Xin chào các em, cô là giáo viên Hóa học. Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục một bài toán cân bằng phản ứng oxi hóa – khử khá thú vị. Bài toán này liên quan đến phản ứng của quặng pirit sắt (FeS₂) với axit nitric (HNO₃) đặc nóng, tạo ra các sản phẩm là sắt(III) nitrat (Fe(NO₃)₃), axit sulfuric (H₂SO₄), khí đinitơ oxit (N₂O) và nước (H₂O).

Phản ứng hóa học là:
FeS₂ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + N₂O + H₂O

Đây là một phản ứng oxi hóa – khử vì có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tố. Để cân bằng phản ứng này một cách chính xác, chúng ta sẽ áp dụng phương pháp thăng bằng electron.

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong các chất tham gia và sản phẩm.
Chúng ta cần nhớ quy tắc xác định số oxi hóa:
– Số oxi hóa của một nguyên tố trong đơn chất bằng 0.
– Số oxi hóa của hiđro trong hầu hết các hợp chất là +1 (trừ hiđrua kim loại).
– Số oxi hóa của oxi trong hầu hết các hợp chất là -2 (trừ peoxit và hợp chất với flo).
– Số oxi hóa của một ion đơn nguyên tử bằng điện tích của ion đó.
– Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong một phân tử trung hòa 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:
– Trong FeS₂: Fe có số oxi hóa là +2 (vì 2S có tổng số oxi hóa là -2, do đó Fe là +2), S có số oxi hóa là -1. (Lưu ý: Trong hợp chất lưu huỳnh với kim loại, S thường có số oxi hóa -2, nhưng ở đây Fe có hóa trị nhỏ hơn, nên ta xét S là -1, phân biệt với SO₂ hay SO₄²⁻)
– Trong HNO₃: H là +1, O là -2, vậy N phải là +5 để tổng số oxi hóa bằng 0 ((+1) + N + 3*(-2) = 0 => N = +5).
– Trong Fe(NO₃)₃: Fe là +3, gốc NO₃⁻ có điện tích -1. Trong gốc NO₃⁻, O là -2, vậy N phải là +5 ((NO₃⁻) => N + 3*(-2) = -1 => N = +5).
– Trong H₂SO₄: H là +1, O là -2, vậy S phải là +6 ((H₂SO₄) => 2*(+1) + S + 4*(-2) = 0 => S = +6).
– Trong N₂O: O là -2, vậy 2N phải là +2, suy ra mỗi N là +1.
– Trong H₂O: H là +1, O là -2.

Bước 2: Xác định các quá trình oxi hóa và quá trình khử.
Quá trình oxi hóa là quá trình làm tăng số oxi hóa.
Quá trình khử là quá trình làm giảm số oxi hóa.

– Nguyên tố Fe từ +2 (trong FeS₂) lên +3 (trong Fe(NO₃)₃). Số oxi hóa tăng, đây là quá trình oxi hóa.
Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e

– Nguyên tố S từ -1 (trong FeS₂) lên +6 (trong H₂SO₄). Số oxi hóa tăng, đây cũng là quá trình oxi hóa.
S^-1 → S⁺⁶ + 7e

– Nguyên tố N từ +5 (trong HNO₃) xuống +1 (trong N₂O). Số oxi hóa giảm, đây là quá trình khử.
N⁺⁵ + 3e → N⁺¹

Bước 3: Cân bằng số electron cho và nhận.
Chúng ta có 2 nguyên tố bị oxi hóa là Fe và S. Cần lưu ý rằng trong FeS₂, có 1 nguyên tử Fe và 2 nguyên tử S.
Tổng số electron mà các nguyên tử trong 1 phân tử FeS₂ nhường là:
(Số electron Fe nhường) + (Số electron S nhường) = 1 (1e) + 2 (7e) = 1e + 14e = 15e.

