Chào các em học sinh yêu quý của cô! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục một dạng bài tập cân bằng phản ứng oxi hóa – khử bằng phương pháp thăng bằng electron quen thuộc trong chương trình Hóa học lớp 10. Bài tập của chúng ta hôm nay là:

FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 ==> Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O

Để làm bài tập này một cách chính xác và dễ hiểu nhất, cô sẽ hướng dẫn các em từng bước một nhé.

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

Trong phản ứng này, chúng ta cần xem xét số oxi hóa của các nguyên tố ở hai vế của phương trình.

– Ở vế trái:
– Sắt (Fe) trong FeSO4: Số oxi hóa là +2.
– Mangan (Mn) trong KMnO4: Số oxi hóa là +7.
– Lưu huỳnh (S) trong H2SO4: Số oxi hóa là +6.
– Oxi (O) trong FeSO4, KMnO4, H2SO4: Số oxi hóa là -2.
– Hydro (H) trong H2SO4: Số oxi hóa là +1.
– Kali (K) trong KMnO4: Số oxi hóa là +1.

– Ở vế phải:
– Sắt (Fe) trong Fe2(SO4)3: Số oxi hóa là +3.
– Mangan (Mn) trong MnSO4: Số oxi hóa là +2.
– Lưu huỳnh (S) trong Fe2(SO4)3, MnSO4, K2SO4: Số oxi hóa là +6.
– Oxi (O) trong Fe2(SO4)3, MnSO4, K2SO4, H2O: Số oxi hóa là -2.
– Hydro (H) trong H2O: Số oxi hóa là +1.
– Kali (K) trong K2SO4: Số oxi hóa là +1.

Như vậy, ta thấy có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tố Sắt (Fe) và Mangan (Mn).

Bước 2: Viết các quá trình oxi hóa và quá trình khử.

– Quá trình oxi hóa (nguyên tố nhường electron, số oxi hóa tăng):
Fe(II) —> Fe(III) + 1e
Trong phản ứng này, Fe trong FeSO4 có số oxi hóa +2 sẽ bị oxi hóa lên Fe trong Fe2(SO4)3 có số oxi hóa +3.

– Quá trình khử (nguyên tố nhận electron, số oxi hóa giảm):
Mn(VII) + 5e —> Mn(II)
Trong phản ứng này, Mn trong KMnO4 có số oxi hóa +7 sẽ bị khử xuống Mn trong MnSO4 có số oxi hóa +2.

Bước 3: Cân bằng số electron cho và nhận.

Để cân bằng số electron, ta tìm bội chung nhỏ nhất (BCNN) của 1 và 5, đó là 5.

– Nhân quá trình oxi hóa với 5:
5 Fe(II) —> 5 Fe(III) + 5e

– Quá trình khử đã có 5 electron nhận, ta giữ nguyên:
Mn(VII) + 5e —> Mn(II)

Như vậy, hệ số của FeSO4 sẽ là 5 (ở dạng ion Fe(II)) và hệ số của KMnO4 sẽ là 1 (ở dạng ion Mn(VII)).

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

Dựa vào các hệ số đã cân bằng ở Bước 3, ta điền vào phương trình ban đầu:

5 FeSO4 + 1 KMnO4 + H2SO4 ==> 5/2 Fe2(SO4)3 + 1 MnSO4 + K2SO4 + H2O

Lưu ý: Ở đây chúng ta đang xét các ion. Khi điền vào phân tử, ta cần chú ý đến số nguyên tử trong công thức.

– Đối với Fe: Ta có 5 nguyên tử Fe(II) bị oxi hóa. Tuy nhiên, sản phẩm là Fe2(SO4)3, mỗi phân tử chứa 2 nguyên tử Fe(III). Để có 5 nguyên tử Fe(III), ta cần 5/2 phân tử Fe2(SO4)3.
5 FeSO4 ==> 5/2 Fe2(SO4)3

– Đối với Mn: Ta có 1 nguyên tử Mn(VII) bị khử, tạo ra 1 nguyên tử Mn(II).
1 KMnO4 ==> 1 MnSO4

Vậy, phương trình tạm thời là:
5 FeSO4 + 1 KMnO4 + H2SO4 ==> 5/2 Fe2(SO4)3 + 1 MnSO4 + K2SO4 + H2O

Để có hệ số nguyên, ta nhân toàn bộ phương trình với 2:
10 FeSO4 + 2 KMnO4 + H2SO4 ==> 5 Fe2(SO4)3 + 2 MnSO4 + K2SO4 + H2O

Bước 5: Cân bằng các nguyên tố còn lại (Lưu huỳnh, Kali, Hydro, Oxy).

