chuyên đề oxh khử

Nguyeãn Theá Chieán http://www.ebook.edu.vn Chuyeân ñeâ: Oxi hoùa_khử ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Trường THPT Chuyên Lý Tự Trọng- TPCT 2 Hóa 10 Chuyên

CHƯƠNG 1 ÑAÏI CÖÔNG VEÀ OXI HOÙA – KHỬ

I. ÑÒNH NGHÓA PHAÛN ÖÙNG OXI HOÙA KHÖÛ:

Phaûn öùng oxi hoùa khöû laø phaûn öùng trong ñoù coù söï taêng, giaûm soá oxi hoùa cuûa nhöõng nguyeân töû, phaân töû hoaëc ion tham gia phaûn öùng hoaëc coù söï nhöôøng, nhaän electron giöõa caùc nguyeân töû hoaëc ion tham gia phaûn öùng.

Ví duï: Phaûn öùng giöõa Zn vaø CuSO4 laø phaûn öùng oxi hoùa khöû: Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu (1)

Phaûn öùng oxi hoùa khöû goàm hai quaù trình (2 baùn phaûn öùng) xaûy ra ñoàng thôøi: • Quaù trình nhöôøng electron cuûa nguyeân toá trong moät chaát laøm taêng soá oxi hoùa

cuûa nguyeân toá goïi laø quaù trình oxi hoùa. Zn0 → Zn2+ + 2e

• Quaù trình nhaän electron cuûa nguyeân toá trong moät chaát (laøm giaûm soá oxi hoùa cuûa nguyeân toá) goïi laø quaù trình khöû. Cu2+ +2e → Cu0

+ Chaát khöû: laø chaát nhöôøng electron, laø chaát taêng soá oxi hoùa sau phaûn öùng xaûy ra coøn goïi laø chaát bò oxi hoùa (laø nguyeân töû hay ion cho electron). Ví duï: Zn ôû pö (1)

+ Chaát oxi hoùa: laø chaát nhaän electron, laø chaát giaûm soá oxi hoùa sau phaûn öùng xaûy ra coøn goïi laø chaát bò khöû (laø nguyeân töû hay ion nhaän electron). Ví duï: Cu2+ ôû pö (1)

• Chuù yù: Chaát ôû ñaây coù theå laø nguyeân töû (ví duï: Zn, Fe, S), phaân töû (Cl2, O2, ...) hoaëc ion (Cu2+, Ce-,...).

Ví duï: Laáy moät thanh Zn nhuùng vaøo moät coác ñöïng dd CuSO4. Sau moät thôøi gian ta thaáy coác noùng leân vaø moät lôùp keát tuûa xoáp maøu ñoû baùm vaøo thanh Zn: ñoù laø Cu kim loaïi. Zn ñaõ nhöôøng electron cho caùc ion Cu2+ vaø trôû thaønh Zn2+ ñi vaøo dd.

Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu (∗) -Ta coù hai baùn phaûn öùng laø: Zn → Zn2+ + 2e (quaù trình oxi hoùa) Cu2+ + 2e → Cu (quaù trình khöû) -Quaù trình oxi hoùa bieán Zn kim loaïi thaønh ion Zn2+, soá oxi hoaù taêng ⇒ Zn laø chaát khöû -Quaù trình khöû bieán ion Cu2+ thaønh Cu kim loaïi, soá oxi hoaù giaûm ⇒ Cu2+ laø chaát oxi hoùa -Phaûn öùng (∗) goïi laø phaûn öùng oxi hoùa khöû.

Toång quaùt: Kh1 Oxh1 + ne Oxh2 + ne Kh2

Kh1 + Oxh2 Oxh1 + Kh2



Trong ñoù: Oxh1/Kh1 & Oxh2/Kh2 ñöôïc goïi laø nhöõng caëp oxi hoùa khöû lieân hôïp cuûa caùc chaát I vaø II.

Moät soá kieåu phaûn öùng oxi hoùa khöû: - Phaûn öùng giöõa caùc phaân töû trong ñoù chaát oxi hoùa vaø chaát khöû ôû trong thaønh phaàn

caùc phaân töû khaùc nhau. Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu - Phaûn öùng oxi hoùa khöû noäi phaân töû: 2KMn+7O4 → K2Mn+6O4 + Mn+4O2 + O2

0 - Phaûn öùng töï oxi hoùa khöû: Clo

2 + 2NaOH → NaCl-1 + NaCl+1O + H2O II. SOÁ OXI HOÙA:

a) Ñònh nghóa:

Soá oxi hoùa laø ñieän tích cuûa nguyeân töû trong phaân töû vôùi giaû ñònh raèng lieân keát trong phaân töû laø lieân keát ion. Trong caùc phaân töû vaø ion goàm nhieàu nguyeân töû, nguyeân töû naøo coù ñoä aâm ñieän lôùn hôn thì nhaän e (soh aâm), nguyeân töû kia nhöôøng e (soh döông).

b) Qui öôùc veà caùch xaùc ñònh soâù oxi hoùa:

+ Soá oxi hoùa cuûa moïi ñôn chaát baèng 0. Ví duï: Cu laø ñôn chaát ⇒ coù soá oxi hoùa = 0: Cu0 , Cl2

0.

+ Ñoái vôùi ion ñôn nguyeân töû, soh = ñieän tích ion ñoù. Ví duï: soh cuûa K+, Mg2+, S2- laàn löôït laø +1, +2, -2. Chuù yù: Ñeå traùnh nhaàm laãn vôùi ñieän tích cuûa caùc ion, soá oxi hoùa ñöôïc vieát daáu tröôùc, soá sau, coøn ñieän tích cuûa caùc ion thì vieát soá tröôùc, daáu sau. Ví duï: ion Na+ coù soá oxi hoùa +1, ñieän tích laø 1+

+ Trong hôïp chaát, nguyeân töû hiñro coù soá oxi hoùa laø +1, nguyeân töû oxi coù soá oxi hoùa laø -2 + Ngoaïi leä:

• Soá oxi hoùa cuûa oxi trong peoxit laø -1 (H2O2, Na2O2); supeoxit laø -1/2 (KO2) hay trong hôïp chaát vôùi Flo laø +2 (F2O) do F2O coù ñoä aâm ñieän lôùn hôn Oxi

• Trong caùc hiñrua cuûa kim loaïi hoaït ñoäng (NaH, CaH2) thì H coù soh laø -1

+ Toång soá oxi hoùa cuûa caùc nguyeân töû trong moät hôïp chaát baèng 0. Ví duï: Zn+2O-2 toång soá oxi hoùa baèng 0.

+ Toång soá oxi hoùa cuûa caùc nguyeân töû trong moät ion ña nguyeân toá baèng ñieän tích maø ion ñoù mang Ví duï: SO4

2- S+6 O-2

+ Ñoái vôùi caùc phi kim ôû phaân nhoùm chính IV, V, VI, VII coù nhieàu möùc oxi hoùa aâm vaø döông khaùc nhau. Möùc oxi hoùa döông cao nhaát laø soá thöù töï nhoùm.

Toång trò tuyeät ñoái soá oxi hoùa aâm thaáp nhaát vaø soá oxi hoùa döông cao nhaát luoân baèng 8. Ví duï: N coù soh aâm thaáp nhaát -3, soh döông cao nhaát +5 thoûa maõn: /-3/ + /5/ = 8

+ Chuù yù söï nhaàm laãn soá oxi hoùa vaø hoùa trò, ñoâi khi laø khaùc nhau. Ví duï: Trong FeO: Fe coù hoùa trò 2 vaø soá oxi hoùa laø +2



Trong CaC2 thì C coù hoaù trò 4 nhöng soá oxihoaù laø -1. Do ñoù, ñeå xaùc ñònh hoùa trò vaø soá oxi hoaù cuûa moät nguyeân töû trong hôïp chaát ngöôøi ta thöôøng phaûi duøng ñeán CTCT cuûa chaát ñoù: hoùa trò cuûa moät nguyeân töû laø soá lieân keát coäng hoùa trò xung quanh nguyeân töû ñoù. Ví duï:

CaC2 (Canxi cacbua)

Fe+8/33O4

(Saét töø oxit) + Ñoái vôùi hôïp chaát höõu cô:

• Moät nguyeân töû lieân keát coäng hoùa trò vôùi nhieàu nguyeân töû khaùc thì soá oxi hoùa cuûa nguyeân töû ñoù laø toång ñaïi soá caùc soá oxi hoùa öùng vôùi töøng nguyeân töû maø noù lieân keát.

• Lieân keát coäng hoùa trò giöõa 2 nguyeân töû cuûa 2 nguyeân toá, soá oxi hoùa ñöôïc tính nhö sau: +1 (trong lieân keát ñôn), +2 (trong lieân keát ñoâi) cho nguyeân töû coù ñoä aâm ñieän nhoû & -1, -2 cho nguyeân töû coù ñoä aâm ñieän lôùn.

Ví duï 1: CH4 (hình veõ döôùi). C coù soá oxi hoùa laø (-1) + (-1) + (-1) + (-1) = -4

Ví duï 2: HCHO (hình veõ döôùi). C coù soá oxi hoùa laø (+2) + (-1) + (-1) = 0

• Ñoái vôùi C:

- Coäng hoùa trò cuûa C trong hôïp chaát höõu cô ñeàu baèng 4 nhöng soá oxi hoùa cuûa C coøn tuøy thuoäc nguyeân toá lieân keát vôùi noù:

- Neáu lieân keát vôùi caùc nguyeân töû coù ñoä aâm ñieän lôùn hôn nhö phi kim (O, N, Cl, …) thì soá oxi hoùa cuûa C laø döông (+).

Ví duï: O-2 == +2C+2 == O-2

- Neáu kieân keát vôùi nguyeân töû coù ñoä aâm ñieän nhoû hôn nhö kim loaïi (Mg, H) thì soá oxi hoùa C laø aâm (-).

- Neáu lieân keát vôùi chính noù (-C-C-) thì khoâng tính soá oxi hoùa (coi baèng 0) Ví duï: C coù soá oxi hoùa -1 trong CaC2 :

* Caùch xaùc ñònh soá oxi hoùa cuûa C trong hôïp chaát höõu cô:

• Caùch 1: Vieát CTPT cuûa hôïp chaát vaø xaùc ñònh soá oxi hoùa cuûa C gioáng caùch xaùc ñònh soá oxi hoùa trong hôïp chaát voâ cô (ñoái vôùi hôïp chaát coù nhieàu C thì ñoù laø soá oxi trung bình)



• Caùch 2: Xaùc ñònh soá oxi hoùa cuûa töøng nguyeân töû C döïa vaøo CTCT.



Ví duï 1: CH3CH2OH • Caùch 1: Ñaët a laø soá oxi hoùa trung bình cuûa C: Ca

2H+16O-2.

Ta coù: 2a + 1.6 -2 = 0 ⇒ a = -2

• Caùch 2: Döïa vaøo hình veõ treân ta suy ra C soá 1 coù soá oxi hoùa laø -1, coøn C soá 2 coù soá

oxi hoùa laø -3, soá oxi hoùa trung bình cuûa C laø 22

)3()1( −=−+− .

Ví duï 2: CH3COOH • Caùch 1: Ñaët a laø soá oxi hoùa trung bình cuûa C. CTPT : Ca

2H+14O-2

2 Ta coù: 2a + 1.4 - 2.2 = 0 ⇒ a = 0

• Caùch 2: Döïa vaøo hình veõ treân suy ra C soá 1 coù soá oxi hoùa laø +3, coøn C soá 2 coù soá oxi hoùa laø -3 neân soá oxi hoùa trung bình cuûa C laø 0.

+ YÙ nghóa cuûa vieäc xaùc ñònh soá oxi hoùa :

• Duøng ñeå caân baèng phöông trình phaûn öùng oxi hoùa khöû.

• Döïa vaøo söï thay ñoåi soá oxi hoùa cuûa caùc nguyeân toá ⇒ phaûn öùng coù phaûi laø phaûn öùng oxi hoùa khöû hay khoâng ?

• Bieát ñöôïc trong moät phaân töû tham gia phaûn öùng, nguyeân töû naøo laø chaát khöû, nguyeân töû naøo laø chaát oxi hoùa ?

Ví duï : Xeùt phaûn öùng: 2Fe+2Cl2-1 + Cl2

0 → 2Fe+3Cl3-1.

-Ta thaáy: phaûn öùng coù söï thay ñoåi soá oxi hoùa ⇒ phaûn öùng oxi hoùa khöû.

-Trong phaûn öùng treân khoâng phaûi toaøn phaân töû FeCl2 tham gia phaûn öùng oxi hoùa khöû maø thöïc teá chæ coù nguyeân töû Fe ôû traïng thaùi oxi hoùa +2 laø chaát khöû.

Fe2+ - e → Fe3+ (taêng soá oxi hoùa ⇒ chaát khöû)

Cl2 + 2e → 2Cl- (giaûm soá oxh ⇒ chaát oxi hoùa)

III. AÙP DUÏNG

Baøi 1: Tính soá oxi hoùa cuûa caùc nguyeân toá ñöôïc gaïch döôùi trong caùc hôïp chaát vaø ion sau:

a/ KMnO4, K2MnO4, MnO2, Mn2+, MnO4-, MnO4

2-, Mn, MnSO4, MnCl2, HNO3, HNO2, NO3

-, NO2, NO2-, N2, NH4

+, NH4NO3, N2O, NO, N2O3, N2O5, KNO3, N2O4, (NH4)2SO4, CuO, Cu, Cu2O, Cu2+, CuSO4, CuCl, CuCl2, Cu(OH)2, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeS2, FeCO3, Fe3+, FeSO4, Fe2(SO4)3, Fe(NO3)3, CaC2, Al4C3, C, CO, CO2.



b/ K2Cr2O7, Cr, Cr3+, K2CrO4, Cr2O72-, Cr2(SO4)3, Cr2O3, CrO4

2-, CrCl3, CrO2-,

CrO, Cr2O3, CrO3, Cr(OH)3, Na2Cr2O7, CrBr3, NaCrO2, H2SO4, H2SO3, FeSO4, SO3, SO3

2-, Na2S2O3, Na2S4O6, S, S8, SO42-, SO2, H2S, SF6, FeS2, FeS, K2S, KHS, H3PO4, P4,

P, P2O5, P2O3, PH3, PO43-, AlO2

-, KAlO2, HCl, Cl2, Cl-, KClO3, NaClO, ClO-.

Baøi 2: Tính soá oxi hoùa cuûa caùc nguyeân toâ C, H, O, N trong caùc hôïp chaát höõu cô sau:

a/ Glixin (Glicin, H2N-CH2-COOH); Axit lactic (Acid lactic, CH3-CHOH-COOH); Axit cloaxetic (Acid cloroacetic, Cl-CH2-COOH); Anilin (C6H5-NH2); Nitrobenzen (C6H5-NO2); ñietylete (Dietyl eter, C2H5-O-C2H5); ancol benzylic (C6H5-CH2-OH); Lizin (Lysin, H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-CHNH2-COOH); Cloropren (2-Clobuta ñien-1,3 CH2=CH-CCl=CH2); Metylamin (CH3-NH2); Axit acrilic (CH2=CH-COOH).

b/ Benzandehit (Benzaldehid, C6H5-CHO); Phenol (C6H5-OH); Glixerin (Glicerin, CH2OH-CHOH-CH2OH); p-Cresol (p-CH3-C6H4-OH); Axit fomic (Acid formic, HCOOH); Axit picric (2,4,6-Trinitrophenol); TNT (2,4,6-Trinitrotoluen); Axit glutamic (HOOC-CH2-CH2-CHNH2-COOH); Alanin (CH3-CHNH2-COOH); Isopren (CH2=CH-CCH3=CH2); Axit a-aminoenantoic (H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH); Axit adipic [ Acid adipic, HOOC-(CH2)4-COOH ].

IV. CAËP OXI HOÙA KHÖÛ LIEÂN HÔÏP

Cặp oxi hóa khử là tập hợp gồm hai chất, chất oxi hóa và chất khử tương ứng (chất oxi hóa và chất khử liên hợp). Thí dụ: Fe2+/Fe, Ag+/Ag, Al3+/Al, 2H+/H2, Cl2/2Cl-, Fe3+/Fe2+, Cu2+/Cu, Cu2+/Cu+ Trong một cặp oxi hóa khử thì độ mạnh của chất oxi hóa và của chất khử ngược nhau. Nghĩa là nếu chất oxi hóa rất mạnh thì chất khử tương ứng sẽ rất yếu và ngược lại, nếu chất khử rất mạnh thì chất oxi hóa tương ứng sẽ rất yếu. Thí dụ: Với cặp K+/K thì do K có tính khử rất mạnh nên K+ có tính oxi hóa rất yếu. Với cặp Au3+/Au thì do Au có tính khử rất yếu nên Au3+ có tính oxi hóa rất mạnh.

V. DÃY ĐIỆN HÓA Trong dãy thế điện hóa, người ta sắp các kim loại (trừ H là phi kim) theo thứ tự, từ trước ra sau, có độ mạnh tính khử giảm dần; Còn các ion kim loại tương ứng (ion dương) theo thứ tự, từ trước ra sau, có độ mạnh tính oxi hóa tăng dần.



Chiều độ mạnh tính khử giảm dần.

K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Pt Au K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+Cr3+ Fe2+Ni2+Sn2+ Pb2+ H+Cu2+Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+ Chiều độ mạnh tính oxi hóa tăng dần.

• Thế điện hóa chuẩn của cặp oxi hóa khử nào càng lớn về đại số thì chất oxi hóa đó càng mạnh, chất khử tương ứng càng yếu; Còn thế điện hóa chuẩn của cặp oxi hóa khử nào càng nhỏ về đại số thì chất oxi hóa đó càng yếu, chất khử tương ứng càng mạnh.

