Chào các em! Hôm nay, cô giáo sẽ hướng dẫn các em cân bằng phản ứng oxi hóa – khử bằng phương pháp thăng bằng electron, dựa trên bài tập: Sắt tác dụng với oxi tạo ra oxit sắt từ.

Phản ứng hóa học đã cho là:
Fe + O₂ → Fe₂O₃

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

Trong phản ứng này:
– Sắt (Fe) ở dạng đơn chất, nên số oxi hóa của Fe là 0.
– Oxi (O₂) ở dạng đơn chất, nên số oxi hóa của O là 0.
– Trong oxit sắt từ (Fe₂O₃), oxi luôn có số oxi hóa là -2.
– Để xác định số oxi hóa của sắt trong Fe₂O₃, ta có công thức:
Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong hợp chất bằng 0.
Ta có: 2 (số oxi hóa của Fe) + 3 (số oxi hóa của O) = 0
2 (số oxi hóa của Fe) + 3 (-2) = 0
2 * (số oxi hóa của Fe) – 6 = 0
2 * (số oxi hóa của Fe) = 6
Số oxi hóa của Fe = +3.

Như vậy, ta có sự thay đổi số oxi hóa như sau:
Fe⁰ → Fe⁺³
O⁰ → O⁻²

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

– Quá trình oxi hóa là quá trình nhường electron, số oxi hóa tăng.
Ở đây, nguyên tố Fe tăng số oxi hóa từ 0 lên +3, nên Fe bị oxi hóa.
Quá trình oxi hóa: Fe⁰ → Fe⁺³ + 3e

– Quá trình khử là quá trình nhận electron, số oxi hóa giảm.
Ở đây, nguyên tố O giảm số oxi hóa từ 0 xuống -2, nên O bị khử.
Tuy nhiên, nguyên tử O trong phân tử O₂ là 2 nguyên tử, mỗi nguyên tử nhận 2 electron.
Quá trình khử: O₂⁰ + 4e → 2O⁻²

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

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

Để hai số này bằng nhau, ta tìm bội chung nhỏ nhất của 3 và 4, đó là 12.
– Nhân quá trình oxi hóa với 4:
4 * (Fe⁰ → Fe⁺³ + 3e) => 4Fe⁰ → 4Fe⁺³ + 12e
– Nhân quá trình khử với 3:
3 * (O₂⁰ + 4e → 2O⁻²) => 3O₂⁰ + 12e → 6O⁻²

Bây giờ, số electron nhường (12e) đã bằng số electron nhận (12e).

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

Từ các hệ số ở Bước 3, ta có:
– Hệ số của Fe là 4.
– Hệ số của O₂ là 3.
– Hệ số của Fe₂O₃. Trong Fe₂O₃, có 2 nguyên tử Fe và 3 nguyên tử O. Số nguyên tử Fe đã được tạo thành là 4 nguyên tử (từ 4Fe). Tuy nhiên, trong Fe₂O₃ là 2 nguyên tử Fe, nên số phân tử Fe₂O₃ sẽ là 4/2 = 2.
Kiểm tra lại với oxi: 3 phân tử O₂ có 3 2 = 6 nguyên tử O. Trong 2 phân tử Fe₂O₃ có 2 3 = 6 nguyên tử O. Số nguyên tử oxi đã cân bằng.

Vậy, phương trình hóa học đã cân bằng là:
4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃

Bước 5: Kiểm tra lại sự cân bằng nguyên tử của các nguyên tố.

Vế trái:
– Số nguyên tử Fe: 4
– Số nguyên tử O: 3 * 2 = 6

Vế phải:
– Số nguyên tử Fe: 2 * 2 = 4
– Số nguyên tử O: 2 * 3 = 6

Số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau, vậy phương trình đã được cân bằng chính xác.

Cô giáo hy vọng với cách giải chi tiết này, các em đã hiểu rõ hơn về phương pháp thăng bằng electron. Chúc các em học tốt môn Hóa học!