Chào các em, hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau luyện tập kỹ năng cân bằng phương trình oxi hóa khử theo phương pháp thăng bằng electron. Cô sẽ hướng dẫn chi tiết từng bước với ví dụ minh họa Al + O₂ —> Al₂O₃.

Chúng ta cùng bắt đầu nhé!

Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố

Đầu tiên, các em cần xác định số oxi hóa của tất cả các nguyên tố trong phản ứng.
Trong phản ứng: Al + O₂ —> Al₂O₃

Ta có:
– Trong đơn chất Al, số oxi hóa của Al là 0.
– Trong đơn chất O₂, số oxi hóa của O là 0.
– Trong hợp chất Al₂O₃:
– Số oxi hóa của O là -2.
– Gọi số oxi hóa của Al là x. Ta có công thức tính số oxi hóa trung bình của các nguyên tố trong hợp chất: tổng số oxi hóa của các nguyên tố trong phân tử bằng 0.
– Vậy, \(2x + 3(-2) = 0\)
– \(2x – 6 = 0\)
– \(2x = 6\)
– \(x = +3\)
– Do đó, số oxi hóa của Al trong Al₂O₃ là +3.

Như vậy, ta thấy:
– Số oxi hóa của Al tăng từ 0 lên +3.
– Số oxi hóa của O giảm từ 0 xuống -2.

Bước 2: Viết các quá trình oxi hóa và quá trình khử, đồng thời xác định số electron cho và nhận

Từ sự thay đổi số oxi hóa đã xác định ở Bước 1, ta viết các quá trình oxi hóa và khử:

Quá trình oxi hóa:
Al⁰ —> Al⁺³ + 3e^–
(Nguyên tố Al bị oxi hóa, nhường 3 electron)

Quá trình khử:
O₂⁰ + 4e^– —> 2O^-2
(Nguyên tố O bị khử, nhận electron. Lưu ý có 2 nguyên tử O trong phân tử O₂ nên chúng ta cần cân bằng số nguyên tử O trước khi thêm electron.)

Bước 3: Cân bằng số electron cho và nhận bằng cách nhân hệ số thích hợp

Số electron nhường ở quá trình oxi hóa là 3.
Số electron nhận ở quá trình khử là 4.

Để số electron nhường bằng số electron nhận, ta tìm bội chung nhỏ nhất (BCNN) của 3 và 4. BCNN(3, 4) = 12.

– Nhân quá trình oxi hóa với 4:
4 x (Al⁰ —> Al⁺³ + 3e^–) => 4Al⁰ —> 4Al⁺³ + 12e^–

– Nhân quá trình khử với 3:
3 x (O₂⁰ + 4e^– —> 2O^-2) => 3O₂⁰ + 12e^– —> 6O^-2

Lúc này, số electron cho và nhận đều là 12.

Bước 4: Điền hệ số vào phương trình hóa học ban đầu và kiểm tra sự cân bằng nguyên tử

Dựa vào các hệ số ở Bước 3, ta điền vào phương trình hóa học ban đầu:

– Hệ số 4 cho Al ở quá trình oxi hóa, ta điền 4 vào Al ở vế trái:
4Al + O₂ —> Al₂O₃

– Hệ số 3 cho O₂ ở quá trình khử, ta điền 3 vào O₂ ở vế trái:
4Al + 3O₂ —> Al₂O₃

Bây giờ, ta cần cân bằng nguyên tử Al và O ở vế phải.
– Ở vế trái ta có 4 nguyên tử Al. Trong Al₂O₃, cứ 2 nguyên tử Al thì có 1 phân tử. Vậy để có 4 nguyên tử Al, ta cần \(4/2 = 2\) phân tử Al₂O₃.
4Al + 3O₂ —> 2Al₂O₃

– Bây giờ, ta kiểm tra sự cân bằng nguyên tử O.
– Vế trái có \(3 \times 2 = 6\) nguyên tử O.
– Vế phải có \(2 \times 3 = 6\) nguyên tử O.

Như vậy, phương trình đã được cân bằng.

Phương trình hóa học cân bằng là:
4Al + 3O₂ —> 2Al₂O₃

Các em thấy không, với 4 bước cơ bản này, chúng ta có thể cân bằng mọi phương trình oxi hóa khử. Hãy luyện tập thật nhiều để thành thạo nhé!