Thí dụ: Thực nghiệm cho biết: E0Ag+/Ag > E0Fe3+/Fe2+ >E0Cu2+/Cu > E0Fe2+/Fe Do đó,

Sau đây là trị số thế điện hóa chuẩn của một số cặp oxi hóa khử thường gặp (Người ta xác định được các trị số này là do thiết lập các pin điện hóa học giữa các cặp oxi hóa khử khác với cặp oxi hóa khử hiđro . Với điện cực hiđro được chọn làm điện cực chuẩn và qui ước E02H+/H2 = 0 V)

K+/K -2,92 Ca2+/Ca -2,87 Na+/Na -2,71

Mg2+/Mg -2,37 Al3+/Al -1,66 Mn2+/Mn -1,19

Zn2+/Zn -0,76 Cr3+/Cr -0,74 Fe2+/Fe -0.44

Ni2+/Ni -0,26 Sn2+/Sn -0,14 Pb2+/Pb -0,13

Fe3+/Fe -0,04 2H+(axit)/H2 0,00 Cu2+/Cu+ +0,16

Cu2+/Cu +0,34 Fe3+/Fe2+ +0,77 Ag+/Ag +0,80

Hg2+/Hg +0,85 Pt2+/Pt +1,20 Au3+/Au +1,50

E0Ox1/Kh1 > E0Ox2/Kh2 � Tính oxi hóa: Ox1 > Ox2 Tính khử: Kh1 < Kh2

tính oxi hóa: Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > Fe2+ tính khử: Ag < Fe2+ < Cu < Fe



CHƯƠNG 2

CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG

PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ

* Nguyên tắc: Để cân bằng phản ứng oxi hóa khử là số điện tử cho của chất khử phải bằng số

điện tử nhận của chất oxi hóa hay số oxi hóa tăng của chất khử phải bằng số oxi hóa giảm của chất oxi hóa.

I. PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG ĐIỆN TỬ (THĂNG BẰNG ELECTRON)

* Các bước cân bằng:

+ Viết phương trình phản ứng xảy ra với đầy đủ tác chất, sản phẩm (nếu đầu bài yêu cầu bổ sung phản ứng, rồi mới cân bằng). + Tính số oxi hóa của nguyên tố có số oxi hóa thay đổi. Nhận diện chất oxi hóa, chất khử. + Viết phản ứng cho, phản ứng nhận điện tử (Phản ứng oxi hóa, phản ứng khử). Chỉ

cần viết nguyên tử của nguyên tố có số oxi hóa thay đổi, với số oxi hóa được dể bên trên. Thêm hệ số thích hợp để số nguyên tử của nguyên tố có số oxi hóa thay đổi hai bên bằng nhau.

+ Cân bằng số điện tử cho, nhận. Số điện tử cho của chất khử bằng số điện tử nhận của chất oxi hóa (Hay số oxi hóa tăng của chất khử bằng số oxi hóa giảm của chất oxi hóa) bằng cách thêm hệ số thích hợp.

+ Phối hợp các phản ứng cho, nhận điện tử; các hệ số cân bằng tìm được; và phản ứng lúc đầu để bổ sung hệ số thích hợp vào phản ứng lúc đầu.

+ Cuối cùng cân bằng các nguyên tố còn lại (nếu có) như phản ứng trao đổi. Ví dụ: Cân bằng các phản ứng sau đây theo phương pháp cân bằng điện tử.

Ví dụ 1

+7 +2 +2 +3

KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O Chất oxi hóa Chất khử

+7 +2

2 Mn +5e- Mn (sự khử) +2 +3

5 2Fe 2Fe + 2e- (sự oxi hóa) (+4) (+6)

2KMnO4 + 10FeSO4 + H2SO4 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O



Ví dụ 2:

Fe3O4 + HNO3 Fe(NO3)3 + NxOy + H2O

Chất khử Chất oxi hóa

+8/3 +3

(5x-2y) 3Fe 3Fe + e- (sự oxi hóa) (+8) (+9)

+5 +2y/x

xN + (5x-2y)e- xN (sự khử) (+5x) (+2y)

(5x-2y)Fe3O4 + xHNO3 (15x-6y)Fe(NO3)3 + NxOy + H2O

(5x-2y)Fe3O4 + (46x-18y)HNO3 (15x-6y)Fe(NO3)3 + NxOy + (23x-9y)H2O

II- PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG ION- ĐIỆN TỬ (chæ aùp duïng cho phaûn öùng oxi hoùa khöû xaûy ra trong dung dòch : döïa treân söï caân baèng khoái löôïng vaø ñieän tích maø khoâng caàn tính theo soh )

* Phöông phaùp chung: Vieát phöông trình phaûn öùng ôû daïng ion thu goïn. Ví duï: FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O Fe2+ + MnO4

- + H+ → 2Fe3+ + Mn2+ + H2O (daïng ion thu goïn)

Vieát caùc nöõa phaûn öùng oxi hoùa - khöû roài caân baèng: + Caân baèng nguyeân töû: 2Fe2+ → 2Fe3+ MnO4

- + 8H+ → Mn2+ + 4H2O • Phaûn öùng xaûy ra trong moâi tröôøng axit, veá naøo thieáu oxi coäng

H2O, veá naøo thöøa oxi coäng H+. • Phaûn öùng xaûy ra trong moâi tröôøng kieàm, veá naøo thieáu oxi coäng

OH-, veá naøo thöøa oxi coäng H2O. • Phaûn öùng xaûy ra trong moâi tröôøng trung tính (H2O) thì xem saûn phaåm taïo thaønh. Saûn phaåm taïo thaønh coù axit : caân baèng gioáng tröôøng hôïp cuûa moâi tröôøng kieàm. Saûn phaåm taïo thaønh coù kieàm : caân baèng gioáng tröôøng hôïp cuûa moâi tröôøng axit.

+ Caân baèng ñieän tích: Baèng caùch theâm electron vaøo hoaëc tröø electron ñi: 2Fe2+ → 2Fe3+ + 2e MnO4

- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O • Caân baèng heä soá sao cho soá electron cho = soá electron nhaän.

5 x 2Fe2+ → 2Fe3+ + 2e 2 x MnO4

- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O



• Nhaân heä soá vaøo vaø coäng hai nöõa phaûn öùng laïi ñöôïc phöông trình ion.

10Fe2+ + MnO4- + 16H+ → 10Fe3+ + 2Mn2+ + 8H2O

• Coäng 2 veá cuøng moät löôïng cation hoaëc anion ñeå buø tröø ñieän tích suy ra phöông trình ôû daïng phaân töû.

10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O Ví duï: Caân baèng phaûn öùng trong moâi tröôøng kieàm:

Daïng phaân töû: NaCrO2 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + H2O Daïng ion thu goïn:Na++CrO2

-+Na++OH- → 2Na++CrO42-+Na++ Br-+ H2O

Caùc nöõa phaûn öùng: CrO2- + 4OH- → CrO4

2- + 2H2O + 3e Br2 + 2e → 2Br- Phöông trình ion: 2CrO2

- + 8OH- + 3Br2 → 2CrO42- + 4H2O + 6Br-

Vaäy: 2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O

III- PHƯƠNG PHÁP ĐẠI SỐ (khoâng caàn xaùc ñònh chaát khöû, chaát oxi hoùa, soá oxi hoùa)

* Coù 3 böôùc thöïc hieän: • Böôùc 1: Goïi a, b, c, d, e … laø caùc heä soá caân baèng. • Böôùc 2: AÙp duïng ñònh luaät baûo toaøn nguyeân toá ñeå laäp heä nhieàu phöông

trình toaùn hoïc theo caùc heä soá ñoù. • Böôùc 3: Cho giaù trò cuï theå moät heä soá baát kyø töø ñoù tính ra caùc heä soá

khaùc. Ví duï : aCu + bHNO3 = cCu(NO3)2 + dNO + eH2O

-Ta coù caùc phöông trình sau:

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

⎧

++=+=

==

edc6b3dc2b

e2bca

Cho a = c = 1 ⇒

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

⎧

++=+=

===

ed6b3d2b

e2b1ca

⇔

⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪

⎨

⎧

=

=

=

==

34e

32d

38b

1ca

- Nhaân 3 ñoàng loaït vaøo caùc heä soá treân: a = c = 3, b = 8, d = 2, e = 4. - Vaäy: 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

IV- CÁC BÀI TẬP ÁP DỤNG Câu 1 :

1. Điều khẳng định sau đây có đúng không giải thích? “một chất có tính oxi hóa gặp một chất khử nhất thiết phải xảy ra phản ứng oxi hóa – khử”.



2. Hoàn thành các phương trình phản ứng sau dưới dạng phân tử và ion thu gọn: a. MnO4

- + C6H12O6 + H+ → Mn2+ + CO2 +… b. FexOy + H+ + SO4

2- → SO2 + …. (Trích đề thi đề nghị Olympic truyền thống 30/4 của Trường THPT Gò Vấp- TPHCM- năm 2000) Bài làm:

1. Điều khẳng định trên không phải lúc nào cũng đúng. *Vì muốn có phản ứng một chất oxi hóa A và một chất khử B thì chất oxi hóa tạo thành phải yếu hơn A và chất khử sinh ra phải yếu hơn B. Thí dụ: Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag Trong đó: - Chất oxi hóa Cu2+ yếu hơn chất oxi hóa ban đầu là Ag+

- Chất khử sinh ra là Ag yếu hơn chất khử ban đầu là Cu * Ngược lại phản ứng sẽ không xảy ra khi: Ag + Cu2+ → Ag+ + Cu * Ngoài ra phản ứng oxi hóa khử còn phụ thuộc vào nồng độ, nhiệt độ và chất xúc tác Thí dụ: N2 + 3H2 ⎯⎯ →← Fet ,0

2NH3 2. a. MnO4

- + C6H12O6 + H+ → Mn2+ + CO2 +… + Phương trình dạng ion: 24 Mn+7 + 5e → Mn+2 5 6C0 → 6C+4 + 6.4e PT ion: 24MnO4

- + 5C6H12O6 + H+ → 24Mn2+ + 30CO2 + 66H2O PT phân tử: 24KMnO4 + 5C6H12O6 + 36H2SO4 → 24MnSO4 + 30CO2 + 66H2O +12K2SO4

b. FexOy + H+ + SO42- → SO2 + ….

PT dưới dạng ion: 2 x Fe2y/x → xFe+3 + (3x-2y)e (3x-2y)x S+6 +2e → S+4 PT ion : (12x – 4y)H+ 2FexOy + (3x-2y)SO4

2- → 2xFe+3 + (3x-2y)SO2 + (6x- 2y)H2O PT dưới dạng phân tử : 2FexOy + (6x- 2y) H2SO4 → xFe2(SO4)3 + (3x-2y)SO2 + (6x-2y)H2O Câu 2: Cân bằng phản ứng oxi – hóa khử sau theo phương pháp cân bằng ion – electron

a. KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4 → MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O b. FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NxOy + H2O Trên cơ sở hệ số tìm được, hãy suy luận cho trường hợp Fe3O4: Fe3O4 + HNO3 → NxOy + …

(Trích đề thi đề nghị Olympic truyền thống 30/4 của Trường THPT Minh Khai - năm 2000) Bài làm:

a. KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4 → MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O 2 MnO4

- + 8H+ +5e → Mn2+ + 4H2O 5 SO3

2- + H2O → SO42- +2H++ 2e

2MnO4- + 5SO3

2- + 6H+ → 2Mn2+ + 5SO42- + H2O

2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O b. FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NxOy + H2O

FeO + 2H+ → Fe3+ + H2O +1e xNO3

- + (6x-2y) H+ + (5x-2y)e → NxOy + (3x-y)H2O (5x-2y)FeO + (16x-6y)H+ + xNO3

- → (5x-2y)Fe3+ + NxOy + (8x-3y)H2O Vậy : (5x-2y)FeO + (16x-6y)HNO3 → (5x-2y)Fe(NO3)3 + NxOy + (8x-3y)H2O Mà : (5x-2y)Fe2O3 + (30x-12y)HNO3 → (5x-2y)Fe(NO3)3 + (15x-6y)H2O Suy ra từ phương trình phản ứng của Fe3O4( FeO . Fe2O3) (5x-2y) Fe3O4 + (46x-18y)HNO3 → (15x-6y)Fe(NO3)3 + NxOy + (23x-9y)H2O



Câu 3 : 1. Dùng phương pháp thăng bằng e cân bằng các phương trình phản ứng oxi hóa – khử sau :

a. C12H22O11 + H2SO4 đặc → CO2 + SO2 + H2O b. FeS2 + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2 + H2O c. K2Cr2O7 + H2S + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + S + K2SO4 + H2O

2. Một khoáng vật X gồm 2 nguyên tố A, B( trong đó A là kim loại, B là phi kim) - Khí đố X được rắn Y(A2O3) khí/ (BO2), trong đó phần trăm khối lượng A trong Y: 70% và B trong Z là 50% - Y tác dụng đúng 1,8 g H2, to cao - Z tác dụng đủ 117,6g K2Cr2O7 trong môi trường axit H2SO4 dư cho muối Cr3+ Xác định tên khoáng vật X và lượng X đã đốt? (Trích đề thi đề nghị Olympic truyền thống 30/4 của Trường THPT Lê Quí Đôn- TPHCM- năm 1999- 2000) Bài làm: 1. a. C12H22O11 + H2SO4 đặc → CO2 + SO2 + H2O 1 12C0 → 12C+4 + 4.12e 24 S+6 + 2e → S+4 12C0 + 24S+6 → 12C+4 + 24S+4

C12H22O11 + 24H2SO4 đặc → 12CO2 + 24SO2 + 35H2O b. FeS2 + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2 + H2O Fe+2 → Fe+3 +1e 2S-1 + 7e.2 → 2S+6 1 Fe+2 + 2S-1 → Fe+3 + 2S+6 +15e 15 N+5 +1e → N+4 Fe+2 + 2S-1 + 15N+5 → Fe+3 + 2S+6 + 15N+4 FeS2 + 18HNO3 → Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2 + 7H2O c. K2Cr2O7 + H2S + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + S + K2SO4 + H2O 1 2Cr+6 + 3e(2) → 2Cr+3 3 S-2 → S0 + 2e 2Cr+6 + 3S-2- → 2Cr+3 + 3S0 K2Cr2O7 + 3H2S + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3S + K2SO4 + H2O Câu 4: 1. Bằng phương pháp thăng bằng electron, cân bằng các phản ứng oxi hóa – khử sau: a. FeS2 + HNO3 + HCl → FeCl3 +H2SO4 + NO + H2O b. MxOy + HNO3 → M(NO3)n + NO + H2O c. KMnO4 + C6H12O6 + H2SO4 → MnSO4 +K2SO4 + CO2 + H2O d. CrCl3 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + NaCl + H2O 2. Trong điều kiện thí nghiệm cụ thể, Al tác dụng với HNO3

tạo hỗn hợp khí X gồm NO, NO2 theo phương trình phản ứng: Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO2 + NO + H2O Hãy cân bằng phản ứng oxi hóa – khử cho mỗi trường hợp: a. 02,1

43/ =HCXd b. 122,1

43/ =HCXd Nêu nhận xét về hệ số của phương trình phản ứng Hãy cho biết khoảng giới hạn của giá trị

43/ HCXd (Trích đề thi đề nghị Olympic truyền thống 30/4 của Trường THPT Hùng Vương- năm 1999- 2000)



Bài làm: 1.

a. FeS2 + HNO3 + HCl → FeCl3 +H2SO4 + NO + H2O Fe+2 → Fe+3 +1e 1 2S-1 → 2S+6 + 14e 15 N+5 +3e → N+2 FeS2 + 5HNO3 + 3HCl → FeCl3 + 2H2SO4 + 5NO + 2H2O b. 3Mx

+2y/x Oy + (4nx -2y)HN+5O3 → 3xM+n(NO3)n + (nx- 2y)NO + (2nx-y)H2O

c. KMnO4 + C6H12O6 + H2SO4 → MnSO4 +K2SO4 + CO2 + H2O

24 Mn+7 + 5e → Mn+2 5 6C0 → 6C+4 + 6.4e PT ion: 24MnO4

- + 5C6H12O6 + H+ → 24Mn2+ + 30CO2 + 66H2O PT phân tử: 24KMnO4 + 5C6H12O6 + 36H2SO4 →12K2SO4 + 24MnSO4 + 30CO2 + 66H2O d. 2CrCl3 + 3Br2 + 16NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaBr + 6NaCl + 8H2O

2. a. Tỉ lệ: NO : NO2 = 0,325 : 0,675= 10:21 10N+5 + 30e → 10N+2 21 N+5 + 21e → 21N+4

31N+5 + 51e → 21N+4 + 10N+2 17Al0 → 17Al+3 + 17. 3e 17 Al + 82HNO3 → 17Al(NO3)3 + 21NO2 + 10NO + 41H2O

b. Tỉ lệ: NO : NO2 = 0,07 : 0,93 = 1:13 N+5 + 3e → N+2 13(N+5 +1e) → 13N+4

3(14N+5 + 16e → 13N+4 + N+2 16Al0 → 16Al+3 + 16.3e 16 Al + 90HNO3 → 16Al(NO3)3 + 39NO2 + 3NO + 45H2O Nhận xét: Hệ số phương trình đúng với tỉ lệ đã tính * Khoảng giới hạn của giá trị dX : 0,75 < dX <1,15 Câu 5: Cân bằng các phản ứng oxi hóa – khử cho sau theo phương pháp ion- electron:

