Phản ứng oxi hóa khử (hay còn gọi là phản ứng redox) là loại phản ứng hóa học, trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tố. Việc lập phương trình hóa học của các phản ứng oxi hóa khử đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu rõ bản chất và định lượng các chất tham gia. Dưới đây là các bước cơ bản và ví dụ minh họa giúp bạn nắm vững cách cân bằng Phương Trình Phản ứng Oxi Hóa Khử.
Các bước cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử:
- Xác định số oxi hóa: Xác định số oxi hóa của tất cả các nguyên tố trong phản ứng để tìm ra các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa.
- Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử: Tách riêng quá trình oxi hóa (tăng số oxi hóa) và quá trình khử (giảm số oxi hóa).
- Cân bằng số electron: Nhân hệ số vào mỗi quá trình sao cho tổng số electron nhường bằng tổng số electron nhận.
- Cân bằng nguyên tố: Sử dụng các hệ số vừa tìm được để cân bằng số lượng nguyên tử của các nguyên tố trong phương trình phản ứng.
- Kiểm tra: Kiểm tra lại toàn bộ phương trình để đảm bảo số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau và điện tích cũng được cân bằng.
Ví dụ minh họa:
1. Phản ứng KMnO4 và HCl:
KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
- Xác định chất oxi hóa và chất khử: Trong phản ứng này, KMnO4 là chất oxi hóa (Mn+7 giảm xuống Mn+2), HCl là chất khử (Cl-1 tăng lên Cl0).
- Viết và cân bằng các nửa phản ứng:
- Khử: Mn+7 + 5e → Mn+2
- Oxi hóa: 2Cl-1 → Cl2 + 2e
- Cân bằng electron: Nhân phương trình khử với 2 và phương trình oxi hóa với 5.
- 2Mn+7 + 10e → 2Mn+2
- 10Cl-1 → 5Cl2 + 10e
- Kết hợp và cân bằng phương trình: 2KMnO4 + 10HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + H2O
- Cân bằng H và O: Để cân bằng H và O, ta thêm H2O vào vế phải và HCl vào vế trái: 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
2. Phản ứng NH3 và Br2:
NH3 + Br2 → N2 + HBr
- Xác định chất oxi hóa và chất khử: NH3 là chất khử (N-3 tăng lên N0), Br2 là chất oxi hóa (Br0 giảm xuống Br-1).
- Viết và cân bằng các nửa phản ứng:
- Oxi hóa: 2N-3 → N2 + 6e
- Khử: Br2 + 2e → 2Br-1
- Cân bằng electron: Nhân phương trình khử với 3.
- 2N-3 → N2 + 6e
- 3Br2 + 6e → 6Br-1
- Kết hợp và cân bằng phương trình: 2NH3 + 3Br2 → N2 + 6HBr
3. Phản ứng NH3 và CuO:
NH3 + CuO → Cu + N2 + H2O
- Xác định chất oxi hóa và chất khử: NH3 là chất khử (N-3 tăng lên N0), CuO là chất oxi hóa (Cu+2 giảm xuống Cu0).
- Viết và cân bằng các nửa phản ứng:
- Oxi hóa: 2N-3 → N2 + 6e
- Khử: Cu+2 + 2e → Cu
- Cân bằng electron: Nhân phương trình khử với 3.
- 2N-3 → N2 + 6e
- 3Cu+2 + 6e → 3Cu
- Kết hợp và cân bằng phương trình: 2NH3 + 3CuO → 3Cu + N2 + 3H2O
4. Phản ứng FeS2 và O2:
FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
- Xác định chất oxi hóa và chất khử: FeS2 là chất khử, O2 là chất oxi hóa.
- Viết và cân bằng các nửa phản ứng:
- Oxi hóa: FeS2 → Fe+3 + 2S+4 + 11e (Cần 2FeS2 để tạo thành Fe2O3) => 2FeS2 → Fe2O3 + 4SO2 + 22e
- Khử: O2 + 4e → 2O-2
- Cân bằng electron: Nhân phương trình khử với 11.
- 2FeS2 → Fe2O3 + 4SO2 + 22e
- 11O2 + 44e → 22O-2
- Kết hợp và cân bằng phương trình: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
5. Phản ứng KClO3:
KClO3 → KCl + O2
- Xác định chất oxi hóa và chất khử: Trong trường hợp này, KClO3 vừa là chất oxi hóa, vừa là chất khử (tự oxi hóa khử).
- Viết và cân bằng các nửa phản ứng:
- Oxi hóa: 2O-2 → O2 + 4e
- Khử: Cl+5 + 6e → Cl-1
- Cân bằng electron: Nhân phương trình oxi hóa với 3 và phương trình khử với 2.
- 6O-2 → 3O2 + 12e
- 2Cl+5 + 12e → 2Cl-1
- Kết hợp và cân bằng phương trình: 2KClO3 → 2KCl + 3O2
Ứng dụng của phương trình phản ứng oxi hóa khử:
- Trong công nghiệp: Sản xuất hóa chất, luyện kim, xử lý nước thải.
- Trong nông nghiệp: Sản xuất phân bón, thuốc bảo vệ thực vật.
- Trong đời sống: Ắc quy, pin, quá trình hô hấp của cơ thể.
Việc nắm vững cách lập phương trình phản ứng oxi hóa khử là rất quan trọng để học tốt môn Hóa học và ứng dụng vào thực tiễn. Hãy luyện tập thường xuyên để thành thạo kỹ năng này.