Quá trình nhường electron:
Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e
2S^-1 → 2S⁺⁶ + 14e

Tổng quá trình nhường electron:
FeS₂ → Fe⁺³ + 2S⁺⁶ + 15e

Quá trình nhận electron:
N⁺⁵ + 3e → N⁺¹

Để cân bằng số electron cho và nhận, ta tìm bội chung nhỏ nhất (BCNN) của 15 và 3. BCNN(15, 3) = 15.
– Số mol electron nhường là 15.
– Số mol electron nhận là 15.

Để đạt được 15 electron nhận, ta cần nhân quá trình khử N⁵⁺ với 5 (vì mỗi lần khử N⁵⁺ nhận 3e).
5 * (N⁺⁵ + 3e → N⁺¹) => 5N⁺⁵ + 15e → 5N⁺¹

Số “5” này sẽ là hệ số của N trong sản phẩm N₂O. Tuy nhiên, do N₂O có 2 nguyên tử N, nên hệ số này sẽ được hiểu là “hệ số chung cho nguyên tố N bị khử”.
Chúng ta sẽ đặt hệ số 5 trước N₂O. Tuy nhiên, do N₂O có 2 nguyên tử N, nên thực tế số phân tử HNO₃ bị khử sẽ là 5 * 2 = 10 phân tử. Chúng ta sẽ quay lại điểm này sau.

Bây giờ, chúng ta xét số electron nhường là 15. Tỷ lệ của các chất trong FeS₂ là 1:2 (Fe:S).
Số electron nhường từ Fe là 1e, từ S là 2 * 7e = 14e. Tổng là 15e.

Tỷ lệ hệ số của các nguyên tố bị oxi hóa và các nguyên tố bị khử là:
– Số phân tử FeS₂ : Số phân tử HNO₃ (tham gia khử N)
– Số nguyên tử N tạo ra N₂O : Số nguyên tử N ban đầu trong HNO₃.

Ta thấy rằng 15 electron nhường tương ứng với 1 phân tử FeS₂.
15 electron nhận tương ứng với 5 phân tử N tạo thành N₂O (vì mỗi N⁵⁺ nhận 3e để thành N⁺¹). Do N₂O có 2 nguyên tử N, nên 5 phân tử N₂O có tổng cộng 5 * 2 = 10 nguyên tử N.
Vậy, 10 nguyên tử N trong N₂O xuất phát từ 10 nguyên tử N trong HNO₃.
Do đó, hệ số của HNO₃ (vừa đóng vai trò chất oxi hóa, vừa là môi trường axit) sẽ liên quan đến số nguyên tử N này.

Bước 4: Đặt hệ số tạm thời vào phương trình.
Dựa vào số electron nhường và nhận, ta có:
– FeS₂ : 1 (chưa đặt hệ số, coi là 1)
– N₂O : 5 (vì 15e nhận tương ứng với 5 nguyên tử N nhận electron. Do N₂O có 2N, ta tạm thời coi như hệ số của N₂O là 5/2 hoặc sẽ điều chỉnh sau.)
– HNO₃ : Vì có 5 phân tử N₂O tạo thành, và mỗi N⁵⁺ trong HNO₃ nhận 3e, nên ta cần 5 (3/2) = 7.5 phân tử N bị khử. Do đó, hệ số của HNO₃ sẽ là 10 (tức là 5 phân tử N₂O 2 nguyên tử N/phân tử N₂O = 10 nguyên tử N).

Ta có:
1 FeS₂ + 10 HNO₃ → …

Bước 5: Cân bằng các nguyên tố còn lại.
Ta đã có:
1 FeS₂ + 10 HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + 5 N₂O + H₂O

– Cân bằng Fe: Bên trái có 1 Fe, bên phải đã có Fe(NO₃)₃, vậy hệ số của Fe(NO₃)₃ là 1.
1 FeS₂ + 10 HNO₃ → 1 Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + 5 N₂O + H₂O

– Cân bằng S: Bên trái có 2 S trong FeS₂, bên phải có H₂SO₄. Vậy hệ số của H₂SO₄ là 2.
1 FeS₂ + 10 HNO₃ → 1 Fe(NO₃)₃ + 2 H₂SO₄ + 5 N₂O + H₂O

– Cân bằng Nito (N):
Bên trái: 10 N từ 10 HNO₃.
Bên phải:
– Trong Fe(NO₃)₃: 1 * 3 = 3 N.
– Trong N₂O: 5 * 2 = 10 N.
Tổng N bên phải là 3 + 10 = 13 N.
Số N bên trái là 10. Chưa cân bằng.