1. Cr2S3 + Mn(NO3)2 + K2CO3 → K2CrO4 + K2MnO4 + CO2 + NO + K2SO4 2. Fe3O4 + HNO3 → NxOy + …. 3. FexOy + H2SO4 đặc, nóng → 4. CrI3 + Cl2 + KOH → K2CrO4 + KIO4 + KCl + H2O 5. P + NH4ClO4 → N2 + Cl2 + H3PO4

(Trích đề thi đề nghị Olympic truyền thống 30/4 của trường THPT Chuyên Lâm Đồng – Tỉnh Lâm Đồng – năm 2000) Bài làm:

1. Cr2S3 + Mn(NO3)2 + K2CO3 → K2CrO4 + K2MnO4 + CO2 + NO + K2SO4 1 Cr2S3 + 20CO3

2- → 2CrO42- + 3SO4

2- + 20CO2 + 30e 15 Mn2+ + 2NO3

- + 2e → MnO4- + 20NO

PT ion rút gọn: Cr2S3 + 20CO3

2- + 15Mn2+ + 30NO3- → 2CrO4

- + 3SO42- + 15MnO4

2- + 30NO + 20CO2 PT phân tử:

Cr2S3 + 15Mn(NO3)2 + 20K2CO3 → 2K2CrO4 + 15K2MnO4 + 20CO2 + 30NO +3 K2SO4



2. Fe3O4 + HNO3 → NxOy + Fe(NO3)3 + H2O (5x-2y) Fe3O4 + 8H+ → 3Fe3+ + 4H2O + e 1 xNO3

- + (6x-2y)H+ + (5x-2y)e → NxOy + (3x-y)H2O PT ion rút gọn : (5x-2y) Fe3O4 + xNO3

- + (46x -18y)H+ → (15x-6y)Fe3+ + NxOy + (23x-9y)H2O PT phân tử : (5x-2y) Fe3O4 + (46x-18y) HNO3 → NxOy + (15x-6y) Fe(NO3)3 + (23x -9y)H2O 3. FexOy + H2SO4 đặc, nóng → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 1 2FexOy + 4yH+ → 2xFe3+ + 2yH2O + (6x-4y)e (3x- 2y) SO4

2- + 4H+ + 2e → SO2 + 2H2O PT ion thu gọn : 2FexOy + (3x-2y)SO4

2- + (12x-4y)H+ → 2xFe3+ + (3x-2y)SO2 + (6x-2y)H2O PT phân tử : 2FexOy + (6x-2y)H2SO4 đặc, nóng → xFe2(SO4)3 + (3x-2y)SO2 + (6x-2y)H2O 4. CrI3 + Cl2 + KOH → K2CrO4 + KIO4 + KCl + H2O 2 CrI3 + 32OH- → CrO4

2- + IO4- + 16H2O +27e

27 Cl2 + 2e → 2Cl- PT ion thu gọn: 2CrI3 + 64OH- +27Cl2 → CrO4

2- + 6IO4- + 32H2O + 54Cl-

PT phân tử: CrI3 + 27Cl2 + 64KOH → 4K2CrO4 + 6KIO4 + 54KCl + 32H2O 5. P + NH4ClO4 → N2 + Cl2 + H3PO4 +H2O 8 P + 4H2O → PO4

3- + 8H+ + 5e 5 2NH4ClO4 + 8H+ + 8e → N2 + Cl2 + 8H2O PT ion thu gọn: 8P + 6NH4ClO4 → 5N2 + 5Cl2 + 8PO4

3- +H2O + 24H+ PT phân tử: 8P + 6NH4ClO4 → 5N2 + 5Cl2 + 3H3PO4 +8H2O Câu 6: Bổ túc và cân bằng theo phương pháp ion- electron a. C6H12O6 + MnO4

- + H+ → CO2 +… b. Fe3O4 + NO3

- + H+ → NxOy +… c. CrO2

- + H+ + KI → Cr2+ + … Viết lại dưới dạng phương trình phân tử. (Trích đề thi đề nghị Olympic truyền thống 30/4 của trường THPT Chuyên Lê Quí Đôn – Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu – năm 2000) Bài làm: a. C6H12O6 + MnO4

- + H+ → CO2 + Mn2+ + H2O 5 C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 24H+ + 24e 24 MnO4

- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O PT ion thu gọn: 5C6H12O6 + 24MnO4

- + 72H+ → 30CO2 + 24Mn2+ + 66H2O PT phân tử: 5C6H12O6 + 24KMnO4 + 36H2SO4 → 30CO2 + 24MnSO4 + 12K2SO4+ 66H2O b. Fe3O4 + HNO3 → NxOy + Fe(NO3)3 + H2O (5x-2y) Fe3O4 + 8H+ → 3Fe3+ + 4H2O + e 1 xNO3

- + (6x-2y)H+ + (5x-2y)e → NxOy + (3x-y)H2O PT ion rút gọn :



(5x-2y) Fe3O4 + xNO3- + (46x -18y)H+ → (15x-6y)Fe3+ + NxOy + (23x-9y)H2O

PT phân tử : (5x-2y) Fe3O4 + (46x-18y) HNO3 → NxOy + (15x-6y) Fe(NO3)3 + (23x -9y)H2O c. CrO2

- + H+ + KI → Cr2+ + 2 CrO2

- + 4H+ + e → Cr2+ + 2H2O 1 2I- → I2 + 2e PT ion thu gọn: 2CrO2

- + 8H+ + 2I- → I2 + Cr2+ + 4H2O PT phân tử: 2KCrO2 + 2KI + 4H2SO4 → 2CrSO4 + I2 +2K2SO4 + 4H2O Câu 7: Bổ túc và cân bằng các phương trình hóa học sau đây bằng phương pháp cân bằng ion- electron, chỉ ra chất khử và chất oxi hóa: a. Cl2 + I- + H2O → IO3

- + … +…. b. Cl2 + I- + OH- → IO4

- + …. + … c. Cu2S + HNO3 → Cu(NO3)2 + H2SO4 + NO + H2O (Trích đề thi học sinh giỏi các tỉnh phía nam – Hóa học 10 Sa Đéc- Đồng Tháp- năm 1999- 2000) Bài làm: a. Cl2 + I- + H2O → IO3

- + Cl- + H+ 3 Cl2 + 2e → 2Cl- c.oxh 1 I- + 3H2O → IO3

- + 6H+ + 6e c.khử 3Cl2 + I- + 3H2O → IO3

- + 6Cl- + 6H+ b. Cl2 + I- + OH- → IO4

- + Cl- + H2O 7 Cl2 + 2e → 2Cl- c. oxh 2 I- + 8OH- → IO4

- + 4H2O + 7e c. khử 7Cl2 + 2I- + 16OH- → 2IO4

- + 14Cl- + 8H2O c. Cu2S + HNO3 → Cu(NO3)2 + H2SO4 + NO + H2O 3 Cu2S + 4H2O → 2Cu2+ + SO4

2- + 8H2O + 10e c.khử 10 NO3

- +4H+ +3e → NO + 2H2O c.oxh 3Cu2S + 16H+ +10NO3

- → 6Cu2+ +3SO42- + 10NO + 8H2O

3Cu2S + 22HNO3 → 6Cu(NO3)2 + 3H2SO4 + 10NO + 8H2O Câu 8 : Bổ túc và cân bằng các phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron: a. FexOy + HNO3 → NnOm + … b. FeS2 + H2SO4 loãng → c. As2S3 + HNO3 + H2O→ d. Al + HNO3 → N2O + NO …(Tỉ lệ 3:1:

2=NOON nn )

e. FexOy + H2SO4 → SO2 +… g. M2(CO3)n + HNO3 → M(NO3)m + NO h. K2Cr2O7 + (NH4)2S + KOH + H2O →



k. FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → (Trích đề thi đề nghị kì thi Olympic 30/4 của trường THPT Chuyên Lê Quí Đôn- Quảng Trị - năm học 1999-2000) Bài làm: a. FexOy + HNO3 → NnOm + Fe(NO3)3 + H2O (5n -2m) xFe+2y/x → xFe+3 + (3x-2y)e (3x-2y) nN+5 + (5n- 2m)e → n Nn

+2m/n (5n -2m) FexOy + (18nx – 2ny -6mx) HNO3 → (5n -2m)xFe(NO3)3 + (3x-2y)NnOm + (9nx – ny – 3mx)H2O b. FeS2 + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2S + S 1 S-1 +1e → S-2 1 S-1 → S0+ 1e FeS2 + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2S + S c. As2S3 + HNO3 + H2O→ H3AsO4 + H2SO4 + NO 3 As2S3 → 2As+5 + 3S+6 + 28e 28 N+5 + 3e → N+2

3As2S3 + 28HNO3 + 4H2O→ 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO d. Al + HNO3 → N2O + NO …(Tỉ lệ 3:1:

2=NOON nn )

17 Al0 → Al+3 + 3e 3 N+5 + 17e → 3N+2 + 2N+1 17Al + 66HNO3 → 17 Al(NO3)3 + 9NO + 3N2O + 33H2O e. FexOy + H2SO4 → Fe(NO3)3 + SO2 + H2O (3x-2y) S+6 + 2e → S+4

2 xFe2y/x → xFe+3 + (3x-2y)e 2FexOy + (9x-2y)H2SO4 → 2xFe(NO3)3 + (3x-2y) SO2 + (9x-2y)H2O f. M2(CO3)n + HNO3 → M(NO3)m + NO + CO2 + H2O 3 2M+n → 2M+m + 2(m-n)e 2(m-n) N+5 + 3e → N+2 3M2(CO3)n + (8m-2n) HNO3 → 6M(NO3)m + 2(m-n)NO + 3nCO2 + (4m-n)H2O h. K2Cr2O7 + (NH4)2S + KOH + H2O → K3[Cr(OH)6] + S + NH3 1 2Cr+6 + 6e → 2Cr+3 3 S-2 → S0 + 2e K2Cr2O7 + 3(NH4)2S + 4KOH + H2O → 2K3[Cr(OH)6] + 3S + 6NH3 i. FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O 3 2Fe+2 → 2Fe+3 + 2e 1 2Cr+6 +6e → 2Cr+3 6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O Câu 9 : Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử sau theo phương pháp thăng bằng ion- electron

a. KMnO4 + C6H12O6 + H2SO4 → CO2 + …. b. FeO + HNO3 → NxOy + … c. KNO2 + KMnO4 + H2SO4 → KNO3 + … d. CH ≡ CH + K2Cr2O7 + H2SO4 → HOOC-COOH + …



(Trích đề thi đề nghị kì thi Olympic 30/4 của trường THPT Chuyên Chu Văn An – Ninh Thuận - năm học 1999-2000) Bài làm: a. C6H12O6 + KMnO4 + H2SO4 → CO2 + MnSO4 + K2SO4+ H2O 5 C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 24H+ + 24e 24 MnO4

- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O PT ion thu gọn: 5C6H12O6 + 24MnO4

- + 72H+ → 30CO2 + 24Mn2+ + 66H2O PT phân tử: 5C6H12O6 + 24KMnO4 + 36H2SO4 → 30CO2 + 24MnSO4 + 12K2SO4+ 66H2O b. FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NxOy + H2O (5x-2y) FeO + 2H+ → Fe3+ + H2O +1e

xNO3- + (6x-2y) H+ + (5x-2y)e → NxOy + (3x-y)H2O

(5x-2y)FeO + (16x-6y)H+ + xNO3- → (5x-2y)Fe3+ + NxOy + (8x-3y)H2O

Vậy : (5x-2y)FeO + (16x-6y)HNO3 → (5x-2y)Fe(NO3)3 + NxOy + (8x-3y)H2O c. KNO2 + KMnO4 + H2SO4 → KNO3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 5 NO2

- + H2O → NO3- + 2H+ + 2e

2 MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O

5NO2- + 2MnO4

- + 6H+ → 5NO3- + 2Mn2+ + 4H2O

5KNO2 + 2KMnO4 + 6H2SO4 → 5KNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O d.CH ≡ CH + K2Cr2O7 + H2SO4 → HOOC-COOH + Cr2(SO4)3 + H2O 4 Cr2O7

2- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O 3 C2H2 + 4H2O → C2O4

2- + 10H+ + 8e 4Cr2O7

2- + 3C2H2 + 26H+ → 8Cr3+ + 3C2O42- + 14H2O

3CH ≡ CH + 4K2Cr2O7 + 12H2SO4 → 3HOOC-COOH + 4Cr2(SO4)3 + 12H2O Câu 10: Cân bằng các phản ứng oxi hóa – khử sau theo phương pháp thăng bằng electron: a. M + HNO3 → M(NO3)n + N2O + … b. FexOy + HNO3 → NO + …. +…. c. CuFeS2 + Fe2(SO4)3 + O2 + H2O → FeSO4 + CuSO4 + H2SO4 (Trích đề thi đề nghị kì thi Olympic 30/4 của trường THPT Chuyên Lương Văn Chánh– Phú Yên - năm học 1999-2000) Bài làm: a. 8M + 10nHNO3 → 8M(NO3)n + nN2O + 5nH2O b. 3FexOy + (12-y) HNO3 → (3x-2y) NO + 3xFe(NO3)3 + (6x-y) H2O c. CuFeS2 + Fe2(SO4)3 + O2 + H2O → FeSO4 + CuSO4 + H2SO4 Cu+2Fe+2 S2

-2 + Fe2+3(SO4)3 + O2

0 + H2O → Cu+2SO4 + Fe+2SO4 + H2S+6O4 2 x 2Fe+3 +2e → 2Fe+2 1 x O2 + 4e → 2O-2 2S-2 → 2S+6 + 16e 3CuFeS2 + 8Fe2(SO4)3 + 8O2 + 8H2O → 3CuSO4 + 19FeSO4 + 8H2SO4 Câu 11: Bổ túc và cân bằng các phương trình phản ứng sau bằng phương pháp thăng bằng electron

a. FeS2 + HNO3 → H2SO4 + NO + … b. Fe + HNO3 → NO + N2O + …

Biết tỉ khối của hỗn hợp khí đối với H2 bằng 16,75.



c. FexOy + HNO3 → NnOm + … (Trích đề thi đề nghị kì thi Olympic 30/4 của trường THPT Bến Tre– Bến Tre - năm học 1999-2000) Bài làm: a. FeS2 + HNO3 → H2SO4 + NO + Fe(NO3)3 FeS2 → Fe3+ + 2S+6 +15e 5 N+5 + 3e → N+2 FeS2 + 5HNO3 → 2H2SO4 + 5NO + Fe(NO3)3

FeS2 + 8HNO3 → 2H2SO4 + 5NO + Fe(NO3)3 + 2H2O

b. Fe + HNO3 → NO + N2O + Fe(NO3)3 + H2O Gọi x là số mol NO trong mỗi mol hỗn hợp, ta có: 30x + 44(1-x) = 16,75 x 2 = 33,5 → x= 0,75 Tỉ lệ mol NO : N2O là 3:1 3 5N+5 + 17e → 3N+2 + 2N+1 17 Fe → Fe+3 + 3e 17Fe + 66HNO3 → 9NO + 3N2O + 17Fe(NO3)3 + 33H2O c. FexOy + HNO3 → NnOm + Fe(NO3)3 + H2O (5n -2m) xFe+2y/x → xFe+3 + (3x-2y)e (3x-2y) nN+5 + (5n- 2m)e → n Nn

+2m/n (5n -2m) FexOy + (18nx – 2ny -6mx) HNO3 → (5n -2m)xFe(NO3)3 + (3x-2y)NnOm + (9nx – ny – 3mx)H2O Câu 12 : Hoàn thành phương trình phản ứng

a. FeI2 + H2SO4 (đđ) → b. Al + HNO3 → N2O + NO + Al(NO3)3 + …( hỗn hợp khí chứa 75% N2O)

(Trích đề thi đề nghị kì thi Olympic 30/4 của trường THPT Chuyên Bạc Liêu– Bạc Liêu - năm học 1999-2000) Bài làm:

a. 2FeI2 + 6H2SO4 (đđ) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 2I2 + 6H2O b. 9Al + 34HNO3 → 3N2O + NO + 9Al(NO3)3 + 17H2O

Câu 13 : 1. Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp electron a. CuFeS2 + Fe2(SO4)3 + O2 + H2O → CuSO4 + FeSO4 + H2SO4 b. C2H5OH + K2Cr2O7 + H2SO4 → CH3CHO + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 2. Hoàn thành các phản ứng sau và cân bằng: - Viết theo phương pháp Ion- electron - Viết theo phương trình phản ứng dạng ion. a. Al + H+ + NO3

- → NO + N2O + … biết hỗn hợp khí NO và N2O có tỉ khối so với H2 là 17,33 b. FeS2 + HNO3( đun nóng) → SO4

2- + NO2 + … (Trích đề thi đề nghị kì thi Olympic 30/4 của trường THPT Chuyên Trần Hưng Đạo – Bình Thuận - năm học 2000) Bài làm: 1. a. CuFeS2 + Fe2(SO4)3 + O2 + H2O → CuSO4 + FeSO4 + H2SO4 2Fe+3 +2e → 2Fe+2 O2 + 4e → 2O-2



8 2Fe+3 + O2 + 6e → 2Fe+2 + 2O-2-

3 2S-2 → 2S+6 + 16e 3CuFeS2 + 8Fe2(SO4)3 + 8O2 + 8H2O → 3CuSO4 + 19FeSO4 + 8H2SO4 b. C2H5OH + K2Cr2O7 + H2SO4 → CH3CHO + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 3 2C-2 → 2C-1+2e 3 2Cr+6 + 2x 3e → 2Cr+3

3C2H5OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 3CH3CHO + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O 2. a.Al + H+ + NO3

- → Al+3 + NO + N2O + H2O

Tỉ lệ NO và N2O: 12233,174430

2

=→=++

ON

NO

nnx

yxyx

1 Al0 → Al3+ + 3e 1 NO3

- + 3e + 4H+ → NO + 2H2O Al + NO3

- + 4H+ → Al3+ + NO + 2H2O (*) 8 Al0 → Al3++ 3e 3 2NO3

- + 8e + 10H+ → N2O + 5H2O 8Al + 6NO3

- + 30H+ → Al3+ + 3N2O + 15H2O(**) Để có tỉ lệ trên, ta nhân (*) với 6 rồi cộng (**) 14Al + 12NO3

- + 54H+ → 14Al3+ + 3N2O + 6NO+ 27H2O b. FeS2 + HNO3( đun nóng) → SO4

2- + NO2 + Fe3+ + H2O 1 FeS2 + 8H2O → Fe3+ + 2SO4

2- + 16H+ +15e 15 NO3

- + e + 2H+ → NO2 + H2O FeS2 + 15NO3

- + 14H+ → 2SO4

2- + 15NO2 + Fe3+ + 7H2O Câu 14: Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử sau theo phương pháp cân bằng ion – electron. Nêu quá trình oxi hóa và quá trình khử: a. MnO4

- + SO32- + … → Mn2+ + SO4

2- + … b. MnO4

- + Fe3O4 + … → Fe2O3 + MnO2 + … c. MnO4

- + SO32- + … → MnO4

2- + SO42- + …

d. Cr2O72- + C3H7OH + H+ → C2H5COOH + Cr3+ + …

Cho biết tính oxi hóa của MnO4- trong các môi trường khác nhau.

