Chào các em! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau luyện tập cân bằng phản ứng hóa học theo phương pháp thăng bằng electron. Bài tập này nằm trong chương trình Hóa học lớp 10 của chúng ta.

Chúng ta sẽ bắt đầu với phản ứng: Fe2O3 + H2 → Fe + H2O

Phương pháp thăng bằng electron giúp chúng ta xác định đúng hệ số tỉ lệ giữa các chất tham gia và sản phẩm trong một phản ứng oxi hóa – khử.

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tử trong các chất phản ứng và sản phẩm.

Phân tích từng chất:

Trong Fe2O3: O có số oxi hóa -2. Vì phân tử trung hòa về điện nên ta có: 2 (số oxi hóa của Fe) + 3 * (-2) = 0. Suy ra, số oxi hóa của Fe là +3.
* Trong H2: H ở dạng đơn chất nên số oxi hóa là 0.
* Trong Fe: Fe ở dạng đơn chất nên số oxi hóa là 0.
Trong H2O: O có số oxi hóa -2. H có số oxi hóa +1. (2 (+1) + (-2) = 0)

Vậy, ta có các số oxi hóa như sau:
Fe: +3 → 0
H: 0 → +1

Bước 2: Xác định nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa và viết các quá trình oxi hóa, quá trình khử.

* Nguyên tố Fe có số oxi hóa từ +3 (trong Fe2O3) giảm xuống 0 (trong Fe). Đây là quá trình khử.
Fe⁺³ + 3e^– → Fe⁰

* Nguyên tố H có số oxi hóa từ 0 (trong H2) tăng lên +1 (trong H2O). Đây là quá trình oxi hóa.
H⁰ → H⁺¹ + 1e^–

Bước 3: Cân bằng electron cho hai quá trình.

Chúng ta cần tìm bội chung nhỏ nhất (BCNN) của số electron nhường và số electron nhận.
Trong quá trình khử, Fe nhận 3 electron.
Trong quá trình oxi hóa, mỗi nguyên tử H nhường 1 electron.

Để số electron nhường bằng số electron nhận, ta nhân quá trình khử với 1 và nhân quá trình oxi hóa với 3.
* Quá trình khử (cân bằng electron): Fe⁺³ + 3e^– → Fe⁰ (Nhân với 1)
Quá trình oxi hóa (cân bằng electron): 3 (H⁰ → H⁺¹ + 1e^–) hay 3H⁰ → 3H⁺¹ + 3e^– (Nhân với 3)

Bước 4: Điền hệ số vào phương trình hóa học ban đầu.

Số electron nhường (3e^–) và số electron nhận (3e^–) đã bằng nhau.
Hệ số của các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa sẽ là:
Hệ số của Fe: 1 (từ quá trình khử). Vì trong Fe2O3 có 2 nguyên tử Fe, nên ta cần cân bằng Fe ở sản phẩm trước. Để có 1 nguyên tử Fe ở sản phẩm, ta cần 1 nguyên tử Fe ở chất phản ứng. Tuy nhiên, do Fe trong Fe2O3 có số oxi hóa +3, ta cần xét toàn bộ phân tử. Nếu Fe⁺³ nhận 3e^– để thành Fe⁰, thì 2 nguyên tử Fe trong Fe2O3 sẽ cần nhận 2 3 = 6 electron.
Fe⁺³ + 3e^– → Fe⁰
2Fe⁺³ + 6e^– → 2Fe⁰

Trong trường hợp này, ta cần 6 electron từ quá trình oxi hóa.
Quá trình oxi hóa: H⁰ → H⁺¹ + 1e^–
Để nhường được 6 electron, ta cần 6 nguyên tử H. Vì H2 là phân tử có 2 nguyên tử H, nên ta cần 6 / 2 = 3 phân tử H2.
6H⁰ → 6H⁺¹ + 6e^–

Bây giờ, hệ số cho Fe2O3 là 1 (vì ta đang xét 2Fe⁺³ từ 1Fe2O3).
Hệ số cho H2 là 3 (vì ta cần 6 nguyên tử H).

Ta có phương trình tạm thời:
1Fe2O3 + 3H2 → Fe + H2O

* Cân bằng nguyên tố Fe: Bên trái có 2 nguyên tử Fe (trong Fe2O3). Bên phải có 1 nguyên tử Fe. Ta thêm hệ số 2 trước Fe.
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + H2O

Cân bằng nguyên tố H: Bên trái có 3 2 = 6 nguyên tử H (trong 3H2). Bên phải có 2 nguyên tử H (trong H2O). Ta thêm hệ số 3 trước H2O.
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O

* Kiểm tra nguyên tố O: Bên trái có 3 nguyên tử O (trong Fe2O3). Bên phải có 3 nguyên tử O (trong 3H2O). Số nguyên tử O đã cân bằng.

Bước 5: Viết phương trình phản ứng đã cân bằng.

Vậy, phương trình phản ứng đã cân bằng là:
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O

Các em đã hiểu cách thực hiện chưa? Phương pháp này đòi hỏi sự cẩn thận trong từng bước, đặc biệt là việc xác định đúng số oxi hóa và cân bằng electron. Chúng ta sẽ tiếp tục luyện tập với các bài tập khác trong buổi học hôm nay.