Ở đây chúng ta thấy hệ số của N₂O là 5. Đây là hệ số cho phân tử, nhưng N trong N₂O có số oxi hóa +1.
Quá trình khử: 2N⁺⁵ + 10e → N₂⁺¹ (suy ra hệ số N là 2, nhận 10e)
Với 15 electron nhường từ FeS₂, ta cần 15 electron nhận.
Số phân tử N₂O tạo thành sẽ là 15e / 10e/phân tử N₂O = 1.5 phân tử N₂O.
Đây là lý do tại sao chúng ta hay gặp khó khăn khi cân bằng các chất có số nguyên tử chẵn hoặc lẻ.

Hãy quay lại cách cân bằng electron một cách cẩn thận hơn.

Cân bằng lại bằng phương pháp thăng bằng electron chuẩn:
FeS₂ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + N₂O + H₂O

Quá trình oxi hóa:
Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e
2S^-1 → 2S⁺⁶ + 14e
=> FeS₂ → Fe³⁺ + 2S⁶⁺ + 15e (Nhân với hệ số 1 cho FeS₂)

Quá trình khử:
N⁺⁵ + 3e → N⁺¹
Để cân bằng 15e cho và 15e nhận, ta nhân quá trình khử với 5.
5 * (N⁺⁵ + 3e → N⁺¹) => 5N⁺⁵ + 15e → 5N⁺¹

Ta cần lưu ý rằng trong sản phẩm có N₂O, nghĩa là có 2 nguyên tử N.
Vậy, 5 nguyên tử N⁵⁺ nhận 15 electron để tạo thành 5 nguyên tử N⁺¹ (trong N₂O).
Do N₂O là một phân tử có 2 nguyên tử N, nên 5 nguyên tử N⁺¹ này sẽ tạo thành 2.5 phân tử N₂O. Đây là điểm gây rối.

Cách tốt nhất là cân bằng số nguyên tử N.
Ta có 2 nguyên tử N trong N₂O.
Quá trình khử: 2N⁺⁵ + 10e → N₂⁺¹ (tức là 1 phân tử N₂O)

Nếu 1 phân tử N₂O tạo thành cần 10e nhận.
Và từ 1 phân tử FeS₂ nhường đi 15e.
Để cân bằng 10e và 15e, ta tìm BCNN(10, 15) = 30.
– Số phân tử FeS₂ cần là 30e / 15e/FeS₂ = 2 phân tử FeS₂.
– Số phân tử N₂O cần là 30e / 10e/N₂O = 3 phân tử N₂O.

Vậy, ta có hệ số ban đầu là:
2 FeS₂ + … HNO₃ → … Fe(NO₃)₃ + … H₂SO₄ + 3 N₂O + … H₂O

Bây giờ ta cân bằng các nguyên tố dựa trên hệ số này:

– Cân bằng Fe: Bên trái có 2 Fe, vậy hệ số của Fe(NO₃)₃ là 2.
2 FeS₂ + … HNO₃ → 2 Fe(NO₃)₃ + … H₂SO₄ + 3 N₂O + … H₂O

– Cân bằng S: Bên trái có 2 * 2 = 4 S, vậy hệ số của H₂SO₄ là 4.
2 FeS₂ + … HNO₃ → 2 Fe(NO₃)₃ + 4 H₂SO₄ + 3 N₂O + … H₂O

– Cân bằng Nito (N):
Bên phải:
– Trong Fe(NO₃)₃: 2 * 3 = 6 N.
– Trong N₂O: 3 * 2 = 6 N.
Tổng N bên phải là 6 + 6 = 12 N.
Số N này phải đến từ HNO₃. Vậy hệ số của HNO₃ là 12.
2 FeS₂ + 12 HNO₃ → 2 Fe(NO₃)₃ + 4 H₂SO₄ + 3 N₂O + … H₂O

– Cân bằng Oxi (O):
Bên trái: 12 * 3 = 36 O.
Bên phải:
– Trong Fe(NO₃)₃: 2 * 9 = 18 O.
– Trong H₂SO₄: 4 * 4 = 16 O.
– Trong N₂O: 3 * 1 = 3 O.
Tổng O bên phải là 18 + 16 + 3 = 37 O.
Chưa cân bằng. Điều này cho thấy ta đã sai ở đâu đó.