(Trích đề thi đề nghị kì thi Olympic 30/4 của trường THPT Chuyên Lý Tự Trọng – Cần Thơ - năm học 2000) Bài làm: a. MnO4

- + SO32- + … → Mn2+ + SO4

2- + … 2 MnO4

- + 5e + 8H+ → Mn2+ + 4H2O( sự khử) 5 SO3

2- + H2O → SO42- + 2H+ +2e ( sự oxh)

2MnO4- + 5SO3

2- + 6H+ → 2Mn2+ + 5SO42- + 3H2O

b. MnO4

- + Fe3O4 + H2O → Fe2O3 + MnO2 + OH- 2 MnO4

- + 3e + 2H2O → MnO2 + 4OH- ( sự khử) 3 2Fe3O4 + H2O → 3Fe2O3 + 2H+ + 2e ( sự oxh) 2MnO4

- + 6Fe3O4 + H2O → 9Fe2O3 + 2MnO2 + 2OH-

c. MnO4

- + SO32- + OH- → MnO4

2- + SO42- + H2O

2 MnO4- + 1e → MnO4

2- ( sự khử) 1 SO3

2- + 2OH- → SO42- + 2H+ +2e ( sự oxh)

2MnO4- + SO3

2- + 2OH- → 2MnO42- + SO4

2- + H2O



d. Cr2O7

2- + C3H7OH + H+ → C2H5COOH + Cr3+ + H2O 2 Cr2O7

2- + 23e + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O (sự khử) 3 C3H7OH + 4e + H2O → C2H5COOH + 4H+ ( sự oxh) 2Cr2O7

2- + 3C3H7OH + 16H+ → 3C2H5COOH + 4Cr3+ + 11H2O Trong bất cứ môi trường nào MnO4

- cũng có tính oxh mạnh nhất trong môi trường axit( Mn+7 → Mn+2) và yếu nhất trong môi trường kiềm( Mn+7 → Mn+6) Câu 15: 1- Cân bằng phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron FexOy + HNO3 → Fe(NO3)3 + NnOm + H2O 2- Hoàn thành và cân bằng phản ứng oxi hóa –khử sau theo phương pháp thăng bằng ion – electron NaNO2 + KI + H2SO4 → NO↑ + …. (Trích đề thi chính thức Olympic, ngày 13/4/2002) Bài làm: 1- Fex

+2y/x Oy + HN+5O3 → Fe+3(NO3)3 + Nn

+2m/n Om + H2O

Chất khử chất oxh (5n -2m) xFe+2y/x → xFe+3 + (3x-2y)e (3x-2y) nN+5 + (5n- 2m)e → n Nn

+2m/n (5n -2m) FexOy + (18nx – 2ny -6mx) HNO3 → (5n -2m)xFe(NO3)3 + (3x-2y)NnOm + (9nx – ny – 3mx)H2O 2- NaNO2 + KI + H2SO4 → NO↑ + I2 + K2SO4 + Na2SO4 + H2O Sự khử: 2 NO2

- + 1e + 2H+ → NO + H2O Sự oxi hóa: 2I- → I2 + 2e NO2

- + 2I- + 4H+ → 2NO + I2 + H2O 2NaNO2 + 2KI + 2H2SO4 → 2NO↑ + I2 + K2SO4 + Na2SO4 + 2H2O Câu 16: Cân bằng phản ứng oxi hóa - khử a. Cl2 + I- + H2O → IO3

- + … b. Cl2 + I- + OH- → IO4

- + .. c. NaClO + KI + H2O → d. NaNO2 + KI + H2SO4 → NO + … e. Cu2FeSx + O2 → Cu2S + Fe3O4 + SO2 (Trích đề thi đề nghị của trường THPT chuyên Thoại Ngọc Hầu- An Giang – năm 2002) Bài làm

a. Cl2 + I- + H2O → IO3- + Cl- + H+

Sự khử: 3 Cl2 + 2e → 2Cl- Sự oxi hóa: I- + 3H2O → IO3

- + 6H+ + 6e 3Cl2 + I- + 3H2O → 6Cl- + IO3

- + 6H+ b. Cl2 + I- + OH- → IO4

- + Cl- + H2O Sự khử: 4 Cl2 + 2e → 2Cl- Sự oxi hóa: I- + 8OH- → IO4

- + 4H2O + 8e 4Cl2 + I- + 8OH- → IO4

- + 8Cl- + 4H2O c. NaClO + KI + H2O → NaCl + I2 + KOH Sự khử: Cl+1 +2e → Cl-1 Sự oxh: 2I- → I2 +2e NaClO + 2KI + H2O → NaCl + I2 + 2KOH d. NaNO2 + KI + H2SO4 → NO + I2 + K2SO4 + Na2SO4 + H2O Sự khử: 2 NO2

- + 1e + 4H+ → NO + 2H2O Sự oxi hóa: 2I- → I2 + 2e



2NaNO2 + 2KI + 2H2SO4 → 2NO + I2 + K2SO4 + Na2SO4 + 2H2O e. Cu2FeSx + O2 → Cu2S + Fe3O4 + SO2 Sự khử: (6x+7) O2 + 4e → 2O2- Sự oxi hóa: 2 3Cu2FeSx → 3Fe+8/3 + 6Cu+1 + 3xS+4 + (12x + 14)e 6Cu2FeSx + (6x+7) O2 → 6Cu2S + 2Fe3O4 + 6xSO2 Câu 17: 1- Hoàn thành và cân bằng các phương trình sau bằng phương pháp thăng bằng electron: a. H2O2 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + O2 + … b. FexOy + HNO3 → Fe(NO3)3 + NnOm + H2O 2- Cân bằng pt phản ứng sau bằng phương pháp ion – electron: a. Cl2 + S2O3

2- → SO42- + Cl- (môi trường bazơ)

b. As2S3 + NO3- → AsO4

3- + NO2 + S ( môi trường axit) (Trích đề thi đề nghị của trường THPT chuyên Bến Tre- Tỉnh Bến Tre– năm 2002) Bài làm: 1. a. H2O2 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + O2 + K2SO4 + H2O Chất khử chất oxh 2Cr+6 + 6e → 2Cr+3 3 2O-1 → O2

0 + 2e 3H2O2 + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3O2 + K2SO4 + 7H2O b. FexOy + HNO3 → Fe(NO3)3 + NnOm + H2O chất khử chất oxh Fex

+2y/x Oy + HN+5O3 → Fe+3(NO3)3 + Nn

+2m/n Om + H2O

Chất khử chất oxh (5n -2m) Fex

+2y/x → xFe+3 + (3x-2y)e (3x-2y) N+5 + (5n- 2m)e → n Nn

+2m/n (5n -2m) FexOy + (18nx – 2ny -6mx) HNO3 → (5n -2m)xFe(NO3)3 + (3x-2y)NnOm + (9nx – ny – 3mx)H2O 2. a. Cl2 + S2O3

2- → SO42- + Cl- (môi trường bazơ)

4 Cl2 + 2e → 2Cl- S2O3

2- + 10 OH- → SO42- + 5H2O + 8e

Cl2 + S2O32- + 10 OH- → SO4

2- + 8Cl- + 5H2O b. As2S3 + NO3

- → AsO43- + NO2 + S ( môi trường axit)

As2S3 + 8H2O → AsO43- + 3S + 16H+ + 4e

4 NO3- + 2H+ + 1e → NO2 + H2O

As2S3 + 4NO3- + 4H2O → 2AsO4

3- + 4NO2 + 3S + 8H+ Câu 18: Cân bằng phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron

a. FeS + Cu2S + H+ + NO3- → Fe3+ + Cu2+ + SO4

2- + NO + H2O b. FexOy + HNO3 → ….. + NO + ….

(Trích đề thi đề nghị của Trường THPT Chuyên Lý Tự Trọng – TPCT- năm 2002) Bài làm:

a. FeS + Cu2S + H+ + NO3- → Fe3+ + Cu2+ + SO4

2- + NO + H2O Fe+2 → Fe+3 + 1e

3x 2Cu+1 → 2Cu+2 + 2e 2S-2 → 2S+6 + 16e

19 x N+5 + 3e → N+2 3FeS + 3Cu2S + 28H+ + 19NO3

- → 3Fe3+ + 6Cu2+ + 6SO42- + 19NO + 14H2O

b. FexOy + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O



3 Fe2y/x → xFe3+ + (3x -2y)e (3x-2y) N+5 + 3e → N+2

3FexOy + (12x-2y)HNO3 → 3Fe(NO3)3 + (3x-2y) NO + (6x-y) H2O Bài 19: 1- Cân bằng các phản ứng sau đây bằng phương pháp ion-electron a. Zn[Hg(SCN)4] + IO3

- + Cl- → ICl + SO42- + HCN + Zn2+ + Hg2+

b. Cu(NH3)m2+ + CN- + OH- → Cu(CN)2

- + CNO- + H2O 2. Cân bằng các phản ứng sau đây bằng phương pháp thăng bằng electron a. Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O (biết tỉ khối của hỗn hợp NO và N2O so với H2 là 16,75) b. C17H31COOH + K2Cr2O7 + H2SO4 → C6H12O2 + C3H4O4 + C9H16O4 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O (Trích đề thi đề nghị của Trường THPT Chuyên Nguyễn Du – Đắc Lắc - năm 2002) Bài làm: 1- a. Zn[Hg(SCN)4] + IO3

- + Cl- → ICl + SO42- + HCN + Zn2+ + Hg2+

Zn[Hg(SCN)4] + 16H2O → Zn2+ + Hg2+ + 4HCN + 4SO42- + 28H+ + 24e

6 IO3- + Cl- + 6H+ + 4e → ICl + 3H2O

Zn[Hg(SCN)4] + 6IO3- + 6Cl- + 8H+ → 6ICl + 4SO4

2- + 4HCN + Zn2+ + Hg2+ + 2H2O b. Cu(NH3)m

2+ + CN- + OH- → Cu(CN)2- + CNO- + H2O

2 Cu(NH3)m2+ + CN- + e → Cu(CN)2

- + mNH3 CN- + 2OH- → CNO- + H2O + 2e 2Cu(NH3)m

2+ + 5CN- + 2OH- → 2Cu(CN)2- + 2mNH3 + CNO- + H2O

2- a. Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O

M NO +N2O = 16,75. 2= 33,5 → 13

2

=ON

NO

nn

17Al + 66HNO3 → 17Al(NO3)3 + 9NO + 3N2O + 33H2O b. 3C17H31COOH + 8K2Cr2O7 + 32H2SO4 → 3C6H12O2 + 3C3H4O4 + 3C9H16O4 + 8Cr2(SO4)3 + 8K2SO4 + 32H2O Bài 20:

1- Cân bằng phản ứng sau bằng phương pháp thăng bằng electron a. KI + KClO3 + H2SO4 → b. FexOy + HNO3 → NnOm + …. 2- Cân bằng các phản ứng bằng phương pháp ion- electron a. Zn + H+ + NO3

- → NO + N2O + NH4+ …

b. FexOy + H+ + SO42- → SO2 + …

c. As2S3 + HNO3 + H2O → AsO43- + SO4

2- + NO + H+ (Trích đề thi đề nghị của Trường THPT Chuyên Phan Chu Trinh – Đà Nẵng- năm 2002)

Bài làm: 1- a. KI + KClO3 + H2SO4 → I2 + KCl + K2SO4 + H2O

3 2I- → I2 + 2e 1 Cl+5 + 6e → Cl- 6KI + KClO3 + 3H2SO4 → 3I2 + KCl + 3K2SO4 + 3H2O b. - Fex

+2y/x Oy + HN+5O3 → Fe+3(NO3)3 + Nn

+2m/n Om + H2O

Chất khử chất oxh (5n -2m) Fex

+2y/x → xFe+3 + (3x-2y)e (3x-2y) N+5 + (5n- 2m)e → n Nn

+2m/n



(5n -2m) FexOy + (18nx – 2ny -6mx) HNO3 → (5n -2m)xFe(NO3)3 + (3x-2y)NnOm + (9nx – ny – 3mx)H2O

2- a. Zn + H+ + NO3- → NO + N2O + NH4

+ + Zn2+ + H2O 2NO3

- + 8e + 10H+ → N2O + 5H2O 2NO3

- + 3e + 4H+ → NO + 2H2O 2NO3

- + 8e + 10H+ → NH4+ + 3H2O

2 4NO3- + 19e + 24H+ → NO + N2O + NH4

+ + 10H2O 19 Zn → Zn2+ + 2e

19Zn + 48H+ + 8NO3- → 2NO + 2N2O + 2NH4

+ + 19Zn2+ + 20H2O b. FexOy + H+ + SO4

2- → Fe3+ + SO2 + H2O 2 FexOy + 2yH+ → xFe3+ + y H2O + (3x-2y)e (3x-2y) SO4

2- + 4H+ + 2e → SO2 + 2H2O 2FexOy + (12x-4y) H+ + (3x-2y) SO4

2- → 2xFe3+ + (3x-2y) SO2 + (6x- 2y)H2O c. As2S3 + NO3

- + H2O → AsO43- + SO4

2- + NO 3 As2S3 + 20 H2O → 2AsO4

3- + 3SO42- + 40H+ +28e

28 NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O

3 As2S3 + 28NO3- + 4H2O → 6AsO4

3- + 9SO42- + 28NO + 8H+

Bài 21: 1. Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử sau đây bằng phương pháp thăng bằng electron a. FeS2 + HNO3 + HCl → FeCl3 +H2SO4 + NO + H2O b. FeCu2S2 + O2 → Fe2O3 + CuO + SO2 c. CH3-CH=CH2 + KMnO4 + H2O → CH3-CHOH-CH2OH + MnO2 + KOH 2. Trộn hỗn hợp gồm có FeS2 và CuS2 với tỉ lệ mol tương ứng là 2:3, rồi cho tác dụng với dung dịch HNO3 thu được khí duy nhất là NO và dung dịch gồm có muối nitrat của hai kim loại và axit sunfuric. Viết pt phản ứng dưới dạng phân tử và ion thu gọn. (Trích đề thi đề nghị của THPT Chuyên Cao Lãnh- Đồng Tháp- năm 2002) Bài làm: a. FeS2 + HNO3 + HCl → FeCl3 +H2SO4 + NO + H2O Fe+2 → Fe+3 +1e 1 2S-1 → 2S+6 +14e 15 N+5 +3e → N+2 FeS2 + 5HNO3 + 3HCl → FeCl3 + 2H2SO4 + 5NO + 2H2O b. FeCu2S2 + O2 → Fe2O3 + CuO + SO2

2Cu+1 → 2Cu+2 +2e Fe+2 → Fe+3 +1e 2S-2 → 2S+4 +12e 4 FeCu2S2 → 2Cu+2 + Fe+3+ + 2S+4 +15e 15 O2 + 4e → 2O-2

4FeCu2S2 + 15O2 → 2Fe2O3 + 8CuO + 8SO2 c. CH3-CH=CH2 + KMnO4 + H2O → CH3-CHOH-CH2OH + MnO2 + KOH C-1 → C0 +1e

3 C-2 → C-1 +1e 2 Mn+7 + 3e → Mn+4 3CH3-CH=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3CH3-CHOH-CH2OH + 2MnO2 + 2KOH 2- Cân bằng: FeS2 + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO + H2O 1 FeS2 → Fe+3 + 2S+6 +15e 5 N+5 + 3e → N+2 FeS2 + 8HNO3 → Fe(NO3)3 + 2H2SO4 +5 NO + 2H2O(1)



CuS2 + HNO3 → Cu(NO3)2 + H2SO4 + NO + H2O 3 CuS2 → Cu+2 + 2S+6 + 14e 14 N+5 + 3e → N+2

