Phương pháp cân bằng phản ứng OXH – Khử

Để cân bằng phản ứng oxy hóa khử, bạn có thể làm theo các bước sau:

1. Xác định chất oxy hóa và chất khử

• Chất khử (bị oxy hóa): Chất nhường electron (số oxy hóa tăng).

• Chất oxy hóa (bị khử): Chất nhận electron (số oxy hóa giảm).

2. Tách phản ứng thành hai bán phản ứng

• Bán phản ứng oxy hóa: Chất khử → sản phẩm oxy hóa + electron.

• Bán phản ứng khử: Chất oxy hóa + electron → sản phẩm khử.

3. Cân bằng nguyên tử (trừ O và H)

• Cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố không phải O và H trong mỗi bán phản ứng.

4. Cân bằng nguyên tử oxy (O) bằng H₂O

• Thêm H₂O vào vế thiếu oxy.

5. Cân bằng nguyên tử hydro (H) bằng H⁺ (môi trường axit) hoặc OH⁻ (môi trường bazơ)

• Môi trường axit: Thêm H⁺ vào vế thiếu hydro.

• Môi trường bazơ:

  • Thêm H₂O vào vế thiếu hydro.

  • Thêm OH⁻ vào vế đối diện để cân bằng H.

6. Cân bằng điện tích bằng electron (e⁻)

• Thêm electron vào vế có điện tích cao hơn để cân bằng điện tích tổng.

7. Cân bằng số electron giữa hai bán phản ứng

• Nhân hệ số để số electron ở hai bán phản ứng bằng nhau.

8. Cộng hai bán phản ứng và đơn giản hóa

• Gộp hai bán phản ứng, loại bỏ electron và các chất giống nhau ở hai vế.

Ví dụ minh họa: Cân bằng phản ứng MnO₄⁻ + Fe²⁺ → Mn²⁺ + Fe³⁺ (môi trường axit)

Bước 1: Xác định số oxy hóa

• Mn trong MnO₄⁻: +7 → Mn²⁺: +2 ⇒ Bị khử.

• Fe²⁺ → Fe³⁺: +2 → +3 ⇒ Bị oxy hóa.

Bước 2: Viết bán phản ứng

• Khử: MnO₄⁻ → Mn²⁺

• Oxy hóa: Fe²⁺ → Fe³⁺

Bước 3: Cân bằng nguyên tử Mn và Fe

• Mn: 1 nguyên tử ở cả hai vế.

• Fe: 1 nguyên tử ở cả hai vế.

Bước 4: Cân bằng oxy bằng H₂O

• Khử: MnO₄⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O
  ⇒ Thêm 4H₂O vào vế phải.

Bước 5: Cân bằng hydro bằng H⁺

• Khử: MnO₄⁻ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O

Bước 6: Cân bằng điện tích bằng e⁻

• Khử: MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O
  (Điện tích trái: $-1+8=+7$; phải: $+2$ ⇒ Cần thêm 5e⁻ bên trái).

• Oxy hóa: Fe²⁺ → Fe³⁺ + 1e⁻

Bước 7: Cân bằng số electron

• Nhân bán phản ứng oxy hóa với 5:
  5Fe²⁺ → 5Fe³⁺ + 5e⁻

Bước 8: Cộng và đơn giản

• Khử: MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O

• Oxy hóa: 5Fe²⁺ → 5Fe³⁺ + 5e⁻

• Tổng:
  MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5Fe²⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O + 5Fe³⁺

Kiểm tra:

• Nguyên tử: Mn (1), Fe (5), O (4), H (8) cân bằng.

• Điện tích: Trái ($-1+8+10=+17$), phải ($+2+15=+17$).

Lưu ý cho môi trường bazơ

• Sau khi cân bằng trong môi trường axit, thêm OH⁻ vào cả hai vế để trung hòa H⁺.

• Ví dụ: Thay 8H⁺ + 8OH⁻ → 8H₂O.

Áp dụng các bước này để cân bằng mọi phản ứng oxy hóa khử!