Quay lại bước xác định số oxi hóa và quá trình oxi hóa – khử.

FeS₂ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + N₂O + H₂O
Số oxi hóa:
Fe: +2 → +3 (tăng 1)
S: -1 → +6 (tăng 7)
N: +5 → +1 (giảm 4)

Quá trình oxi hóa:
Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e
S^-1 → S⁺⁶ + 7e
Vì trong FeS₂ có 2 nguyên tử S, nên:
FeS₂ → Fe⁺³ + 2S⁺⁶ + (1 + 2*7)e = Fe⁺³ + 2S⁺⁶ + 15e

Quá trình khử:
N⁺⁵ + 3e → N⁺¹
Để tạo thành N₂O, ta cần 2 nguyên tử N.
2N⁺⁵ + 10e → N₂⁺¹

Bây giờ, cân bằng số electron cho và nhận:
Nhường: 15e (từ 1 FeS₂)
Nhận: 10e (từ 2 N⁵⁺ tạo ra 1 N₂O)

BCNN(15, 10) = 30.
– Số phân tử FeS₂: 30e / 15e/FeS₂ = 2 phân tử FeS₂.
– Số phân tử tạo ra N₂O: 30e / 10e/N₂O = 3 phân tử N₂O.

Vậy, phương trình có dạng:
2 FeS₂ + HNO₃ → 2 Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + 3 N₂O + H₂O

Cân bằng các nguyên tố:
– Fe: 2 (trái) → 2 (phải) – OK.
– S: 2*2 = 4 (trái) → Hệ số H₂SO₄ = 4 (phải).
2 FeS₂ + HNO₃ → 2 Fe(NO₃)₃ + 4 H₂SO₄ + 3 N₂O + H₂O

– Nito (N):
Bên phải:
– Trong Fe(NO₃)₃: 2 * 3 = 6 N.
– Trong N₂O: 3 * 2 = 6 N.
Tổng N bên phải = 6 + 6 = 12 N.
Hệ số của HNO₃ là 12.
2 FeS₂ + 12 HNO₃ → 2 Fe(NO₃)₃ + 4 H₂SO₄ + 3 N₂O + H₂O

– Hiđro (H):
Bên trái: 12 H (từ 12 HNO₃).
Bên phải:
– Trong H₂SO₄: 4 * 2 = 8 H.
– Trong H₂O: Cần thêm 12 – 8 = 4 H. Vậy hệ số của H₂O là 2.
2 FeS₂ + 12 HNO₃ → 2 Fe(NO₃)₃ + 4 H₂SO₄ + 3 N₂O + 2 H₂O

– Oxi (O):
Bên trái: 12 * 3 = 36 O.
Bên phải:
– Trong Fe(NO₃)₃: 2 * 9 = 18 O.
– Trong H₂SO₄: 4 * 4 = 16 O.
– Trong N₂O: 3 * 1 = 3 O.
– Trong H₂O: 2 * 1 = 2 O.
Tổng O bên phải = 18 + 16 + 3 + 2 = 39 O.
Vẫn chưa cân bằng. Có vẻ chỗ nào đó vẫn còn sai sót.

Chúng ta hãy xem xét lại số oxi hóa của S.
Trong FeS₂, sắt có thể có hóa trị +2 hoặc +3. Nếu S có hóa trị -2, thì Fe là +2.
Nếu Fe là +3, thì S phải có số oxi hóa trung bình là -3/2, điều này không hợp lý.
Trong quặng pirit sắt (FeS₂), thực chất là hợp chất của S₂²⁻ với Fe²⁺.
Do đó, Fe có số oxi hóa +2.
Hai nguyên tử S trong S₂²⁻ có tổng số oxi hóa là -2, suy ra mỗi nguyên tử S có số oxi hóa -1.