3CuS2 + 20HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 6H2SO4 + 14NO + 4H2O(2) FeS2 và CuS2 là hai chất khử, HNO3 là chất oxi hóa. Để bảo đảm tỉ lệ mol 2 :3 ta nhân (1) cho 2 rồi cộng với (2) vế theo vế : 2FeS2 + 3CuS2 + 36HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3Cu(NO3)2 + 10H2SO4 + 24NO + 8H2O PT ion: 2FeS2 + 3CuS2 + 24NO3

- + 16H+ → 2Fe3+ + 3Cu2+ + 10SO42- + 24NO + 8H2O

Bài 22: Cân bằng các phương trình phản ứng sau đây bằng phương pháp ion- electron a. Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + N2 + H2O Cho biết tỉ khối hơi của hỗn hợp khí thu được sau phản ứng đối với H2 bằng 14,33 b. CuFeS2 + Fe2(SO4)3 + O2 + H2O → CuSO4 + FeSO4 + H2SO4 (Trích đề thi đề nghị của Trường Chuyên Hùng Vương – Gia Rai- năm 2002) Bài làm: a. Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + N2 + H2O Gọi a, b là số mol của N2 và NO, ta có :

1233,14

2)(3028 =→=

++

ba

baba

23 Al → Al+3 + 3e 3 5NO3

- + 28H+ + 23e → NO + N2 + H2O 23Al + 15NO3

- + 84H+ → 23Al3+ + 3NO + 6N2 + 42H2O b. CuFeS2 + Fe2(SO4)3 + O2 + H2O → CuSO4 + FeSO4 + H2SO4 (x+ y) CuFeS2 +8H2O → Cu2+ + Fe2+ + SO4

2- + 16H+ + 16e 4x O2 + 2H2O + 4e → 4OH- 16y Fe+3 + e → Fe+2

(x+y)CuFeS2+ 8yH2O +4xO2+16yFe3+→(x+y)Cu2++(x + 17y)Fe2++2(x+y)SO4

2-+ 16yH+

Câu 23 : Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử sau theo phương pháp thăng bằng electron a. MxOy + HNO3 → M(NO3)a + NO + … b. Fe3O4 + HNO3 → NxOy + … + … (Trích đề thi đề nghị của Trường THPT Chuyên Lê Quí Đôn – Khánh Hòa – năm 2002) Bài làm: a. MxOy + HNO3 → M(NO3)a + NO + H2O

3 xM+2x/y → xMa++ ( a- )2xy xe

x( a - )2xy N+5 + 3e → N+2

3MxOy + (4ax -2y) HNO3 → 3xM(NO3)a + (ax-2y) NO + (2ax –y)H2O b. Fe3O4 + HNO3 → NxOy + Fe(NO3)3 + H2O

(5x-2y) 3Fe+8/3 → 3Fe3+ + e3.31

1 xN+5 +(5 - xexy )2 → xN+2y/x

(5x-2y) Fe3O4 + (16x-6y)HNO3 → NxOy +(5x-2y) Fe(NO3)3 + (8x-3y) H2O



Câu 24 : Cân bằng các phương trình phản ứng oxi hóa – khử sau theo phương pháp thăng bằng ion – electron : 1. As2S3 + HNO3 + … → H3AsO4 + H2SO4 + NO 2. FexOy + H2SO4 đặc, nóng → SO2 + … + … 3. CrCl3 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + …. 4. Al + NaNO3 + NaOH → NH3 + NaAlO2 + … 5. C6H5- CH3 + KMnO4 → C6H5-COOK + MnO2 +… (Trích đề thi đề nghị của Trường THPT Chuyên Chu Văn An – Tỉnh Ninh Thuận- năm 2002) Bài làm: 1. As2S3 + HNO3 + H2O → H3AsO4 + H2SO4 + NO 3 As2S3 + 20H2O → 2AsO4

3- + 3SO42- + 40H+ +28e

28 NO3- + 4H+ +3e → NO + 2H2O

3As2S3 + 28HNO3 + 4H2O → 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO 2. FexOy + H2SO4 đặc, nóng → SO2 + Fe2(SO4)3 + H2O 2 FexOy + 2yH+ → xFe3+ + yH2O + (3x-2y)e (3x-2y) SO4

2- + 4H+ + 2e → SO2 + 2H2O 2FexOy + (6x-2y) H2SO4 đặc, nóng → (3x-2y)SO2 +x Fe2(SO4)3 +(6x-2y)H2O 3. CrCl3 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + NaCl + H2O 2 Cr3+ + 8OH- → 2CrO4

2- + 6Br- + 8H2O +3e 3 Br2 + 2e → 2Br- 2CrCl3 + 3Br2 + 16NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaBr + 6NaCl + 8H2O 4. Al + NaNO3 + NaOH + H2O → NH3 + NaAlO2 8 Al + 4OH- → AlO2

- + 2H2O +3e 3 NO3

- + 6H2O + 8e → NH3 + 9OH- 8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 2H2O →3NH3 + 8NaAlO2 5. C6H5- CH3 + KMnO4 → C6H5-COOK + MnO2 + KOH + H2O 1 C6H5- CH3 + 7OH- → C6H5-COO- + 5H2O +6e 2 MnO4

- + 2H2O + 3e → MnO2 + OH- + H2O C6H5- CH3 + 2KMnO4 → C6H5-COOK + 2MnO2 + KOH + H2O Câu 25: 1. Cân bằng phản ứng oxi hóa –khử sau theo phương pháp thăng bằng electron, viết lại dưới dạng phân tử đầy đủ a. FeS + NO3

- + H+ → Fe3+ + SO42- +NO2 + H2O

b. As2S3 + NO3- + H+ + H2O → H3AsO4 + HSO4

- + NO c. Cr2O7

2- + I- + H+ → Cr3+ + I2 + H2O d. MnO4

- + S2- + H2O → MnO(OH)2 + S + OH- 2. Hòa tan một lượng FeCO3 bằng dung dịch HNO3 dư thu được dung dịch chứa muối sắt III và hỗn hợp khí gồm CO2 và NxOy

(Trích đề thi đề nghị của Trường THPT Trần Quốc Tuấn – Quảng Ngãi –năm 2002) Bài làm: 1. a. FeS + 3NO3

- + 10H+ → Fe3+ + SO42- +9NO2 + 5H2O

FeS + 30HNO3 → Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)3 + 27NO2 + 15H2O b. 3As2S3 + 28NO3

- + 19H+ + 4H2O → 6H3AsO4 + 9HSO4- + 28NO

3As2S3 + 28HNO3 + 4H2O → 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO c. Cr2O7

2- + 6I- + 14H+ → 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 3I2 + 7H2O d. 2MnO4

- + 3S2- + 6H2O → 2MnO(OH)2 + 3S + 8OH- 2KMnO4 + 3K2S +6H2O → 2MnO(OH)2 + 3S + 8KOH 2.



a. (5x-2y)FeCO3 + (16x-6y)HNO3 → (5x-2y)Fe(NO3)3 + NxOy +(5x-2y)CO2 + (8x-3y)H2O b. Kết quả: NxOy là NO Câu 26 : Trong công nghiệp sản xuất đồng được tiến hành qua nhiều giai đoạn, trong số đó có giai đoạn gọi là “đá đồng”. Nó là hỗn hợp của CuS và FeS. Cho một mẫu 4,1865 gam đá đồng tác dụng với HNO3 đặc, các quá trình là: CuS + HNO3 → Cu(NO3)2 + H2SO4 + NO + H2O FeS + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO + H2O Khi thêm một lượng dư dung dịch BaCl2 sẽ tạo 10,5030 gam kết tủa.

a. Cân bằng các phương trình phản ứng trên, nêu rõ sự trao đổi electron và cân bằng electron.

b. Phần trăm mol của Cu Strong đá đồng là bao nhiêu? c. Tính phần trăm khối lượng của đồng trong mẫu.

(Trích đề thi đề nghị của Trường THPT Chuyên Nguyễn Thị Minh Khai- Sóc Trăng- năm 2002) Bài làm:

a. CuS + HNO3 → Cu(NO3)2 + H2SO4 + NO + H2O Cu+1 → Cu+2 +1e S-1 → S+6 + 7e 3 CuS → Cu2+ + S+6 + 8e 8 N+5 + 3e → N+2 3CuS + 14HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 3H2SO4 + 8NO + 4H2O (1)

FeS + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO + H2O

Fe+2 → Fe3++1e S-2 → S+6 + 8e 1 FeS → Fe3+ + S+6 + 9e 3 N+5 +3e → N+2 FeS + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + 3NO + 2H2O(2) H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl (3)

b. Phần trăm của Cu Strong đá đồng là bao nhiêu? Gọi n1, n2 là số mol của CuS, FeS có trong 4,1865 Phương trình theo số gam 96n1 + 88n2 = 4,1865(1)

n1 + n2 = )2(0451,0

2335030,10 =

→ n1 = 0,0272; n2= 0,0179

%CuS = %31,60%1000451,00272,0 =x

c. Tính %Cu trong mẫu

%Cu = %58,41%100.1865,4

64.0272,0 =

Câu 27: 1. Cân bằng các phản ứng dưới đây theo phương pháp ion- electron và cho biết vai trò của H2O2 trong mỗi phản ứng. Hãy cho biết ví dụ cụ thể bằng phương trình phân tử:

a. MnO4- + H2O2 + H+ → Mn2+ +O2 + H2O

b. Cr3+ +H2O2 + OH- → CrO42- + H2O

2. Viết phương trình ion thu gọn của phản ứng FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + N2O + H2O



bann NONO ::2

= (Trích đề thi đề nghị của Trường Chuyên Nguyễn Thị Minh Khai- Sóc Trăng – năm 2002) Bài làm:

1. a. MnO4- + H2O2 + H+ → Mn2+ +O2 + H2O

2 MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ +4H2O

5 H2O2 + 2e → O2 + 2H+ 2MnO4

- + 5H2O2 + 16H+ → 2Mn2+ +5O2 + 8H2O + 10H+ 2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2O2 → 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O + 5O2

b. Cr3+ +H2O2 + OH- → CrO42- + H2O

2 Cr3+ + 8OH- → CrO4- + 4H2O +3e

3 H2O2 + 1.2e → 2OH- 2Cr3+ + 3H2O2 + 10 OH- → 2CrO4

2- + 8H2O 2CrCl3 + 3H2O2 + 10KOH → 2K2CrO4 +6KCl + 8H2O * H2O2 là chất oxi hóa 2. Viết phương trình ion thu gọn của phản ứng FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + NO2 + H2O bann NONO ::

2=

Fe2+ → Fe3+ +1e aN+5 + 1e.a → aN+4O2 bN+5 + 3eb → bNO 1 (a+b) N+5 + (a+3b).e → aNO2 +bNO (a+3b Fe+2 → Fe+3 +1e (a+ 3b) FeO + (4a+ 10b)HNO3 → (a+3b)Fe(NO3)3 + bNO + aNO2 + (2a+5b)H2O (a+ 3b) FeO + (4a+ 10b)H+ +(4a+ 10b) NO3

- → (a+3b)Fe3+ +3(a +3b)NO3-+ bNO +

aNO2 + (2a+5b)H2O (a+ 3b) FeO + (4a+ 10b)H+ +(a+ b) NO3

- → (a+3b)Fe3+ -+ bNO + aNO2 + (2a+5b)H2O Câu 28: Bổ túc và cân bằng phản ứng a. C6H12O6 + MnO4

- + H+ → CO2 +… b. Fe3O4 + NO3

- + H+ → NxOy + ….

(Trích đề thi đề nghị của Trường THPT Chuyên Lê Kha- Tây Ninh- Năm 2002) Bài làm: a. C6H12O6 + MnO4

- + H+ → CO2 +… 5 C6H12O6 + 6H2O2 → 6CO2 + 24H+ + 24e 24 MnO4

- + 8H+ +5e → Mn2+ + 4H2O 5C6H12O6 + 72H+ +24MnO4

- → 30CO2 + 24Mn2+ + 66H2O b. Fe3O4 + NO3

- + H+ → NxOy +…

(5x-2y) Fe3O4 + 8H+ → 3Fe3+ + 4H2O +1e xNO3

- + (6x-2y)H+ + (5x-2y)e → NxOy + (3x-y)H2O (5x-2y)Fe3O4 + xNO3

- + (46x-18y)H+ → (15x-6y)Fe3+ + NxOy +(23x -9y)H2O Câu 29 : Hoàn thành các phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron. a. C6H12O6 + KMnO4 + H2SO4 → CO2 +… b. As2S3 + HNO3 → NO+ … c. FeO + HNO3 → NxOy +… d. CuFeS2 + Fe2(SO4)3 + O2 + H2O → CuSO4 + FeSO4 + H2SO4 (Trích đề thi đề nghị của Trường THPT Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm – Vĩnh Long- 2002) Bài làm: a. C6H12O6 + KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + CO2 + H2O



24 Mn+7 + 5e → Mn+2 5 6C0 → 6C+4 + 24e 5C6H12O6 + 24KMnO4 + 36H2SO4 → 12K2SO4 + 24MnSO4 + 30CO2 + 66H2O b. As2S3 + HNO3 + H2O → NO + H2SO4 + H3AsO4 28 N+5 + 3e → N+2 3 As2

+3S3-2 → 2As+5 +3S+6 +28e

3As2S3 + 28HNO3 + 4H2O → 28NO + 9H2SO4 + 6H3AsO4

c. FeO + HNO3 → NxOy + Fe(NO3)3 + H2O (5x-2y) Fe+2 → Fe+3 +1e 1 xN+5 + (5x-2y)e → xN+2y/x (5x-2y) FeO + (16x-6y) HNO3 → NxOy + (5x-2y)Fe(NO3)3 + (8x-3y)H2O d. CuFeS2 + Fe2(SO4)3 + O2 + H2O → CuSO4 + FeSO4 + H2SO4 1 2S-2 → 2S+6 + 16e x 2Fe+3 + 2e → 2Fe+2 y O2 + 4e → 2O-2 Ta có: 2x +4y =16 → x + 2y = 8 → 0 < x < 8; 0 < y < 4→ Ta có vô số nghiệm Ví dụ : + x = 6 ; y=1 CuFeS2 + 6Fe2(SO4)3 + O2 + 6H2O → CuSO4 + 13FeSO4 + 6H2SO4 + x= 2; y =3 CuFeS2 + 2Fe2(SO4)3 + 3O2 + 2H2O → CuSO4 + 5FeSO4 + 2H2S Câu 30: Hoàn thành và cân bằng các phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng ion- electron. a. KMnO4 + C6H12O6 + H2SO4 → CO2 +…. b. Al + HNO3 →. N2O + 2NO + … c. MnO4

- + H2O2 + H+ → O2+ … d. Cr3+ + ClO3

- + OH- → CrO4- + Cl- + …

(Trích đề thi Olympic của Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong- TPHCM- năm 2009) Bài làm: a. KMnO4 + C6H12O6 + H2SO4 → CO2 + MnSO4 + H2O + K2SO4 5 x C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 24H+ + 24e 24 x MnO4

- + 8H+ + 5e→ Mn2+ + 4H2O 5C6H12O6 + 24MnO4

- + 72H+ → 30CO2 + 24Mn2+ + H2O 24KMnO4 + 5C6H12O6 + 36H2SO4 → 30CO2 + 24MnSO4 + 66H2O + 12K2SO4 b. Al + HNO3 → N2O + 2NO + Al(NO3)3 + H2O 14 x Al0 → Al3+ + 3e 3 x 4NO3

- + 18H+ + 14e → N2O + 2NO + 9 H2O 14Al + 54H+ + 12NO3

- → 14Al3+ + 3N2O + 6NO + 9H2O 14Al + 54HNO3 → 3N2O + 6NO + 14Al(NO3)3 + 27H2O c. MnO4

- + H2O2 + H+ → O2 + Mn2+ + H2O 2 x MnO4

- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O 5 x H2O2 → O2 + H+ + 2e 2MnO4

- + 5H2O2 + 6H+ → 2Mn2+ + 5O2 + 8 H2O d. Cr3+ + ClO3

- + OH- → CrO4- + Cl- + H2O

2 x Cr3+ + 8OH- → CrO42- + 4H2O + 3e

1 x ClO3- + 3H2O + 6e → Cl- + 6OH-

2Cr3+ + ClO3- + 10OH- → 2CrO4

- + Cl- + 5H2O



Câu 31: Hoàn thành và cân bằng các phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng ion- electron. a. KMnO4 + C6H12O6 + H2SO4 → CO2 +…. b. CuFeS2 + O2 →CuS2 + SO2 + Fe2O3 c. Al + HNO3 → aN2O + 2aNO + … d. MnO4

- + H2O2 + H+ → O2 (Trích đề thi Olympic của Trường THPT Huỳnh Thúc Kháng- Quảng Nam - năm 2009) Bài làm: a. KMnO4 + C6H12O6 + H2SO4 → CO2 + MnSO4 + H2O + K2SO4 5 x C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 24H+ + 24e 24 x MnO4

- + 8H+ + 5e→ Mn2+ + 4H2O 5C6H12O6 + 24MnO4

- + 72H+ → 30CO2 + 24Mn2+ + H2O 24KMnO4 + 5C6H12O6 + 36H2SO4 → 30CO2 + 24MnSO4 + 66H2O + 12K2SO4 b. Cu+2Fe+2 S2

-2 + O2 →Cu2+1S-2 + S+4O2 + Fe2

+3O3 1 x Cu+2Fe+2 S2

-2 → Cu2S + Fe2O3 + 3SO2 + 18e

1 x 29 O2 +

29 . 4e → Fe2O3

-2 + 3SO2

2CuFeS2 + 29 O2 → Cu2S + Fe2O3 + 3SO2

c. Al + HNO3 → aN2O + 2aNO + Al(NO3)3 + H2O 14 x Al0 → Al3+ + 3e 3 x 4NO3

- + 18H+ + 14e → N2O + 2NO + 9 H2O 14Al + 54H+ + 12NO3

- → 14Al3+ + 3N2O + 6NO + 9H2O 14Al + 54HNO3 → 3N2O + 6NO + 14Al(NO3)3 + 27H2O d. MnO4

- + H2O2 + H+ → O2 + Mn2+ + H2O 2 x MnO4

- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O 5 x H2O2 → O2 + H+ + 2e 2MnO4

