và Y + me⁻ → Y^-m (khử).

Bước 4: Tìm bội số chung nhỏ nhất

BSCNN của số e cho và số e nhận. Nhân chéo để tổng e cho = tổng e nhận.

Bước 5: Đặt hệ số vào phương trình chính

Các hệ số tìm được chính là hệ số của các chất chứa nguyên tố thay đổi số OXH.

Bước 6: Cân các nguyên tố còn lại

Cân các nguyên tố không thay đổi số OXH. Cân H qua H₂O, cân O cuối cùng. Kiểm tra.

Ví dụ 1: Cu + HNO₃ đặc → Cu(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

• Số OXH: Cu⁰ → Cu²⁺ (mất 2e); N⁺⁵ → N⁺⁴ trong NO₂ (nhận 1e).
• BSCNN(2, 1) = 2 → Cu × 1, N × 2.
• Cu: 1. NO₂: 2. Cu(NO₃)₂: 1. Cân N: vế trái có HNO₃ cung cấp NO₃⁻ cho cả Cu(NO₃)₂ (2 NO₃) và NO₂ (2 N) → HNO₃ = 2 + 2 = 4.
• Cân H: 4 HNO₃ có 4 H → 2 H₂O.
• Kết quả: Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O ✓.

Ví dụ 2: Cu + HNO₃ loãng → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

• Cu⁰ → Cu²⁺ (mất 2e); N⁺⁵ → N⁺² trong NO (nhận 3e).
• BSCNN(2, 3) = 6 → Cu × 3, N(khử) × 2.
• 3Cu + ... → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + ...
• Cân N: vế phải có 3×2 + 2 = 8 N → 8 HNO₃.
• Cân H: 8 H → 4 H₂O.
• Kết quả: 3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O ✓.

Ví dụ 3: KMnO₄ + HCl → KCl + MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

• Mn⁺⁷ → Mn⁺² (nhận 5e); Cl⁻¹ → Cl⁰ trong Cl₂ (mất 1e mỗi nguyên tử, nhưng Cl₂ có 2 nguyên tử nên 2e/Cl₂).
• BSCNN(5, 2) = 10 → Mn × 2, Cl₂ × 5.
• 2KMnO₄ + ... → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂ + ...
• Cân Cl: vế phải có 2 + 4 + 10 = 16 Cl → 16 HCl.
• Cân H: 16 H → 8 H₂O.
• Kết quả: 2KMnO₄ + 16HCl → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂ + 8H₂O ✓.

Ví dụ 4: FeSO₄ + KMnO₄ + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

• Fe⁺² → Fe⁺³ (mất 1e); Mn⁺⁷ → Mn⁺² (nhận 5e).
• BSCNN(1, 5) = 5 → Fe × 5, Mn × 1.
• 10 FeSO₄ + 2 KMnO₄ + ... → 5 Fe₂(SO₄)₃ + 2 MnSO₄ + 1 K₂SO₄ + ...
• Cân SO₄: vế phải có 15 + 2 + 1 = 18. Vế trái 10 (từ FeSO₄) + (từ H₂SO₄) → cần thêm 8 H₂SO₄.
• Cân H: 8×2 = 16 H → 8 H₂O.
• Kết quả: 10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O ✓.

Ví dụ 5: K₂Cr₂O₇ + HCl → KCl + CrCl₃ + Cl₂ + H₂O

• Cr⁺⁶ → Cr⁺³ (nhận 3e/Cr, 6e/Cr₂O₇²⁻); Cl⁻¹ → Cl⁰ (mất 2e/Cl₂).
• BSCNN(6, 2) = 6 → K₂Cr₂O₇ × 1, Cl₂ × 3.
• K₂Cr₂O₇ → 2 CrCl₃ + 2 KCl + 3 Cl₂.
• Cân Cl: 2×3 + 2 + 6 = 14 → 14 HCl.
• Cân H: 14 H → 7 H₂O.
• Kết quả: K₂Cr₂O₇ + 14HCl → 2KCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂ + 7H₂O ✓.

Ví dụ 6: MnO₂ + HCl → MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

• Mn⁺⁴ → Mn⁺² (nhận 2e); Cl⁻¹ → Cl⁰ (mất 2e/Cl₂).
• BSCNN(2, 2) = 2 → Mn × 1, Cl₂ × 1.
• Cân Cl: vế phải 2 + 2 = 4 → 4 HCl. Cân H: 4 H → 2 H₂O.
• Kết quả: MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O ✓.

Ví dụ 7: Fe + HNO₃ loãng → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O

• Fe⁰ → Fe⁺³ (mất 3e); N⁺⁵ → N⁺² (nhận 3e).
• BSCNN(3, 3) = 3 → Fe × 1, NO × 1.
• Cân N: vế phải 3 (Fe(NO₃)₃) + 1 (NO) = 4 → 4 HNO₃. Cân H: 4 H → 2 H₂O.
• Kết quả: Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O ✓.

Lưu ý quan trọng

• Luôn kiểm tra bằng tay sau cùng. Đếm lại số nguyên tử mỗi nguyên tố.
• Phân tử có nhiều nguyên tử cùng loại (như Cl₂, O₂, N₂) phải nhân số e với chỉ số.
• Không quên H₂SO₄ làm môi trường trong các phản ứng có KMnO₄. Hệ số H₂SO₄ thường tính qua cân bằng SO₄ hoặc H.

Bài liên quan