Khi FeS₂ phản ứng với HNO₃, lưu huỳnh có thể bị oxi hóa lên SO₄²⁻ (số oxi hóa +6) hoặc SO₂ (số oxi hóa +4). Dựa vào sản phẩm là H₂SO₄, lưu huỳnh bị oxi hóa lên +6.

Nồng độ và nhiệt độ của HNO₃ đóng vai trò quan trọng.
Nếu HNO₃ đặc nóng, nó là chất oxi hóa mạnh.

Ta quay lại bước tính toán electron:
Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e
2S^-1 → 2S⁺⁶ + 14e
Tổng nhường: 15e

N⁺⁵ + 3e → N⁺¹

Nếu sản phẩm là N₂O, thì 2 nguyên tử N⁵⁺ nhận 10e để tạo thành N₂⁺¹.

Sự nhầm lẫn có thể đến từ việc khi nào thì N⁵⁺ tạo thành N₂O.
Trong phản ứng với FeS₂, HNO₃ có thể tạo ra các oxit nitơ khác nhau như NO, NO₂, N₂O, N₂.

Dựa trên các nguồn tham khảo và cấu trúc đề bài, ta sẽ giả định sản phẩm khí là N₂O.
Ta đang gặp khó khăn trong việc cân bằng, có thể là do cách đặt hệ số tạm thời.

Thử lại với việc cân bằng trực tiếp số nguyên tử N bị thay đổi số oxi hóa.
FeS₂ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + N₂O + H₂O

Quá trình oxi hóa:
Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e (cần hệ số 1 cho Fe)
2S^-1 → 2S⁺⁶ + 14e (cần hệ số 2 cho S)

Vậy, trong 1 phân tử FeS₂, tổng số electron nhường là 1 + 2*7 = 15 electron.

Quá trình khử:
N⁺⁵ + 3e → N⁺¹
Để có N₂O, ta cần 2 nguyên tử N.
2N⁺⁵ + 10e → N₂⁺¹

Ta có tỉ lệ:
– FeS₂ nhường 15e.
– 2N tạo thành N₂O nhận 10e.

Cân bằng electron: BCNN(15, 10) = 30.
– Số phân tử FeS₂: 30/15 = 2.
– Số phân tử tạo ra N₂O: 30/10 = 3. (Đây là số nguyên tử N, không phải phân tử N₂O).

Nghĩa là, 2 nguyên tử N⁵⁺ nhận 10e để tạo thành 1 phân tử N₂O.
Với 30e nhường từ 2 FeS₂, ta cần 30e nhận.
Số phân tử N₂O tạo thành là 30e / 10e/N₂O = 3 phân tử N₂O.

Phương trình ban đầu:
2 FeS₂ + HNO₃ → 2 Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + 3 N₂O + H₂O

Cân bằng các nguyên tố:
– Fe: 2 (trái) → 2 (phải) – OK.
– S: 2*2 = 4 (trái) → Hệ số H₂SO₄ = 4 (phải).
2 FeS₂ + HNO₃ → 2 Fe(NO₃)₃ + 4 H₂SO₄ + 3 N₂O + H₂O

– Nito (N):
Bên phải:
– Trong Fe(NO₃)₃: 2 * 3 = 6 N.
– Trong N₂O: 3 * 2 = 6 N.
Tổng N bên phải = 6 + 6 = 12 N.
Vậy hệ số của HNO₃ là 12.
2 FeS₂ + 12 HNO₃ → 2 Fe(NO₃)₃ + 4 H₂SO₄ + 3 N₂O + H₂O

– Hiđro (H):
Bên trái: 12 H (từ 12 HNO₃).
Bên phải:
– Trong H₂SO₄: 4 * 2 = 8 H.
– Trong H₂O: Cần 12 – 8 = 4 H. Vậy hệ số của H₂O là 2.
2 FeS₂ + 12 HNO₃ → 2 Fe(NO₃)₃ + 4 H₂SO₄ + 3 N₂O + 2 H₂O

– Oxi (O):
Bên trái: 12 * 3 = 36 O.
Bên phải:
– Trong Fe(NO₃)₃: 2 * 9 = 18 O.
– Trong H₂SO₄: 4 * 4 = 16 O.
– Trong N₂O: 3 * 1 = 3 O.
– Trong H₂O: 2 * 1 = 2 O.
Tổng O bên phải = 18 + 16 + 3 + 2 = 39 O.
Vẫn chưa cân bằng.

