Cân bằng phản ứng Oxi hóa khử sau:
Mg + HNO3 –> Mg(NO3)2 + NO + H2O
Mg + HNO3 –> Mg(NO3)2 + NO + H2O
Chúng ta sẽ tiến hành cân bằng phản ứng sau:
Mg + HNO3 –> Mg(NO3)2 + NO + H2O
Trước hết, cô muốn nhắc lại một chút về khái niệm oxi hóa – khử. Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố. Nguyên tố có số oxi hóa tăng là nguyên tố bị oxi hóa, còn nguyên tố có số oxi hóa giảm là nguyên tố bị khử.
Bây giờ, chúng ta sẽ áp dụng phương pháp thăng bằng electron để cân bằng phản ứng này nhé.
Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong các chất tham gia và sản phẩm phản ứng.
Đối với các đơn chất, số oxi hóa bằng 0.
Trong hợp chất, ta xác định số oxi hóa dựa trên quy tắc:
– Oxi thường có số oxi hóa là -2 (trừ một số trường hợp đặc biệt).
– Hydro thường có số oxi hóa là +1 (trừ các hiđrua kim loại).
– Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong một phân tử bằng 0.
– Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong một ion đa nguyên tử bằng điện tích của ion đó.
Áp dụng vào phản ứng của chúng ta:
Chất tham gia:
– Mg: là đơn chất, số oxi hóa của Mg là 0.
– HNO3:
– H có số oxi hóa là +1.
– O có số oxi hóa là -2.
– Đặt số oxi hóa của N là x. Ta có: (+1) + x + 3*(-2) = 0 => x = +5.
Vậy, số oxi hóa của N trong HNO3 là +5.
Chất sản phẩm:
– Mg(NO3)2:
– Ion NO3- có điện tích là -1.
– O có số oxi hóa là -2.
– Đặt số oxi hóa của N là y. Ta có: y + 3*(-2) = -1 => y = +5.
Vậy, số oxi hóa của N trong Mg(NO3)2 là +5. (Ở đây, số oxi hóa của N không thay đổi).
– NO:
– O có số oxi hóa là -2.
– Đặt số oxi hóa của N là z. Ta có: z + (-2) = 0 => z = +2.
Vậy, số oxi hóa của N trong NO là +2.
– H2O:
– H có số oxi hóa là +1.
– O có số oxi hóa là -2.
Ta tóm tắt sự thay đổi số oxi hóa như sau:
Mg: 0 –> Mg(+2) (trong Mg(NO3)2)
N: +5 (trong HNO3) –> N(+2) (trong NO)
Bước 2: Viết các quá trình oxi hóa và quá trình khử, đồng thời xác định sự thay đổi số oxi hóa.
Quá trình oxi hóa (số oxi hóa tăng):
Mg(0) –> Mg(+2) + 2e
Quá trình khử (số oxi hóa giảm):
N(+5) + 3e –> N(+2)
Bước 3: Nhân các quá trình với các hệ số thích hợp để số electron nhường bằng số electron nhận.
Số electron nhường là 2e.
Số electron nhận là 3e.
Bội chung nhỏ nhất của 2 và 3 là 6.
Để số electron nhường bằng số electron nhận, ta nhân quá trình oxi hóa với 3 và quá trình khử với 2.
3 * (Mg(0) –> Mg(+2) + 2e) => 3Mg(0) –> 3Mg(+2) + 6e
2 * (N(+5) + 3e –> N(+2)) => 2N(+5) + 6e –> 2N(+2)
Bước 4: Đặt hệ số vào các chất oxi hóa và chất khử trong phương trình phản ứng ban đầu.
Dựa vào kết quả ở Bước 3:
– Số 3 đặt trước Mg (chất khử).
– Số 2 đặt trước N trong hợp chất mà N bị khử, đó là NO. Vậy ta đặt hệ số 2 trước NO.
Phương trình tạm thời có dạng:
3Mg + HNO3 –> 3Mg(NO3)2 + 2NO + H2O
Bước 5: Cân bằng các nguyên tố còn lại (thường là kim loại, phi kim khác H và O, sau đó đến H và O).
Sau khi đặt hệ số cho chất oxi hóa và chất khử, ta cân bằng các nguyên tố còn lại.
– Cân bằng Mg: Bên trái có 3Mg, bên phải có 3Mg(NO3)2, vậy Mg đã cân bằng.
– Cân bằng N:
Bên trái, ta có N trong HNO3.
Bên phải, ta có N trong 3Mg(NO3)2 và 2NO.
Trong 3Mg(NO3)2, số nguyên tử N là 3 * 2 = 6.
