Chào các em học sinh yêu quý của cô! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục một bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa – khử bằng phương pháp thăng bằng electron. Bài toán này quen thuộc trong chương trình Hóa học lớp 10, dù là bộ sách Kết nối tri thức, Chân trời sáng tạo hay Cánh diều, nguyên tắc cốt lõi vẫn không thay đổi. Chúng ta sẽ cân bằng phản ứng:

C2H2 + O2 —> CO2 + H2O

Các em đã sẵn sàng chưa? Chúng ta bắt đầu nhé!

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong phản ứng.
Đây là bước đầu tiên và quan trọng nhất để xác định sự thay đổi số oxi hóa, từ đó áp dụng phương pháp thăng bằng electron.
Trong C2H2:
– Hidro (H) có số oxi hóa là +1 (trừ trường hợp hiếm gặp như hidrua kim loại).
– Do phân tử trung hòa về điện, ta có: 2 (số oxi hóa của C) + 2 (+1) = 0
=> 2 * (số oxi hóa của C) = -2
=> Số oxi hóa của C là -1.

Trong O2:
– Oxi (O) ở dạng đơn chất có số oxi hóa là 0.

Trong CO2:
– Oxi (O) có số oxi hóa là -2 (trừ trường hợp peoxit, superoxit, hoặc liên kết với Flo).
– Do phân tử trung hòa về điện, ta có: (số oxi hóa của C) + 2 * (-2) = 0
=> Số oxi hóa của C = +4.

Trong H2O:
– Hidro (H) có số oxi hóa là +1.
– Oxi (O) có số oxi hóa là -2.

Vậy, ta có bảng số oxi hóa:
C2H2: C(-1), H(+1)
O2: O(0)
CO2: C(+4), O(-2)
H2O: H(+1), O(-2)

Bước 2: Xác định các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa và viết các quá trình oxi hóa, quá trình khử.
Dựa vào bảng số oxi hóa ở Bước 1, ta thấy:
– Nguyên tố Cacbon (C) trong C2H2 từ -1 lên +4. Đây là quá trình nhường electron, gọi là quá trình oxi hóa.
– Nguyên tố Oxi (O) trong O2 từ 0 xuống -2. Đây là quá trình nhận electron, gọi là quá trình khử.

Quá trình oxi hóa:
Ta thấy trong 1 phân tử C2H2 có 2 nguyên tử C, mỗi nguyên tử C tăng 5 đơn vị số oxi hóa (-1 -> +4).
Do đó, tổng sự tăng số oxi hóa của 2 nguyên tử C là: 2 (+4 – (-1)) = 2 5 = 10.
2C^(-1) —> 2C^(+4) + 10e

Quá trình khử:
Ta thấy trong 1 phân tử O2 có 2 nguyên tử O, mỗi nguyên tử O giảm 2 đơn vị số oxi hóa (0 -> -2).
Do đó, tổng sự giảm số oxi hóa của 2 nguyên tử O là: 2 (0 – (-2)) = 2 2 = 4.
O2^(0) + 4e —> 2O^(-2)

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp để cân bằng electron.
Đây là bước then chốt để áp dụng phương pháp thăng bằng electron. Mục đích là số electron nhường phải bằng số electron nhận.
Số electron nhường từ quá trình oxi hóa là 10.
Số electron nhận từ quá trình khử là 4.

Để hai số này bằng nhau, ta tìm bội chung nhỏ nhất (BCNN) của 10 và 4.
BCNN(10, 4) = 20.

Để có 20 electron được nhường và 20 electron được nhận, ta nhân:
– Quá trình oxi hóa với 2 (vì 20 / 10 = 2).
– Quá trình khử với 5 (vì 20 / 4 = 5).

Hệ số cân bằng electron cho nguyên tố C trong C2H2 là 2.
Hệ số cân bằng electron cho nguyên tố O trong O2 là 5.

Bước 4: Đặt hệ số vào sơ đồ phản ứng và cân bằng các nguyên tố còn lại.
Từ Bước 3, ta có hệ số của C2H2 là 2 và hệ số của O2 là 5.
Ta đặt các hệ số này vào sơ đồ phản ứng:
2 C2H2 + 5 O2 —> CO2 + H2O

Bây giờ, ta cân bằng các nguyên tố còn lại theo thứ tự: kim loại (nếu có), gốc axit (nếu có), phi kim (trừ O và H), cuối cùng là H và O.

Cân bằng Cacbon (C):
Vế trái có 2 * 2 = 4 nguyên tử C.
Vậy vế phải cần có 4 nguyên tử C. Ta đặt hệ số 4 trước CO2:
2 C2H2 + 5 O2 —> 4 CO2 + H2O

Cân bằng Hidro (H):
Vế trái có 2 * 2 = 4 nguyên tử H.
Vậy vế phải cần có 4 nguyên tử H. Ta đặt hệ số 2 trước H2O:
2 C2H2 + 5 O2 —> 4 CO2 + 2 H2O

Cân bằng Oxi (O):
Bây giờ, ta kiểm tra lại số nguyên tử Oxi ở hai vế.
Vế trái có 5 * 2 = 10 nguyên tử O.
Vế phải có (4 2) + (2 1) = 8 + 2 = 10 nguyên tử O.

Số nguyên tử Oxi đã cân bằng.

Bước 5: Viết phương trình hóa học đã cân bằng.
Phương trình hóa học đã cân bằng là:
2 C2H2 + 5 O2 —> 4 CO2 + 2 H2O

Cô hy vọng các em đã nắm vững cách cân bằng phản ứng oxi hóa – khử bằng phương pháp thăng bằng electron qua bài tập này. Hãy luyện tập thêm nhiều dạng bài khác để thành thạo hơn nhé!