Có thể sản phẩm khí không phải là N₂O. Tuy nhiên, nếu đề bài cho rõ ràng sản phẩm là N₂O, thì chúng ta phải tìm cách cân bằng nó.

Hãy kiểm tra lại việc xác định số oxi hóa của S trong FeS₂.
Trong FeS₂, liên kết S-S là liên kết cộng hóa trị. Ion S₂²⁻ có cấu trúc hình học tuyến tính.
Trong FeS₂, sắt là kim loại kiềm thổ hoặc kiềm, thường có số oxi hóa +2.
Với Fe²⁺, để hợp chất trung hòa, tổng điện tích của 2 S phải là -2, tức là S có số oxi hóa -1. Điều này là chính xác.

Xem xét lại quá trình oxi hóa của lưu huỳnh.
S từ -1 lên +6. Số oxi hóa tăng 7.

Nếu đề bài cho đúng phương trình đó, có thể có một cách hiểu khác về sản phẩm.
Giả sử rằng các hệ số ta đã đặt cho các nguyên tố bị oxi hóa và khử là đúng, và lỗi nằm ở việc cân bằng nguyên tố còn lại.

Thử lại với việc đặt hệ số cho nguyên tố thay đổi số oxi hóa trước.
FeS₂ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + N₂O + H₂O

Oxi hóa:
Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e
2S^-1 → 2S⁺⁶ + 14e
Tổng nhường 15e.

Khử:
2N⁺⁵ + 10e → N₂⁺¹

Để cân bằng 15e và 10e, ta cần tỉ lệ 2 FeS₂ : 3 N₂O.
2 FeS₂ → … + 3 N₂O

Bây giờ, các nguyên tố đã thay đổi số oxi hóa:
– Fe: 2 (trái) → hệ số Fe(NO₃)₃ = 2.
– S: 2*2 = 4 (trái) → hệ số H₂SO₄ = 4.
– N: 3*2 = 6 (tạo thành N₂O). Cần thêm N từ HNO₃.
Tổng N trong sản phẩm là 2*3 (trong Fe(NO₃)₃) + 6 (trong N₂O) = 12 N.
Vậy hệ số HNO₃ là 12.

Phương trình tạm thời:
2 FeS₂ + 12 HNO₃ → 2 Fe(NO₃)₃ + 4 H₂SO₄ + 3 N₂O + H₂O

Cân bằng H:
Trái: 12 H.
Phải: 4*2 (trong H₂SO₄) = 8 H.
Cần thêm 4 H, vậy hệ số H₂O là 2.
2 FeS₂ + 12 HNO₃ → 2 Fe(NO₃)₃ + 4 H₂SO₄ + 3 N₂O + 2 H₂O

Kiểm tra Oxi:
Trái: 12 * 3 = 36 O.
Phải: 2*9 + 4*4 + 3*1 + 2*1 = 18 + 16 + 3 + 2 = 39 O.

Vẫn chưa cân bằng. Điều này cho thấy có thể đã có một sai sót trong đề bài hoặc cách hiểu sản phẩm. Tuy nhiên, nếu buộc phải cân bằng theo đề bài này, chúng ta cần xem xét lại quá trình.

Một khả năng là HNO₃ vừa là chất oxi hóa, vừa là chất tạo môi trường.
HNO₃ → NO₃⁻ (trong muối nitrat), H₂SO₄, H₂O.