Bây giờ chúng ta cân bằng các nguyên tố còn lại.

– Cân bằng nguyên tố Kali (K):
Vế trái có 2 K trong 2 KMnO4.
Vế phải có K2SO4. Vậy hệ số của K2SO4 là 1.
10 FeSO4 + 2 KMnO4 + H2SO4 ==> 5 Fe2(SO4)3 + 2 MnSO4 + 1 K2SO4 + H2O

– Cân bằng nhóm gốc sunfat (SO4): Đây là cách làm hiệu quả khi có nhiều nguyên tố S và O cùng tồn tại trong các gốc axit.
Tổng số nhóm SO4 ở vế phải:
– Trong 5 Fe2(SO4)3: 5 * 3 = 15 nhóm SO4
– Trong 2 MnSO4: 2 * 1 = 2 nhóm SO4
– Trong 1 K2SO4: 1 * 1 = 1 nhóm SO4
Tổng cộng: 15 + 2 + 1 = 18 nhóm SO4.

Ở vế trái, ta có nhóm SO4 từ FeSO4 và H2SO4.
– Trong 10 FeSO4: 10 nhóm SO4.
– Vậy, số nhóm SO4 cần thêm từ H2SO4 là: 18 – 10 = 8 nhóm SO4.
Do đó, hệ số của H2SO4 là 8.

Phương trình lúc này là:
10 FeSO4 + 2 KMnO4 + 8 H2SO4 ==> 5 Fe2(SO4)3 + 2 MnSO4 + 1 K2SO4 + H2O

– Cân bằng nguyên tố Hydro (H):
Vế trái có 8 * 2 = 16 nguyên tử H trong 8 H2SO4.
Vế phải có H trong H2O. Vậy hệ số của H2O là 16 / 2 = 8.

Phương trình cuối cùng là:
10 FeSO4 + 2 KMnO4 + 8 H2SO4 ==> 5 Fe2(SO4)3 + 2 MnSO4 + 1 K2SO4 + 8 H2O

Bước 6: Kiểm tra lại.

Chúng ta cùng kiểm tra lại số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế:

– Fe: Vế trái = 10. Vế phải = 5 * 2 = 10. (Cân bằng)
– K: Vế trái = 2. Vế phải = 1 * 2 = 2. (Cân bằng)
– Mn: Vế trái = 2. Vế phải = 2. (Cân bằng)
– S: Vế trái = 10 (trong FeSO4) + 8 (trong H2SO4) = 18. Vế phải = 5 * 3 (trong Fe2(SO4)3) + 2 (trong MnSO4) + 1 (trong K2SO4) = 15 + 2 + 1 = 18. (Cân bằng)
– O: Vế trái = 10 4 (trong FeSO4) + 2 4 (trong KMnO4) + 8 * 4 (trong H2SO4) = 40 + 8 + 32 = 80.
Vế phải = 5 3 4 (trong Fe2(SO4)3) + 2 4 (trong MnSO4) + 1 4 (trong K2SO4) + 8 * 1 (trong H2O) = 60 + 8 + 4 + 8 = 80. (Cân bằng)
– H: Vế trái = 8 2 = 16. Vế phải = 8 2 = 16. (Cân bằng)

Tất cả các nguyên tố đều đã được cân bằng.

Vậy, phương trình hóa học đã cân bằng theo phương pháp thăng bằng electron là:
10 FeSO4 + 2 KMnO4 + 8 H2SO4 ==> 5 Fe2(SO4)3 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 8 H2O

Cô hy vọng với cách trình bày chi tiết từng bước như vậy, các em đã hiểu rõ hơn về cách cân bằng phản ứng oxi hóa – khử bằng phương pháp thăng bằng electron. Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!