- + 5H2O2 + 6H+ → 2Mn2+ + 5O2 + 8 H2O Câu 32: 1.Cân bằng các phản ứng oxi hóa- khử sau theo phương pháp thăng bằng electron a. CuFeS2 + Fe2(SO4)3 + O2 + H2O → CuSO4 + FeSO4 + H2SO4 b. C3H4 + KMnO4 + KOH → CH3COOK + MnO2 + K2CO3 + H2O (Trích đề thi Olympic của Trường THPT Chuyên Trần Hưng Đạo- Bình Thuận- 2009) Bài làm: a. Cu+2Fe+2 S2

-2 + Fe2+3(SO4)3 + O2

0 + H2O → Cu+2SO4 + Fe+2SO4 + H2S+6O4 2 x 2Fe+3 +2e → 2Fe+2 1 x O2 + 4e → 2O-2 2S-2 → 2S+6 + 16e 3CuFeS2 + 8Fe2(SO4)3 + 8O2 + 8H2O → 3CuSO4 + 19FeSO4 + 8H2SO4 b. C3

-4/3 H4 + KMn+7O4 + KOH → C0H3COOK + Mn+2O2 + K2C+4O3 + H2O

3 x 3C-4/3 → 2C0 + C+4 + 8e 8 x Mn+7 + 3e → Mn+4 3C3 H4 + 8KMnO4 + KOH → 3CH3COOK + 8MnO2 + 3K2CO3 + 2H2O 2. Cân bằng phản ứng oxi hóa- khử theo phương pháp thăng bằng ion- electron a. Cr2O7

2- + C3H7OH + H+ → C2H5COOH + Cr3+ + …



b. FeS + H+ + NO3- → SO4

2- + N2Ox + … (Trích đề thi Olympic của Trường THPT Chuyên Trần Hưng Đạo- Bình Thuận- 2009) Bài làm: a. Cr2O7

2- + C3H7OH + H+ → C2H5COOH + Cr3+ + H2O 2 x Cr2O7

2- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O 3 x C3H7OH + H2O → C2H5COOH + 4H+ + 4e 2Cr2O7

2- + 3C3H7OH + 16H+ → 3C2H5COOH + 4Cr3+ + 11H2O b. FeS + H+ + NO3

- → Fe3+ + SO42- + N2Ox + H2O

10 – 2x FeS + 4H2O → Fe3+ + SO42- + 8H+ + 9e

9 2NO3- + (12-2x)H+ + (10 – 2x)e → N2Ox + (6- x) H2O

(10-2x) FeS +(28-2x) H+ + 18NO3

- → (10-2x)Fe3+ + (10-2x)SO42- + 9N2Ox +(14-x) H2O

Câu 33: Viết đầy đủ và cân bằng phương trình hóa học dạng sơ đồ sau: a. Cu2S + HNO3 → …. + NO2 + SO4

2- + … b. K2Cr2O7 + S2- + …→ [Cr(OH)4]- + S + NH3↑ (Trích đề thi Olympic trường THPT chuyên Lương Thế Vinh- Đồng Nai- 2009) Bài làm: a. Cu2S + HNO3 → Cu(NO3)2 + CuSO4 + NO2 + H2O 1 x Cu2S + 4H2O → 2Cu2+ + SO4

2- + 8H+ + 10e 10 x NO3

- + 2H+ + 1e → NO2 + H2O Cu2S + 10NO3

- + 12H+ → 2Cu2+ + 10NO2 + SO42- + 6H2O

Cu2S + 12HNO3 → Cu(NO3)2 + CuSO4 + 10NO2 + 6H2O b. K2Cr2O7 + (NH4)2 S + H2O→ K[Cr(OH)4] + S + NH3↑ 1 x S-2 → S↓ + 2e 3 x Cr2O7

2- + 7H2O + 6e → 2[Cr(OH)4]- + 6OH- Cr2O7

2- + 3S2- + 7H2O → 2[Cr(OH)4]- + 6OH- + 3S K2Cr2O7 + 3(NH4)2 S + H2O→ 2K[Cr(OH)4] + 3S + 6NH3↑ Câu 34: Bổ túc và cân bằng các phản ứng oxi hóa – khử sau đây theo phương pháp thăng bằng ion- electron. Sau đó viết phương trình phản ứng dưới dạng ion thu gọn:

a. Na2Cr2O7 + H2SO4 + NO → HNO2 + …. b. CH3C≡CH + KMnO4 + KOH → CH3COOK + K2CO3 + MnO2 +…

(Trích đề thi Olympic Trường THPT Chuyên Hoàng Lê Kha – Tây Ninh- năm 2009) Bài làm: a. Na2Cr2O7 _+ H2SO4 + NO → HNO2 + Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + H2O 1 x Cr2O7

2- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O 6 x NO + H2O → HNO2 + H+ + 1e Na2Cr2O7 + 4H2SO4 + 6NO → 6HNO2 + Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + H2O Phương trình ion rút gọn: Cr2O7

2- + 8H+ + 6NO → 6HNO2 + 2Cr3+ + H2O b. CH3C≡CH + KMnO4 + KOH → CH3COOK + K2CO3 + MnO2 + H2O 3 x CH3C≡CH CH3C≡CH + 11OH- → CH3COO- + CO3

2- + 6H2O + 8e 8 x MnO4

- + 2H2O + 3e → MnO2 + 4OH-

3CH3C≡CH + 8KMnO4 + KOH → 3CH3COOK + 3K2CO3 + 8MnO2 + 2H2O Phương trình ion thu gọn: 3CH3C≡CH + 8MnO4

- + OH- → CH3COO- + 3CO32- + 8MnO2 + 2H2O



Câu 35: Hoàn thành các phản ứng oxi hóa – khử a. Theo phương pháp ion- electron

MnO4- + Fe3O4 + …..→ Fe2O3 + MnO2 + …

b. Theo phương pháp thăng bằng electron P + NH4ClO4 → H3PO4 + N2 + Cl2 + …. (Trích đề thi Olympic Trường THPT Chuyên Tỉnh Bến Tre - năm 2009) Bài làm: a. MnO4

- + Fe3O4 + H2O → Fe2O3 + MnO2 + OH- 2 x MnO4

- + 3e + 2H2O → MnO2 + 4OH- 3 x Fe3O4 + 2OH- → 2Fe2O3 + 2H2O +2e 2MnO4

- + 6Fe3O4 + H2O → 9Fe2O3 + 2MnO2 + 2OH- b. P0 → P+5 + 5e N-3 → N2

0 + 6e 2Cl+7 + 14e → Cl2

0 5 x N-3 + 2Cl+7 + 8e → N2 + Cl2 8 x P0 → P+5 + 5e

Câu 36: Cân bằng các phản ứng sau đây theo phương pháp thăng bằng ion- electron

a. Au + CN- + O2 → Au(CN)4 (môi trường nước) b. Pt + HCl + ….→ …..+ NO + H2O

(Trích đề thi Olympic Trường THPT Lê Quí Đôn- Long An - năm 2009) Bài làm :

a. Au + CN- + O2 + H2O → Au(CN)4 + OH- 4 x Au + 4CN- → Au(CN)4 + 3e 3 x O2 + H2O + 4e → 4OH- 4Au + 16CN- + 3O2 + 6H2O → 4Au(CN)4 + 12OH- b. Pt + Cl- + NO3

- + H+ → PtCl62- + NO + H2O

3 x Pt + 6Cl- → PtCl62- + 4e

4 x NO3- + H+ + 3e → NO + 2H2O

3Pt + 18Cl- + 4NO3- + 16H+ → 3PtCl6

2- + 4NO + 8H2O Câu 37: Cân bằng các phản ứng sau đây theo phương pháp thăng bằng electron

a. P + NH4ClO4 → N2 + Cl2 + H3PO4 + H2O b. Cr2S3 + Mn((NO3)2 + K2CO3 → K2CrO4 + K2MnO4 + CO2 + NO + K2SO4

(Trích đề thi đề nghị Olympic Trường THPT Chuyên Lý Tự Trọng – TP Cần Thơ - năm 2009) Bài làm:

a. P + NH4ClO4 → N2 + Cl2 + H3PO4 + H2O 8 x P0 → P+5 + 5e 5 x (2N-3 + 2Cl+7) + 8e → N2

0 + Cl20

8P + 10NH4ClO4 → 5N2 + 8Cl2 + 8H3PO4 + 8H2O

b. Cr2S3 + Mn((NO3)2 + K2CO3 → K2CrO4 + K2MnO4 + CO2 + NO + K2SO4 1 x Cr2

+3S3-2 → 2Cr+6 + 3S+6 + 30e

15 x Mn+2 + 2N+5 + 2e → Mn+6 + 2N+2 Cr2S3 + 15Mn((NO3)2 + 20K2CO3 → 2K2CrO4 + 15K2MnO4 + 20CO2 + 30NO + 3K2SO4 Câu 38: Cân bằng các phản ứng sau đây theo phương pháp thăng bằng electron

a. NH3 + NaClO → NaNO3 + Cl2 + NaCl + H2O b. KClO + N2H4 → KNO2 + Cl2 + KCl + H2O



(Trích đề thi Olympic Trường THPT Chuyên Vị Thanh – Hậu Giang - năm 2009) Bài làm:

a. NH3 + NaClO → NaNO3 + Cl2 + NaCl + H2O 1 2N-3 → 2N+5 + 16e 2 x 2Cl+1 + 2e → Cl2

0 y Cl+1 + 2e → Cl-1 → 2x + 2y = 16 → x + y =8 Từ công thức NaClO ta có số nguyên tử Na bằng số nguyên tử Cl → 2 + y = 2x + y → x = 1 ; y =7 1 2Cl+1 + 2e → Cl2

0 7 Cl+1 + 2e → Cl-1

1 9Cl+1 + 16e → Cl20 + 7Cl-1

1 2N-3 → 2N+5 + 16e 2NH3 + 9NaClO → 2NaNO3 + Cl2 + 7NaCl + 3H2O

b. KClO + N2H4 → KNO2 + Cl2 + KCl + H2O 1 2N-3 → 2N+5 + 16e 2 x 2Cl+1 + 2e → Cl2

0 y Cl+1 + 2e → Cl-1 → 2x + 2y = 10 → x + y =5 Từ công thức KClO ta có số nguyên tử K bằng số nguyên tử Cl → 2 + y = 2x + y → x = 1 ; y = 4 1 2Cl+1 + 2e → Cl2

0 4 Cl+1 + 2e → Cl-1

1 6Cl+1 + 10e → Cl20 + 4Cl-1

1 2N-2 → 2N+3 + 10e 6KClO + N2H4 → 2KNO2 + Cl2 + 4KCl + 2H2O Câu 39: Hoàn thành phản ứng oxi hóa – khử

a. Fe2+ + MnO4- + H+ →

b. Fe2+ + Cr2O72- + H+ →

c. Al + H+ + NO3- → NxOy + ….+ ….

d. FexOy + H+ + NO3- → NO2 + …..+ …..

(Trích đề thi Olympic Trường THPT Chuyên Trà Vinh – Tỉnh Trà Vinh - năm 2009) Bài làm : a. 5Fe2+ + MnO4

- + 8H+ → Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O b. 6Fe2+ + Cr2O7

2- + 14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O c. (5x -2y) Al + (18x – 6y) H+ + 3xNO3

- → 3NxOy +(5x -2y) Al3+ + (9x -3y)H2O. d. FexOy + (6x- 2y) H+ + (3x-2y) NO3

- →(3x-2y) NO2 + xFe3+ + (3x-y) H2O



V- GIẢI TOÁN OXI HÓA – KHỬ BẰNG BẢO TOÀN ELECTRON *Nguyên tắc: ∑e cho = ∑e nhận * Áp dụng: + Phản ứng xảy ra là phản ứng oxi hóa – khử + Phản ứng xảy ra phức tạp: một chất khử với với nhiều chất oxi hóa và ngược lại, nhiều giai đoạn, nhiều quá trình. BÀI TẬP ÁP DỤNG Câu 1: : Cho 2,16 gam Mg tác dụng với dung dịch HNO3 (dư). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 0,896 lít khí NO (ở đktc) và dung dịch X. Khối lượng muối khan thu được khi làm bay hơi dung dịch X là A. 8,88 gam. B. 13,92 gam. C. 6,52 gam. D. 13,32 gam. Câu 2: Cho m gam hỗn hợp X gồm Al, Cu vào dung dịch HCl (dư), sau khi kết thúc phản ứng sinh ra 3,36 lít khí (ở đktc). Nếu cho m gam hỗn hợp X trên vào một lượng dư axit nitric (đặc, nguội), sau khi kết thúc phản ứng sinh ra 6,72 lít khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của m là A. 11,5. B. 10,5. C. 12,3. D. 15,6. Câu 3: Thể tích dung dịch HNO3 1M (loãng) ít nhất cần dùng để hoà tan hoàn toàn một hỗn hợp gồm 0,15 mol Fe và 0,15 mol Cu là (biết phản ứng tạo chất khử duy nhất là NO) A. 1,0 lít. B. 0,6 lít. C. 0,8 lít D. 1,2 lít. Câu 4: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị của m là A. 38,72. B. 35,50. C. 49,09. D. 34,36. Câu 5: Cho 6,72 gam Fe vào 400 ml dung dịch HNO3 1M, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X. Dung dịch X có thể hoà tan tối đa m gam Cu. Giá trị của m là A. 3,84. B. 3,20. C. 1,92. D. 0,64. Câu 6: Hoà tan hoàn toàn 12,42 gam Al bằng dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được dung dịch X và 1,344 lít (ở đktc) hỗn hợp khí Y gồm hai khí là N2O và N2. Tỉ khối của hỗn hợp khí Y so với khí H2 là 18. Cô cạn dung dịch X, thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là A. 34,08. B. 38,34. C. 106,38. D. 97,98. Câu 7: Cho 3,024 gam một kim loại M tan hết trong dung dịch HNO3 loãng, thu được 940,8 ml khí NxOy (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) có tỉ khối đối với H2 bằng 22. Khí NxOy và kim loại M là A. N2O và Fe. B. NO2 và Al. C. N2O và Al. D. NO và Mg. Câu 8: Cho 61,2 gam hỗn hợp X gồm Cu và Fe3O4 tác dụng với dung dịch HNO3 loãng, đun nóng và khuấy đều. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 3,36 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc), dung dịch Y và còn lại 2,4 gam kim loại. Cô cạn dung dịch Y, thu được m gam muối khan. Giá trị của m là A. 137,1. B. 108,9. C. 97,5. D. 151,5. Câu 9: Hòa tan hoàn toàn 20,88 gam một oxit sắt bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được dung dịch X và 3,248 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Cô cạn dung dịch X, thu được m gam muối sunfat khan. Giá trị của m là A. 48,4. B. 52,2. C. 58,0. D. 54,0. Câu 10: Hòa tan hoàn toàn 1,23 gam hỗn hợp X gồm Cu và Al vào dung dịch HNO3 đặc, nóng thu được 1,344 lít khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch Y. Sục từ



từ khí NH3 (dư) vào dung dịch Y, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kết tủa. Phần trăm về khối lượng của Cu trong hỗn hợp X và giá trị của m lần lượt là A. 78,05% và 2,25. B. 21,95% và 2,25. C. 78,05% và 0,78. D. 21,95% và 0,78. Câu 11: Cho m gam bột Fe vào 800 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2 0,2M và H2SO4 0,25M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,6m gam hỗn hợp bột kim loại và V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của m và V lần lượt là A. 10,8 và 4,48. B. 10,8 và 2,24. C. 17,8 và 4,48. D. 17,8 và 2,24. Câu 12: Hòa tan hoàn toàn 1,23 gam hỗn hợp X gồm Cu và Al vào dung dịch HNO3 đặc, nóng thu được 1,344 lít khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch Y. Sục từ từ khí NH3 (dư) vào dung dịch Y, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kết tủa. Phần trăm về khối lượng của Cu trong hỗn hợp X và giá trị của m lần lượt là A. 78,05% và 2,25. B. 21,95% và 2,25. C. 78,05% và 0,78. D. 21,95% và 0,78.