Chúng ta đang gặp khó khăn với việc cân bằng Oxi.
Hãy thử xem xét lại số oxi hóa của N.
Nếu N⁺⁵ → N⁺¹ (trong N₂O).
Mỗi N nhận 4e. Hai N nhận 8e.
Nhưng trong N₂O, 2N có tổng số oxi hóa +2, vậy mỗi N là +1. Đúng là nhận 4e.
2N⁺⁵ + 8e → N₂⁺¹ (sai, tổng oxi hóa là +2)
2N⁺⁵ + 4e → N⁺² (NO)
2N⁺⁵ + 3e → N⁺¹ (N₂O)
Nếu số oxi hóa của N trong N₂O là +1, thì 2N có tổng số oxi hóa là +2.
N⁵⁺ có số oxi hóa +5. Để xuống +1, thì nó phải nhận 4 electron.
2N⁺⁵ + 8e → N₂⁺¹ – Sai.

Hãy xem lại số oxi hóa trong N₂O.
N₂O: Oxi là -2, vậy 2N là +2, mỗi N là +1. Đúng.
N⁵⁺ → N⁺¹ nhận 4e.
Quá trình khử cho N₂O: 2N⁵⁺ + 8e → N₂⁺¹

Vậy ta có:
Oxi hóa: FeS₂ nhường 15e.
Khử: 2N⁵⁺ nhận 8e để tạo ra 1 phân tử N₂O.

Cân bằng electron: BCNN(15, 8) = 120.
– Số phân tử FeS₂: 120 / 15 = 8.
– Số phân tử N₂O: 120 / 8 = 15.

Vậy, phương trình có dạng:
8 FeS₂ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + 15 N₂O + H₂O

Cân bằng các nguyên tố:
– Fe: 8 (trái) → Hệ số Fe(NO₃)₃ = 8.
8 FeS₂ + HNO₃ → 8 Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + 15 N₂O + H₂O

– S: 8*2 = 16 (trái) → Hệ số H₂SO₄ = 16.
8 FeS₂ + HNO₃ → 8 Fe(NO₃)₃ + 16 H₂SO₄ + 15 N₂O + H₂O

– Nito (N):
Bên phải:
– Trong Fe(NO₃)₃: 8 * 3 = 24 N.
– Trong N₂O: 15 * 2 = 30 N.
Tổng N bên phải = 24 + 30 = 54 N.
Vậy hệ số của HNO₃ là 54.
8 FeS₂ + 54 HNO₃ → 8 Fe(NO₃)₃ + 16 H₂SO₄ + 15 N₂O + H₂O

– Hiđro (H):
Bên trái: 54 H (từ 54 HNO₃).
Bên phải:
– Trong H₂SO₄: 16 * 2 = 32 H.
– Trong H₂O: Cần 54 – 32 = 22 H. Vậy hệ số của H₂O là 11.
8 FeS₂ + 54 HNO₃ → 8 Fe(NO₃)₃ + 16 H₂SO₄ + 15 N₂O + 11 H₂O

– Oxi (O):
Bên trái: 54 * 3 = 162 O.
Bên phải:
– Trong Fe(NO₃)₃: 8 * 9 = 72 O.
– Trong H₂SO₄: 16 * 4 = 64 O.
– Trong N₂O: 15 * 1 = 15 O.
– Trong H₂O: 11 * 1 = 11 O.
Tổng O bên phải = 72 + 64 + 15 + 11 = 162 O.
Đã cân bằng!

Vậy, phương trình hóa học đã cân bằng là:
8 FeS₂ + 54 HNO₃ → 8 Fe(NO₃)₃ + 16 H₂SO₄ + 15 N₂O + 11 H₂O

Kết luận:
Trong phản ứng này, FeS₂ vừa là chất khử (Fe từ +2 lên +3, S từ -1 lên +6), vừa là chất bị oxi hóa. HNO₃ đóng vai trò vừa là chất oxi hóa (N từ +5 xuống +1 trong N₂O), vừa là môi trường axit (cung cấp gốc NO₃⁻ cho muối và H⁺ cho axit). Lưu huỳnh bị oxi hóa lên mức oxi hóa cao nhất là +6 trong H₂SO₄. Sắt bị oxi hóa lên Fe³⁺. Nitơ bị khử từ +5 xuống +1 trong N₂O.