Để cân bằng phương trình phản ứng hóa học Mg+hno3=mg(no3)2+n2o+h2o, chúng ta cần tuân theo một quy trình cụ thể, bao gồm việc xác định số oxy hóa, nhận diện quá trình oxy hóa – khử và cân bằng số electron trao đổi. Dưới đây là hướng dẫn chi tiết:
Bước 1: Xác Định Số Oxy Hóa
Đầu tiên, xác định số oxy hóa của từng nguyên tố trong phản ứng:
- Magie (Mg): Trong dạng đơn chất, số oxy hóa là 0.
- Nitơ trong HNO3:
- Gọi số oxy hóa của nitơ là x.
- Phương trình cho HNO3: 1 + x + 3(-2) = 0.
- Giải phương trình, ta được x = +5.
- Sản phẩm:
- Trong Mg(NO3)2, magie có số oxy hóa là +2.
- Trong N2O, nitơ có số oxy hóa là +1 (vì 2x + (-2) = 0, suy ra x = +1).
Bước 2: Xác Định Quá Trình Oxy Hóa và Khử
- Oxy hóa: Mg⁰ → Mg⁺² (số oxy hóa tăng). Magie bị oxy hóa, nhường electron.
- Khử: N⁺⁵ → N⁺¹ (số oxy hóa giảm). Nitơ bị khử, nhận electron.
Bước 3: Cân Bằng Sự Thay Đổi Số Oxy Hóa
- Sự thay đổi số oxy hóa của magie là +2.
- Sự thay đổi số oxy hóa của nitơ (xét 2 nguyên tử nitơ trong N2O) là 4 (từ +5 xuống +1).
- Để cân bằng sự thay đổi tổng số oxy hóa, ta cần nhân quá trình oxy hóa của magie với 2 (để được +4) và giữ nguyên quá trình khử của nitơ.
Bước 4: Viết Bán Phản Ứng
- Bán phản ứng oxy hóa: Mg → Mg⁺² + 2e⁻
- Bán phản ứng khử: 2N⁺⁵ + 8e⁻ → 2N⁺¹
Bước 5: Kết Hợp Bán Phản Ứng
Để cân bằng số electron, ta nhân bán phản ứng oxy hóa với 4:
4Mg → 4Mg⁺² + 8e⁻
Kết hợp hai bán phản ứng:
4Mg + 2HNO3 (N⁺⁵) → 4Mg⁺² + 2N⁺¹
Để ý rằng chúng ta vẫn cần cân bằng các nguyên tố khác và số lượng phân tử HNO3 cần thiết để tạo ra Mg(NO3)2.
Bước 6: Cân Bằng Phương Trình Hoàn Chỉnh
Sau khi cân bằng số oxy hóa và khử, ta có thể viết phương trình cân bằng như sau:
4Mg + 10HNO3 → 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O
Bước 7: Kiểm Tra Cuối Cùng
Đếm số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở cả hai vế của phương trình:
- Mg: 4 ở cả hai vế.
- N: 10 ở vế trái (từ 10HNO3) và 8 (từ 4Mg(NO3)2) + 2 (từ N2O) = 10 ở vế phải.
- H: 10 ở vế trái (từ 10HNO3) và 10 ở vế phải (từ 5H2O).
- O: 30 ở vế trái (từ 10HNO3) và 24 (từ 4Mg(NO3)2) + 1 (từ N2O) + 5 (từ 5H2O) = 30 ở vế phải.
Vậy, phương trình hóa học cân bằng cuối cùng là:
4Mg + 10HNO3 → 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O
Phương trình này tuân thủ định luật bảo toàn khối lượng và đảm bảo số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố là bằng nhau ở cả hai vế. Việc cân bằng phản ứng mg+hno3=mg(no3)2+n2o+h2o đòi hỏi sự tỉ mỉ và chính xác trong từng bước thực hiện.