CHƯƠNG 3 : SỰ ĐIỆN PHÂN Một số phản ứng oxi hóa – khử lại có liên quan đến dòng điện và được phân loại theo hai hướng chính:

- Nhờ dòng điện để có phản ứng oxi hóa – khử: sự điện phân - Phản ứng oxi hóa – khử dẫn đến phát sinh dòng điện: pin hay nguyên tố galvanic A. SỰ ĐIỆN PHÂN

I- CÁC ĐỊNH NGHĨA 1. Sự điện phân Là quá trình oxi hóa –khử xảy ra trên bề mặt điện cực, dưới tác dụng của dòng điện một chiều chạy qua chất điện li ở trạng thái dung dịch hay nóng chảy. 2. Chất điện phân Chất điện phân là chất có khả năng phân li thành các ion trái dấu, trong dung dịch hoặc ở trạng thái nóng chảy. II- KHẢO SÁT SỰ ĐIỆN PHÂN Khảo sát sự điện phân( của một chất, hỗn hợp, hay dung dịch) gồm các giai đoạn sau: 1. Viết phương trình điện li của các chất - Chú ý điều kiện điện phân: nóng chảy hay dung dịch - Nếu là dung dịch(trong nước): nước có điện li(nên vẫn ghi), nhưng điện li không đáng kể(nên không xét khi khảo sát (2) và thu gọn (3)) 2. Viết các phương trình cho và nhận electron ở hai điện cực. - Cation (ion dương) về catot( điện cực âm), tại đó cation nhận electron để tạo sản phẩm( quá trình khử). - Anion(ion âm) về anot( điện cực dương), tại đó anion nhường electron để tạo sản phẩm ( quá trình oxi hóa). Đây là giai đoạn quan trọng nhất, cần xác định rõ ion nào ưu tiên nhận hoặc nhường electron và tạo sản phẩm là gì? (xem phần III) 3. Viết phương trình điện phân Phương trình điện phân chỉ là việc thu gọn các giai đoạn (1) và (2). Cần chú ý đơn giản các chất đồng thời có mặt ở cả hai vế của phương trình điện phân. 4. Xét phản ứng phụ và điều kiện kĩ thuật (nếu là sản xuất) a. Phản ứng phụ: Xét phản ứng có thể xảy ra giữa từng cặp sau: - Chất tạo thành ở điện cực - Chất tan trong dung dịch - Chất dùng làm điện cực b. Điều kiện kĩ thuật: (với sự điện phân trong sản xuất) Sản xuất là điều chế với lượng lớn nên từ các điều kiện phản ứng và phản ứng phụ, cần nêu biện pháp khắc phục các hao hụt, tốn kém để sự điện phân có hiệu suất cao và đạt hiệu quả kinh tế. 5. Tính lượng sản phẩm điện phân thu được. a. Lượng đơn chất:

Dùng công thức Faraday: m= nFAIt

Số mol chất thu được ở điện cực: = Am =

nFIt

Số mol ion chất bị điện phân = nFIt

Trong đó: m: lượng chất đơn chất thu được ở điện cực( gam) A: Khối lượng mol nguyên tử của nguyên tố tạo nên đơn chất( gam/mol) n: số electron trao đổi trong phản ứng ở điện cực I: cường độ dòng điện (Ampe) t: thời gian điện phân (giây)



F: hằng số Faraday = 96500( với I tính theo Ampe và t theo giây)

Để ý rằng It = q: điện lượng (coulomb)( khi các bình điện phân mắc nối tiếp cùng q)nA :

đương lượng gam của chất được giải phóng ở điên cực. b. Lượng hợp chất: nên dùng công thức Faraday để tính lượng đơn chất trước. rồi suy ra lượng hợp chất bằng phương trình điện phân. III- SỰ OXI HÓA – KHỬ TRÊN BỀ MẶT ĐIỆN CỰC 1. Catot Các cation về catot và nhận electron theo thứ tự nói chung từ sau ra trước của dãy điện hóa( xem thêm bảng 1)

a. Thứ tự nhận electron:

b. Sản phẩm tạo thành: - Nói chung: Mn+ + ne → M( đơn chất) - Riêng với ion H+ :

• của axit : 2H+ + 2e → H2 • của nước : 2H2O ↔ 2H+ + 2OH- 2H+ + 2e → H2

2H2O + 2e ↔ H2 + 2OH- 2. Anot Các anion về anot và nhường electron theo thứ tự

a. Thứ tự nhường electron: - Anion không có oxi (Cl-, Br-, S2-, …) và gốc axit hữu cơ( RCOO-) - Anion OH-( OH- của bazơ ưu tiên hơn của nước) - Anion có oxi( O2-, SO4

2-, …) và F- (xem chi tiết trong bảng 1) b. Sản phẩm tạo thành: - Anion đơn nguyên tố: nhường electron tạo đơn chất tương ứng:

S2- → S + 2e 2Cl- → Cl2 + 2e 2O2- → O2 + 4e

- Anion đa nguyên tố: nhường electron thường tạo gốc tự do, gốc tự do không bền sẽ biến đổi bằng cách phân tích, cặp đôi để tạo sản phẩm bền hơn:

2CH3-COO- -2e [→ 2CH3-COO• → 2CH3• + 2CO2↑] → CH3-CH3 + 2CO2↑

2OH- -2e [→ 2OH• → H2O2] → 21 O2↑ + H2O

2SO42- - 2e [→ 2•SO4

-] → S2O82-(ion pesunfat)

- Riêng với OH-:

* của bazơ : 2OH- - 2e → 21 O2↑ + H2O

* của nước: 2H2O ↔ 2H+ + 2OH-

2OH- - 2e → 21 O2↑ + H2O

H2O – 2e → 21 O2↑ + 2H+

K+Ba2+Ca2+Na+Mg2+Al3+H+Mn2+Zn2+Cr3+Fe2+H+Ni2+Sn2+Pb2+H+Cu2+Ag+Hg2+… của H2O(thực tế) của H2O(lí thuyết) của axit



IV- ÁP DỤNG 1. Tóm tắt nội dung bài toán a. Viết các phương trình điện li b. Viết các phương trình cho nhận electron * Cation về catot, nhận electron theo thứ tự từ sau ra trước Ion KL mạnh H+ của Ion KL H+ của

nước trung bình axit

Ion KL yếu

* Anion về anot, nhường electron theo thứ tự từ sau ra trước Anion có oxi và F-

OH- của nước- của bazơ

Anion không có oxi và RCOO-

c. Phương trình điện phân = (1) + (2) d. Xét phản ứng phụ và điều kiện kĩ thuật (nếu là sản xuất) 2. Luyện tập: Ví dụ 1: Khảo sát sự điện phân nhôm oxit nóng chảy (với điện cực than chì) để sản xuất nhôm. Giải catot anot a. PT điện li Al2O3 ⎯⎯ →⎯ nct ,0

2Al3+ + 3O2- b. PT cho, nhận electron * Catot: 2Al3+ + 6e → 2Al

* Anot: 3O2- → 23 O2↑ + 6e

c. Thu gọn để có phương trình Al2O3 ⎯⎯⎯⎯ →⎯ 63, AlFNadpnc 2Al3+ + 23 O2↑(*)

điện phân. d. Phản ứng phụ và điều kiện - Al2O3 nóng chảy ở nhiệt độ rất cao(-25000C) nên tốn kĩ thuật. kém. Để khắc phục, người ta trộn thêm cryolic(Na3AlF6 hay AlF3.3NaF) để nhiệt độ nóng chảy giảm chỉ còn 9500c - Ở anot : C ⎯⎯ →⎯

02 ,tO CO2↑, CO2↑ nên anot bị mòn dần,

nên phải được hạ thấp dần ( để duy trì diện tích tiếp xúc) Ghi chú: Nếu chỉ yêu cầu viết phương trình điện phân nhôm oxit nóng chảy thì chỉ viết phương trình (*) và không cần giải thích.



Ví dụ 2: Khảo sát sự điện phân dung dịch NaCl, điện cực than chì, có hoặc không có màng xốp. Giải a. PT điện li catot anot 2NaCl → 2Na+ + 2Cl- (H2O ↔ H+ + OH- b. PT cho, nhận electron *Catot: 2H2O + 2e → H2 + 2OH- * Anot: 2Cl- Cl2 + 2e 2NaCl + 2H2O ⎯⎯ →⎯dpdd H2 + NaOH+ Cl2(α ) c. Thu gọn để có phương * Có màng ngăn xốp: không có phản ứng phụ, thu được H2 trình điện phân. NaOH ở catot, Cl2 ở anot. d. Phản ứng phụ * Không có màng ngăn xốp: xảy ra phản ứng: Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O ( β ) Thu gon (α ) và ( β ) NaCl + H2O ⎯⎯ →⎯dpdd H2 + NaClO Ví dụ 3: Khảo sát sự điện phân dung dịch NiSO4 với anot trơ hoặc với anot bằng Ni. Giải: a. Trường hợp anot trơ: Catot Anot NiSO4 → Ni2+ + SO4

2- (H2O ↔ H+ + OH-) Catot: Ni2+ + 2e → Ni ↓ Anot: H2O ½ O2 + 2H+ + 2e Phương trình điện phân: NiSO4 + H2O ⎯⎯ →⎯dpdd Ni + ½ O2↑ + H2SO4 (1) b. Trường hợp anot bằng Ni Catot Anot NiSO4 → Ni2+ + SO4

2- (H2O ↔ H+ + OH-) Catot: Ni2+ + 2e → Ni ↓ Anot : Ni Ni2+ + 2e Phương trình điện phân: NiSO4 + Ni ⎯⎯ →⎯dpdd Ni + NiSO4 Kết luận : Ni(anot) ⎯⎯⎯ →⎯ 4, NiSOdpdd Ni↓( catot) * Nhận xét : - Không xảy ra phản ứng giữa axit trong dung dịch với bất kì kim loại nào bám trên catot khi đạng có dòng điện chạy qua( khi đang điện phân) . Nếu ngắt điện : xét phản ứng bình thường. - Điện phân dung dịch muối(thường là sunfat) của kim loại M (trung bình hoặc yếu) với anot bằng chính kim loại M được ứng dụng trong sự mạ điện( còn được mô tả là điện phân với anot tan). Trong trường hợp này, thực tế chỉ có sự di chuyển của kim loại M từ anot sang đắp lên catot( vật muốn mạ)



Ví dụ 4 : Khảo sát sự điện phân NaOH nóng chảy hoặc dung dịch NaOH. Giải : a. Điện phân NaOH nóng chảy Catot Anot NaOH ⎯⎯ →⎯ nct ,0

2Na+ + 2OH- Catot: 2Na+ + 2e → Na Anot : 2OH- -2e H2O + ½ O2↑ Phương trình điện phân: 2NaOH ⎯⎯ →⎯dpnc Na + H2O↑ + ½ O2↑ Nhận xét : - Do oxi và hơi nước được tạo thành ở điện cực dương(anot) nên không tác dụng được với natri, tạo thành ở catot. b. Điện phân dung dịch NaOH Catot Anot NaOH ⎯⎯ →⎯ nct ,0

2Na+ + 2OH- (H2O ↔ H+ + OH-) Catot: 2H2O + 2e → H2 + 2OH- Anot : 2OH- -2e H2O + ½ O2↑ Phương trình điện phân: 2NaOH + 2H2O ⎯⎯ →⎯dpdd H2↑ + NaOH + H2O + ½ O2↑ Kết luận: H2O ⎯⎯⎯ →⎯ NaOHdpdd , H2↑ + ½ O2↑ * Nhận xét: - Điện phân dung dịch NaOH thực tế điện phân nước. NaOH đóng vai trò như một chất dẫn điện để cho H2O bị điện phân. - Điện phân các dung dịch: a. Hidroxit kim loại mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH)2) b. Axit có oxi (HNO3, H2SO4,…) c. Muối giữa 2 loại chất trên( Na2SO4, KNO3, …) thực tế đều là điện phân nước cho H2 ở catot và O2 ở anot. Ví dụ 5: Điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 và b mol NaCl, không có vách ngăn với điện cực trơ và dòng điện vô hạn. Giải: Catot Anot CuSO4 → Cu2+ + SO4

2- 2NaCl → 2Na+ + 2Cl- (H2O ↔ H+ + OH-) Catot: Cu 2+ + 2e → Cu Anot : 2Cl- Cl2 + 2e Phương trình điện phân: CuSO4 + 2NaCl ⎯⎯ →⎯dpdd Cu↓ + Na2SO4 + Cl2↑ amol -2a mol (nếu có, để có phản ứng vừa hết) a. Trường hợp b =2a Sau giai đoạn 1, dung dịch chỉ chứa Na2SO4 nên giai đoạn 2 là điện phân dung dịch Na2SO4: Catot Anot Na2SO4 → 2Na+ + SO4

2-



(H2O ↔ H+ + OH-) Catot: 2H2O + 2e → H2 + 2OH- Anot : H2O -2e ½ O2 + 2H+ Phương trình điện phân: Na2SO4 + 3H2O ⎯⎯ →⎯dpdd H2↑ + 2NaOH + ½ O2↑ + H2SO4 Vì không có vách ngăn: 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O Kết luận: H2O ⎯⎯⎯⎯ →⎯ 42, SONadpdd H2 + ½ O2 Như vậy, ở giai đoạn 2 thì H2O bị điện phân cho đến khi không còn dung dịch , không dẫn điện, mạch hở và sự điện phân kết thúc. b. Trường hợp b > 2a Sau giai đoạn 1, dung dịch có Na2SO4 và còn NaCl dư, nên giai đoạn 2 là điện phân dung dịch chứa Na2SO4 và NaCl(*) Catot Anot CuSO4 → Cu2+ + SO4

2- 2NaCl → 2Na+ + 2Cl- (H2O ↔ H+ + OH-) Catot: 2H2O + 2e → H2 + 2OH- Anot : 2Cl- Cl2 + 2e Phương trình điện phân: Na2SO4 + 2NaCl + 2H2O ⎯⎯ →⎯dpdd H2↑ + 2NaOH + Cl2 + Na2SO4 Phản ứng phụ do không có vách ngăn: Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O Kết luận: NaCl + H2O ⎯⎯ →⎯dpdd H2 + NaClO Sau giai đoạn 2, dung dịch có chứa 2 muối Na2SO4 và NaClO. (*) Cũng có thể lí luận: Khi điện phân dung dịch chứa 2 muối Na2SO4 và NaCl thì do cùng có ion Na+ như nhau nên thứ tự điện phân tùy ion âm: giữa SO4

2- và Cl- thì Cl- ưu tiên nhường electron nên có thể kết luận ngay: điện phân dung dịch chứa 2 muối Na2SO4 và NaCl chính là điện phân dung dịch NaCl.

Catot Anot 2NaCl → 2Na+ + 2Cl- (H2O ↔ H+ + OH-) Catot: 2H2O + 2e → H2 + 2OH- Anot : 2Cl- Cl2 + 2e Phương trình điện phân: 2NaCl + 2H2O ⎯⎯ →⎯dpdd H2↑ + 2NaOH + Cl2↑ Vì không có vách ngăn: Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O Kết luận: NaCl + H2O ⎯⎯ →⎯dpdd H2↑ + NaClO Điện phân ở giai đoạn 3 là điện phân dung dịch chứa 2 muối Na2SO4 và NaClO:

Catot Anot Na2SO4 → 2Na+ + SO4

2- NaClO → Na+ + ClO- (H2O ↔ H+ + OH-) Catot: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-



Anot : H2O -2e ½ O2 + 2H+ Phương trình điện phân: H2O ⎯⎯ →⎯dpdd H2↑ + ½ O2↑ Ghi chú:

- Do 2 muối không tham gia các quá trình cho nhận e ở hai điện cực nên có thể kết luận và

viết ngay phương trình điện phân H2O). - Như vậy ở giai đoạn 3 thì H2O bị điện phân cho đến khi không còn dung dịch,

không dẫn điện, mạch hở và sự điện phân kết thúc. c. Trường hợp b < 2a Sau giai đoạn 1, dung dịch có Na2SO4 và còn CuSO4 dư, nên giai đoạn 2 là điện phân dung dịch chứa Na2SO4 và CuSO4: Cách 1:

Catot Anot Na2SO4 → 2Na+ + SO4

2- CuSO4 → Cu2+ + SO4

2- (H2O ↔ H+ + OH-) Catot: Cu 2+ + 2e → Cu↓ Anot : H2O -2e ½ O2 + 2H+ Phương trình điện phân: CuSO4 + H2O ⎯⎯ →⎯dpdd Cu ↓ + ½ O2↑ + H2SO4 Cách 2: Điện phân dung dịch chứa Na2SO4 và CuSO4 thực tế là điện phân dung dịch CuSO4 (vì Cu2+ nhận e dễ hơn):

Catot Anot CuSO4 → Cu2+ + SO4

2- (H2O ↔ H+ + OH-) Catot: Cu 2+ + 2e → Cu↓ Anot : H2O -2e ½ O2 + 2H+ Phương trình điện phân: CuSO4 + H2O ⎯⎯ →⎯dpdd Cu ↓ + ½ O2↑ + H2SO4 Sau giai đoạn 2: dung dịch chứa Na2SO4 và H2SO4 nên sự điện phân ở giai đoạn 3 là điện phân là điện phân dung dịch H2SO4:

Catot Anot H2SO4 → 2H+ + SO4

2- (H2O ↔ H+ + OH-) Catot: 2H+ + 2e → H2↑ Anot : H2O -2e ½ O2 + 2H+ Phương trình điện phân: H2SO4 + H2O ⎯⎯ →⎯dpdd H2 ↑+ ½ O2↑ + H2SO4 Kết luận: H2O ⎯⎯⎯⎯ →⎯ 42, SOHdpdd H2↑ + ½ O2↑ Như vậy, ở giai đoạn 3 thì H2O bị điện phân cho đến khi không còn dung dịch, không dẫn điện nữa( mạch hở) và sự điện phân kết thúc. B. PIN ĐIỆN VÀ SỰ ĂN MÒN ĐIỆN HÓA I- PIN ĐIỆN 1. Thí nghiệm: Hai cốc thủy tinh, một cốc chứa 50ml dung dịch CuSO4 1M, cốc kia chứa 50ml dung dịch ZnSO4. Nhúng 1 lá Cu vào dung dịch CuSO4, một lá Zn vào dung dịch ZnSO4. Nối hai dung dịch bằng một ống hình chữ U đựng dung dịch Na2SO4. Ống này được gọi là



cầu muối. Thiết bị nói trên gọi là pin điện hóa. Vì khi nối hai lá kim loại bằng một dây dẫn sẽ đo được một dòng điện đi từ lá Cu(+) đến lá Zn(-)

*Nhận xét: - Trong thí nghiệm trên, có sự di chuyển electron từ Zn qua Cu, dẫn đến phát sinh dòng điện theo chiều ngược lại, từ Cu qua Zn. Như vậy, Cu là cực dương và Zn là cực âm của một pin điện đơn giản. - Hệ gồm 2 kim loại khác nhau hoặc kim loại và phi kim (C) nhúng trong dung dịch điện li tạo thành một pin( còn gọi là nguyên tố galvanic). 2. Sức điện động của pin a. Bảng thế điện cực chuẩn(Bảng 1) - Hệ gồm kim loại nhúng trong dung dịch muối của kim loại đó, được gọi là điện cực. Điện cực được gọi là điện cực chuẩn khi nồng độ của dung dịch ion kim loại là 1M, ở 250C. - Thế điện cực là hiệu thế của lớp điện tích kép của hệ trên( điện cực) hiệu thế này không thể xác định. - Thế điện cực chuẩn là hiệu của thế điện cực của kim loại với thế điện cực hidro chuẩn, qui ước bằng không.

