Chào em,
Thầy/cô rất vui khi em chủ động tìm hiểu và đặt câu hỏi về phương pháp thăng bằng electron, đây là một phần kiến thức rất quan trọng của Hóa học lớp 9. Chúng ta hãy cùng nhau giải bài tập này một cách chi tiết và dễ hiểu nhất nhé.

Để cân bằng phản ứng oxi hóa – khử này bằng phương pháp thăng bằng electron, chúng ta sẽ thực hiện theo 4 bước cơ bản.

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

Trước hết, chúng ta cần xác định số oxi hóa của các nguyên tố trước và sau phản ứng để tìm ra nguyên tố nào có số oxi hóa thay đổi.

\[ \overset{0}{\text{Fe}} + \text{H}\overset{+5}{\text{N}}\text{O}_3 \rightarrow \overset{+3}{\text{Fe}}(\text{NO}_3)_3 + \overset{-3}{\text{N}}\text{H}_3 + \text{H}_2\text{O} \]

– Sắt (Fe) từ số oxi hóa \(0\) trong đơn chất \( \text{Fe} \) tăng lên \(+3\) trong muối \( \text{Fe(NO}_3)_3 \).
– Nitơ (N) từ số oxi hóa \(+5\) trong axit \( \text{HNO}_3 \) giảm xuống \(-3\) trong khí \( \text{NH}_3 \).

Như vậy, Fe là chất khử (số oxi hóa tăng) và HNO₃ là chất oxi hóa (chứa N có số oxi hóa giảm).

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

– Quá trình oxi hóa (quá trình nhường electron):
Chất khử \( \text{Fe} \) đã nhường electron.
\[ \overset{0}{\text{Fe}} \rightarrow \overset{+3}{\text{Fe}} + 3\text{e} \]

– Quá trình khử (quá trình nhận electron):
Nguyên tố \( \text{N} \) trong chất oxi hóa \( \text{HNO}_3 \) đã nhận electron.
\[ \overset{+5}{\text{N}} + 8\text{e} \rightarrow \overset{-3}{\text{N}} \]

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp để tổng số electron nhường bằng tổng số electron nhận.

Tổng số electron nhường là 3.
Tổng số electron nhận là 8.

Để cân bằng, ta tìm bội số chung nhỏ nhất của 3 và 8 là 24. Sau đó, nhân chéo hệ số:
– Nhân quá trình oxi hóa với 8.
– Nhân quá trình khử với 3.

Ta có:
\[ \begin{cases} 8 \times | \quad \overset{0}{\text{Fe}} \rightarrow \overset{+3}{\text{Fe}} + 3\text{e} \\ 3 \times | \quad \overset{+5}{\text{N}} + 8\text{e} \rightarrow \overset{-3}{\text{N}} \end{cases} \]

Quá trình này cho chúng ta các hệ số ban đầu:
– 8 cho \( \text{Fe} \) và \( \text{Fe(NO}_3)_3 \).
– 3 cho \( \text{NH}_3 \).

Bước 4: Đặt các hệ số vào phương trình hóa học và cân bằng các nguyên tố còn lại.

Ta điền các hệ số vừa tìm được vào phương trình:
\[ \mathbf{8}\text{Fe} + \text{HNO}_3 \rightarrow \mathbf{8}\text{Fe(NO}_3)_3 + \mathbf{3}\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \]

Bây giờ, chúng ta sẽ cân bằng các nguyên tố còn lại theo thứ tự: nguyên tố Nitơ (N), sau đó là Hiđrô (H), và cuối cùng là kiểm tra Oxi (O).

– Cân bằng nguyên tố Nitơ (N):
Ở vế phải (VP), tổng số nguyên tử N là:
\( (8 \times 3) \) trong \( \text{Fe(NO}_3)_3 \) + \( 3 \) trong \( \text{NH}_3 \) = \( 24 + 3 = 27 \) nguyên tử N.
Vậy, ta cần 27 phân tử \( \text{HNO}_3 \) ở vế trái (VT).
\[ \mathbf{8}\text{Fe} + \mathbf{27}\text{HNO}_3 \rightarrow \mathbf{8}\text{Fe(NO}_3)_3 + \mathbf{3}\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \]

– Cân bằng nguyên tố Hiđrô (H):
Ở vế trái (VT), có 27 nguyên tử H trong \( 27\text{HNO}_3 \).
Ở vế phải (VP), có \( 3 \times 3 = 9 \) nguyên tử H trong \( 3\text{NH}_3 \).
Số nguyên tử H còn lại để tạo nước là: \( 27 – 9 = 18 \) nguyên tử H.
Vậy, số phân tử nước \( \text{H}_2\text{O} \) là \( 18 \div 2 = 9 \).
\[ \mathbf{8}\text{Fe} + \mathbf{27}\text{HNO}_3 \rightarrow \mathbf{8}\text{Fe(NO}_3)_3 + \mathbf{3}\text{NH}_3 + \mathbf{9}\text{H}_2\text{O} \]

– Kiểm tra lại nguyên tố Oxi (O):
Vế trái (VT): \( 27 \times 3 = 81 \) nguyên tử O.
Vế phải (VP): \( (8 \times 3 \times 3) + 9 = 72 + 9 = 81 \) nguyên tử O.
Số nguyên tử O ở hai vế đã bằng nhau. Phương trình đã được cân bằng đúng.

Vậy, phương trình hóa học đã cân bằng hoàn chỉnh là:
\[ 8\text{Fe} + 27\text{HNO}_3 \rightarrow 8\text{Fe(NO}_3)_3 + 3\text{NH}_3 + 9\text{H}_2\text{O} \]

Vậy là chúng ta đã hoàn thành rồi đó em. Em hãy xem lại từng bước, nếu có chỗ nào chưa hiểu, đừng ngần ngại hỏi lại thầy/cô nhé. Chúc em học tốt