Trong 2NO, số nguyên tử N là 2 * 1 = 2.
Tổng số nguyên tử N ở vế phải là 6 + 2 = 8.
Vậy, ta cần có 8 nguyên tử N ở vế trái. Do đó, ta đặt hệ số 8 trước HNO3.
Phương trình tạm thời có dạng:
3Mg + 8HNO3 –> 3Mg(NO3)2 + 2NO + H2O
– Cân bằng H:
Bên trái, ta có 8 nguyên tử H trong 8HNO3.
Bên phải, ta có H trong H2O.
Để có 8 nguyên tử H ở vế phải, ta cần 4 phân tử H2O. Ta đặt hệ số 4 trước H2O.
Phương trình tạm thời có dạng:
3Mg + 8HNO3 –> 3Mg(NO3)2 + 2NO + 4H2O
– Cân bằng O:
Đây là bước cuối cùng để kiểm tra xem phản ứng đã cân bằng chưa.
Bên trái: 8HNO3 có 8 * 3 = 24 nguyên tử O.
Bên phải:
Trong 3Mg(NO3)2: 3 2 3 = 18 nguyên tử O.
Trong 2NO: 2 * 1 = 2 nguyên tử O.
Trong 4H2O: 4 * 1 = 4 nguyên tử O.
Tổng số nguyên tử O ở vế phải là 18 + 2 + 4 = 24.
Số nguyên tử O ở hai vế đã bằng nhau. Vậy phương trình đã được cân bằng.
Phương trình cân bằng cuối cùng là:
3Mg + 8HNO3 –> 3Mg(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Các em thấy đó, chỉ cần tuân thủ đúng các bước, việc cân bằng phản ứng oxi hóa – khử không còn quá khó khăn nữa. Cô hy vọng bài giảng này đã giúp các em hiểu rõ hơn về phương pháp thăng bằng electron. Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!
Cân bằng phản ứng oxi hóa khử
\(3\text{Mg} + 8\text{HNO}_3 \rightarrow 3\text{Mg(NO}_3\text{)}_2 + 2\text{NO} + 4\text{H}_2\text{O}\)
Giải thích
○ Xác định số oxi hóa thay đổi:
– Mg: Từ \(0\) lên \(+2\) (nhường \(2e\))
– N (trong \(\text{HNO}_3\)): Từ \(+5\) xuống \(+2\) (nhận \(3e\))
○ Cân bằng electron:
– Nhân chéo số electron trao đổi:
\(3\text{Mg} \rightarrow 3\text{Mg}^{2+} + 6e \quad \text{và} \quad 2\text{N}^{5+} + 6e \rightarrow 2\text{N}^{2+}\)
○ Cân bằng nguyên tố và điện tích:
– Thêm \(8\text{HNO}_3\) để cung cấp đủ \(2\text{N}\) cho \(\text{NO}\) và \(6\text{N}\) cho \(\text{Mg(NO}_3\text{)}_2\)
– Thêm \(4\text{H}_2\text{O}\) để cân bằng nguyên tố H và O.
@SuperSolver
Phương Pháp
\(\overset{0}{Mg} + H\overset{+5}{N}O_3 \longrightarrow \overset{+2}{Mg}(NO_3)_2 + \overset{+2}{N}O + H_2O\)
Quá trình oxi hóa: \(Mg^0 \longrightarrow Mg^{+2} + 2e\)
Quá trình khử: \(N^{+5} + 3e \longrightarrow N^{+2}\)
\(3 * | Mg^0 \longrightarrow Mg^{+2} + 2e\)
\(2 * | N^{+5} + 3e \longrightarrow N^{+2}\)
\(\implies 3Mg^0 + 2N^{+5} \longrightarrow 3Mg^{+2} + 2N^{+2}\)
\(3Mg + HNO_3 \longrightarrow 3Mg(NO_3)_2 + 2NO + H_2O\)
Đếm N vế phải: \(3 * 2 (\text{trong } Mg(NO_3)_2) + 2 (\text{trong } NO) = 8 N\)
Cân bằng N vế trái: \(3Mg + 8HNO_3 \longrightarrow 3Mg(NO_3)_2 + 2NO + H_2O\)
Cân bằng H vế trái: \(8H\)
Cân bằng H vế phải bằng \(H_2O\): \(8H \implies 4H_2O\)
Kiểm tra O: Vế trái \(8 * 3 = 24\) O. Vế phải \(3 * 6 + 2 * 1 + 4 * 1 = 18 + 2 + 4 = 24\) O. (Cân bằng)
Phương trình cân bằng:
\(3Mg + 8HNO_3 \longrightarrow 3Mg(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O\)