BẢNG THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN(E0) TƯƠNG ĐỐI CỦA CÁC CHẤT QUEN THUỘC

(Bảng 1) Điện cực E0 Điện cực E0 Li+/Li -3,045 O2 + 4H+(H2O)/2H2O 0,815 K+/K -2,925 Hg2+/Hg 0,840 Ba2+/Ba -2,900 NO3

-+ 10H+/NH4++ 3H2O 0,870

Ca2+/Ca -2,870 2Hg2+/ +22Hg 0,910

Na+/Na -2,714 NO3-+ 3H+/HNO2+ H2O 0,940

Mg2+/Mg -2,370 NO3-+ 4H+/NO↑+ 2H2O 0,960

Be2+/Be -1,850 HNO2+ H+/ NO↑+ H2O 0,990 Al3+/Al -1,660 Br2/2Br- 1,080 Mn2+/Mn -1,180 Pt2+/Pt 1,190 2H2O/H2↑ + 2OH- -0,828 O2 + 4H+/ 2H2O 1,229 Zn2+/Zn -0,763 MnO2+4H+/Mn2+ + 2H2O 1,230 Cr3+/Cr -0,740 NO3

-+12H+/N2 +6H2O 1,240



S/S2- -0,480 O3 + H2O/O2↑ + 2OH- 1,240 Fe2+/Fe -0,440 Cr2O7

2-+14H+/ 2Cr3++7H2O 1,330 2H+(H2O)/H2↑ -0,410 Cl2/2Cl- 1,360 Ni2+/Ni -0,240 Au3+/Au 1,500 Sn2+/Sn -0,136 MnO4

- + 8H+/Mn2+ + 4H2O 1,510 CrO4

- + 4H2O/Cr(OH)3↓+2OH- -0,130 Mn3+/Mn2+ 1,510 Pb2+/Pb -0,126 MnO4

-+4H+/MnO2+2H2O 1,690 Fe3+/Fe -0,036 H2O2 + 2H+/H2O 1,770 2H+/H2↑ 0,000 S2O8

2-/2SO42- 2,000

S4O62-/2S2O3

2- 0,090 O3+2H+/O3+H2O 2,070 S+2H+/H2S↑ 0,140 F2/2F- 2,870 Cu2+/Cu+ 0,153 SO4

2-+4H+/SO2↑+2H2O 0,170 SO4

2-+10H+/H2S↑+4H2O 0,310 Cu2+/Cu 0,337 SO4

2-+8H+/S↑+4H2O 0,360 2H2SO3 + 2H+/S2O32-+ 3H2O 0,400

½ O2+H2O/2OH- 0,401 S2O32-+6H+/2S+3H2O 0,500

Cu+/Cu 0,521 I2/2I- 0,540 MnO4

-/MnO42- 0,560 MnO4

-+2H2O/MnO2+4OH- 0,600 O2 + 2H+/H2O2 0,680 Fe3+/Fe2+ 0,770 Hg+/Hg 0,792 Ag+/Ag 0,799 NO3

-+2H+/NO2↑+H2O 0,800 b. Sức điện động chuẩn của pin: - Sức điện động chuẩn của pin bằng thế của điện cực dương trừ thế của điện cực âm(hay hiệu của thế điện cực chuẩn của kim loại yếu hơn với kim loại mạnh hơn) Ví dụ: pin kẽm – đồng( Zn2+/Zn nối với Cu/Cu2+) có sức điện động (chuẩn): E0 = 0

/2 CuCuE + - 0

/2 ZnZnE + = 0,34-(-0,76)=1,1V

Nhận xét: Khi sức điện động là dương thì phản ứng có thể tự xảy ra: + Kim loại mạnh hơn đẩy được kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối của kim loại đó. + Chênh lệch thế điện cực càng lớn, phản ứng xảy ra càng dễ: *Kim loại càng mạnh càng dễ phản ứng * Kim loại càng yếu càng dễ bị đẩy ra khỏi dung dịch muối. + Kim loại đứng trước H (trong dãy điện hóa) đẩy được H2 ra khỏi dung dịch axit loãng. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: (bài 52/92) a. Có hai bình điện phân đặt nối tiếp nhau. Bình 1 chứa V lít dung dịch CuCl2 có nồng độ 2x mol/l. Bình 2 chứa 2V lít dung dịch AgNO3 có nồng độ x mol. Thực hiện sự điện phân với điện cực trơ trong thời gian 50 phút với cường độ dòng điện bằng 1,93 ampe. Trộn hai dung dịch sau điện phân với nhau. Trong dung dịch sau điện phân có 0,08 mol ion Cl-. Tính nồng độ x mol/l của dung dịch đầu. (Đề thi tuyển sinh vào Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh năm 1996) b. Điện phân(với điện cực Pt) 200ml dung dịch Cu(NO3)2 đến khi bắt đầu có khí ở catot thì dừng lại. Để yên dung dịch cho đến khi khối lượng catot không đổi, thấy khối lượng catot bằng 3,2 gam so với lúc chưa điện phân. Tính nồng độ mol/l của dung dịch Cu(NO3)2 trước khi điện phân (Đề thi tuyển sinh vào Đại học Y- Dược TP. Hồ Chí Minh năm 1995)



Bài 2: (bài 71/100) Có 400ml dung dịch chứa HCl và KCl, đem điện phân trong bình điện phân trong bình điện phân có vách ngăn với cường độ dòng điện là 9,65A trong 20 phút thì dung dịch chứa một chất tan có pH =13.

a. Viết phương trình điện phân b. Tính nồng độ phân tử gam của dung dịch ban đầu( coi thể tích dung dịch thay đổi

không đáng kể). Đáp án: [HCl]=0,2M; [KCl]=0,1M

Bài 3: (bài 72/100) Trong 500ml dung dịch A chứa 0,4925 gam hỗn hợp gồm muối clorua và hidroxit của một kim loại kiềm. Đo pH của dung dịch A có pH = 12. Khi điện phân 1/10 dung dịch A cho đến khi hết Cl2 thì thu được 11,2ml Cl2 ở 2730C và 1atm.

a. Xác định kim loại kiềm. Biết rằng trong bình điện phân có vách ngăn. b. Cho 1/10 dung dịch A tác dụng vừa đủ với 25ml dung dịch CuCl2. Tính nồng độ

mol/l của CuCl2. c. Phải điện phân 1/10 dung dịch A trong bao lâu với cường độ dòng điện là 96,5A

để dung dịch chứa một chất tan có pH= 13. Đáp án: a. Na; b. [CuCl2] = 0,01M ; c. t = 4,5 giây

Bài 4: (bài 73/101)Trong một bình điện phân thứ nhất( bình I), người ta hòa tan 0,3725 gam XCl của kim loại kiềm vào nước. Mắc nối tiếp bình I với bình II chứa dung dịch CuSO4. Sau một thời gian điện phân thấy catot ở bình II có 0,16 gam kim loại bám vào còn bình I thấy chứa một chất tan có pH= 13.

a. Tính thể tích dung dịch bình I sau khi điện phân b. Cho biết bình I chứa chất gì?

Đáp án: a. x= 0,05 lít, b. Bình I có KCl

Bài 5: (bài 75/101) Hòa tan 16,6 gam hỗn hợp bột mịn A gồm Mg kim loại, kim loại (II) oxit hóa trị 2 kém hoạt động và kim loại (III) oxit trong HCl dư, thu được khí B1 và dung dịch C. Dẫn khí B1 qua bột CuO nung nóng, thu được 3,6 gam nước. Làm khô ½ dung dịch C, đến khối lượng không đổi được 24,2 gam hỗn hợp muối khan. Điện phân ½ dung dịch C cho đến khi ion kim loại hóa trị 2 phóng điện hết, thu được 0,71 gam chất khí ở anot.

a. Xác định kim loại hóa trị 2 và kim loại hóa trị 3, biết rằng chúng nằm trong dãy Bêkêtốp và khối lượng nguyên tử kim loại hóa trị 2 lớn gấp 2 lần khối lượng nguyên tử của kim loại hóa trị 3.

b. Tính thành phần % khối lượng của A c. Nêu tên và ứng dụng trong kĩ nghệ của một hợp kim mà trong đó thành phần chủ

yếu là các kim loại trên. (Trích đề 3 của bộ đề thi tuyển sinh năm 1989)

Bài 6: (bài 76/102) Hòa tan 12,5 gam CuSO4.5H2O vào một lượng dung dịch chứa a phân tử gam HCl, ta được 100ml dung dịch X. Đem điện phân dung dịch X với điện cực trơ và cường độ dòng điện một chiều 5A trong 386 giây.

a. Viết các phương trình xảy ra khi điện phân b. Xác định nồng độ phân tử gam(mol/l) của các chất tan sau điện phân ( xem thể

tích dung dịch không đổi). c. Sau điện phân lấy điện cực ra rồi cho vào phần dung dịch 5,9 gam kim loại M(

đứng sau Mg trong dãy Bêkêtốp ) khi phản ứng kết thúc ta thu được 0,672 lít khí ở điều kiện 54,60C và 1,6atm. Lọc dung dịch thu được 3,26 gam chất tan.



Hãy xác định kim loại M và tính giá trị của a d. Nếu không cho kim loại M mà điện phân tiếp thì nguyên tắc cần điện phân bao

lâu nữa thì thấy bọt khí ở catot. (Trích đề thi tuyển sinh vào Đại học Bách Khoa năm 1989)

Bài 7: (bài 77/103) Điện phân 200ml dung dịch NaCl( D=1,1g/ml) với điện cực bằng than có màng ngăn xốp và dung dịch luôn được khuấy đều. Khí ở catot thoát ra 22,4 lít khí ở điều kiện 200C, 1atm thì ngừng điện phân.

a. Viết phương trình điện phân xảy ra và các phản ứng xảy ra ở điện cực. b. Hợp chất trong dung dịch sau khi kết thúc quá trình điện phân là gì? Xác định

nồng độ % của nó. (Trích đề 25 Bộ đề tuyển sinh năm 1989)

Bài 8: (bài 80/103) Khảo sát sự điện phân của dung dịch chứa FeCl3, FeCl2 và CuCl2. Bài 9: (bài 82/104) 1. Cần 2 lít dung dịch CuSO4 0,01M có pH= 2,00 để mạ điện: a. Tại sao dung dịch cần pH thấp như vậy? b. Trong phòng thí nghiệm có muối CuSO4.5H2O, nước nguyên chất, H2SO4 98%(D=1,84g/ml). Hãy trình bày cách chuẩn bị dung dịch( bỏ qua chất phụ) 2. Có vật cần mạ, bản đồng, dung dịch vừa được chuẩn bị trên và nguồn điện thích hợp: a.Hãy trình bày sơ đồ của hệ thống để thực hiện sự mạ điện này( có hình vẽ). Viết phương trình phản ứng xảy ra trên điện cực. b. Tính thời gian thực hiện sự mạ điện nếu biết: I= 0,5ampe; lớp mạ có điện tích 10cm2 , bề dày 0,17mm; khối lượng riêng của đồng là 8,89 g/cm3; hiệu suất của sự điện phân này đạt 80%. (Trích đề thi học sinh giỏi Hóa Quốc Gia 1995) Bài 10: (bài 83/104) Hòa tan 1,12 gam hỗn hợp gồm Ag và Cu trong 19,6 gam dung dịch H2SO4 đặc, nóng( dung dịch A) thu được SO2 và dung dịch muối B. Cho Ba(NO3)2 tác dụng với dung dịch thu được khi oxi hóa SO2 thoát ra ở trên bằng nước Br2 dư thì tạo thành 1,864 gam kết tủa. Hòa tan lượng muối B thành 500ml dung dịch, sau đó điện phân 100ml dung dịch trong thời gian 7 phút 43 giây với điện cực trơ và cường độ dòng điện I = 0,5A. 1. Tính khối lượng Ag và Cu trong hỗn hợp đầu. 2. a. Tính nồng độ % của axit H2SO4 trong A, biết rằng chỉ có 10% H2SO4 đã phản ứng với Ag và Cu. b. Nếu lấy ½ dung dịch A pha loãng để có pH= 2 thì thể tích dung dịch sau khi pha loãng là bao nhiêu?( biết axit H2SO4 điện li hoàn toàn). 3. a. Tính khối lượng kim loại thoát ra ở catot. b. Nếu điện phân với anot bằng Cu cho đến khi trong dung dịch không còn ion Ag+ thì khối lượng catot tăng bao nhiêu gam và khối lượng anot giảm bao nhiêu gam. Biết rằng ở anot xảy ra quá trình: Cu → Cu2+ + 2e (Trích Đề 35 Bộ đề tuyển sinh năm 1995) Bài 11: (bài 84/105)



Mắc nối tiếp hai bình điện phân: Bình X chứa 800ml dung dịch muối MCl2 nồng độ a mol/l và HCl nồng độ 4a mol/l; bình Y chứa 800ml dung dịch AgNO3. - Sau 3 phút 13 giây điện phân thì ở catot bình X thoát ra 1,6 gam kim loại, còn ở catot bình Y thoát ra 5,4 gam kim loại. - Sau 9 phút 39 giây điện phân thì ở catot bình X thoát ra 3,2 gam kim loại, còn catot bình Y thoát ra 16,2 gam kim loại. Biết cường độ dòng điện không đổi và hiệu suất điện phân là 100%. Sau 9 phút giây thì ngưng điện phân, lấy 2 dung dịch thu được sau điện phân đổ vào nhau thì thu được 6,1705 gam kết tủa và dung dịch Z có thể tích là 1,6 lít. 1. Giải thích các quá trĩnh điện phân 2. Tính khối lượng nguyện tử của M 3. Tính nồng độ mol của các chất trong các dung dịch ban đầu ở bình X, Y và trong dung dịch Z, giả sử thể tích các dung dịch không đổi. 4. Hãy so sánh thể tích khí thoát ra ở anot của bình X và bình Y. (Trích Đề 78 Bộ đề tuyển sinh năm 1995) Bài 12: (bài 85/106) Hòa tan 150 gam tinh thể CuSO4.5H2O vào 600ml dung dịch HCl 0,6mol/l ta được dung dịch A. Chia dung dịch A thành 3 phần bằng nhau: 1. Tiến hành điện phân phần 1 với dòng điện cường độ 1,34A trong vòng 4 giờ. Tính khối lượng kim loại thoát ra ở anot, biết hiệu suất điện phân là 100%. 2. Cho 5,4 gam nhôm kim loại vào phần 2. Sau một thời gian ta thu được 1,344 lít khí ở (đktc), dung dịch B và chất rắn C. Cho dung dịch B tác dụng với xút dư rồi lấy kết tủa nung ở nhiệt độ cao thì thu được 4 gam chất rắn. Tính khối lượng chất rắn C. 3. Cho 1,37 gam bari kim loại vào phần thứ 3. Sau khi kết thúc tất cả các phản ứng, lọc lấy kết tủa, rửa sạch và đem nung ở nhiệt độ cao thì thu được bao nhiêu gam chất rắn, biết rằng khi tác dụng với bazơ, Cu2+ chỉ tạo thành Cu(OH)2. (Trích Đề 2 Bộ đề tuyển sinh năm 1995) Bài 13: (bài 86/106) Điện phân (với điện cực Pt) 200ml dung dịch Cu(NO3)2 đến khi bắt đầu có khí thoát ra ở caot thì dừng lại. Để yên dung dịch cho đến khi khối lượng của catot không đổi, thấy khối lượng catot tăng 3,2 gam so với lúc chưa điện phân. Tính nồng độ phân tử gam của dung dịch Cu(NO3)2 trước khi điện phân. (Trích đề thi tuyển sinh vào Trường ĐH Y-Dược Tp HCM năm 1995) Đáp án: [Cu(NO3)2] = 1M Bài 14: (bài 87/107) Điện phân 100ml dung dịch A( của hai axit trong nước H2SO4 0,3M và HCl 0,4M) bằng điện cực Pt (trơ) với cường độ dòng điện 2,68A trong thời gian t giờ. - Lập hàm số mô tả sự phụ thuộc của pH vào thời gian điện phân t trong khoảng (0 < t < 1 giờ). - Vẽ đồ thị hàm số trên Biết: - Hằng số Faraday F = 26,8A.giờ - Thể tích dung dịch không đổi trong khi điện phân. - Các giá trị logarit của x

x 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 lgx -0,301 -0,222 -0,155 -0,097 -0,046 0

(Trích để thi tuyển sinh vào trường Đại học Bách Khoa Tp HCM năm 1995)

Documents

chuyên đề oxh khử