KIO3 + KI + H2SO4 K2SO4 + I2 + H2O Hãy cân bằng phương trình bằng phương pháp t…

Chào các em học sinh yêu quý! Hôm nay, thầy sẽ hướng dẫn các em cân bằng một phương trình phản ứng oxi hóa – khử bằng phương pháp thăng bằng electron, một phương pháp rất hiệu quả và được học trong chương trình Hóa học lớp 10 của chúng ta.

Giải thích lý do lựa chọn phương pháp:

Chúng ta áp dụng phương pháp thăng bằng electron (còn gọi là phương pháp oxi hóa – khử) vì đây là một phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố. Phương pháp này giúp chúng ta cân bằng chính xác số electron cho và nhận giữa các chất trong phản ứng, đảm bảo tuân thủ định luật bảo toàn electron, từ đó cân bằng toàn bộ phương trình hóa học.

Lời giải chi tiết:

Phương trình cần cân bằng là:

KIO₃ + KI + H₂SO₄ → K₂SO₄ + I₂ + H₂O

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

• Trong KIO₃: K có số oxi hóa $\text{+1}$, O có số oxi hóa $\text{-2}$. Suy ra I có số oxi hóa là $\text{+5}$.
• Trong KI: K có số oxi hóa $\text{+1}$. Suy ra I có số oxi hóa là $\text{-1}$.
• Trong I₂: Đây là đơn chất, nên I có số oxi hóa là $\text{0}$.
• Các nguyên tố khác như K, S, O, H không thay đổi số oxi hóa trong các hợp chất tương ứng. (Lưu huỳnh trong H₂SO₄ và K₂SO₄ đều là $\text{+6}$).

Vậy, các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa là Iot:

Iot từ $\text{+5}$ (trong KIO₃) xuống $\text{0}$ (trong I₂)
Iot từ $\text{-1}$ (trong KI) lên $\text{0}$ (trong I₂)

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

Đây là một phản ứng tự oxi hóa – khử (trong cùng một nguyên tố Iot vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử) nhưng xuất phát từ hai hợp chất khác nhau.

• Quá trình khử: Nguyên tố Iot từ $\text{+5}$ giảm số oxi hóa xuống $\text{0}$. Nó nhận electron.
  $\stackrel{\text{+5}}{\text{I}}+\text{5e}\to \stackrel{\text{0}}{\text{I}}$
• Quá trình oxi hóa: Nguyên tố Iot từ $\text{-1}$ tăng số oxi hóa lên $\text{0}$. Nó nhường electron.
  $\stackrel{\text{-1}}{\text{I}}\to \stackrel{\text{0}}{\text{I}}+\text{1e}$

Bước 3: Cân bằng số electron cho và nhận, tìm hệ số thích hợp.

Để số electron cho bằng số electron nhận, ta tìm bội số chung nhỏ nhất của $\text{5}$ và $\text{1}$, là $\text{5}$.

$\left|\begin{array}{l}\stackrel{\text{+5}}{\text{I}}+\text{5e}\to \stackrel{\text{0}}{\text{I}}\\ \stackrel{\text{-1}}{\text{I}}\to \stackrel{\text{0}}{\text{I}}+\text{1e}\end{array}\right|\begin{array}{l}\times \text{1}\\ \times \text{5}\end{array}$

Điều này có nghĩa là, cứ $\text{1}$ nguyên tử Iot (mang số oxi hóa $\text{+5}$) sẽ phản ứng với $\text{5}$ nguyên tử Iot (mang số oxi hóa $\text{-1}$).

Bước 4: Đặt các hệ số vừa tìm được vào phương trình hóa học.

Từ hệ số ở Bước 3, ta có:

• $\text{1}$ nguyên tử Iot từ KIO₃
  Vậy hệ số của KIO₃ là $\text{1}$.
• $\text{5}$ nguyên tử Iot từ KI
  Vậy hệ số của KI là $\text{5}$.

Tổng số nguyên tử Iot tham gia phản ứng để tạo thành I₂ là $\text{1}+\text{5}=\text{6}$ nguyên tử Iot.

Vì I₂ có $\text{2}$ nguyên tử Iot trong mỗi phân tử, nên số phân tử I₂ tạo thành sẽ là $\text{6}/\text{2}=\text{3}$.

Vậy, phương trình tạm thời có dạng:

$\text{1}$ KIO₃ + $\text{5}$ KI + H₂SO₄ → K₂SO₄ + $\text{3}$ I₂ + H₂O

Bước 5: Cân bằng các nguyên tố còn lại theo thứ tự (kim loại, phi kim khác, Hydro, Oxi).

• Cân bằng Kali (K):
  • Vế trái: $\text{1}$ K (trong KIO₃) + $\text{5}$ K (trong KI) = $\text{6}$ K.
  • Vế phải: K₂SO₄ có $\text{2}$ K. Để có $\text{6}$ K, ta cần $\text{3}$ phân tử K₂SO₄.

  Phương trình mới:

  KIO₃ + 5 KI + H₂SO₄ → $\text{3}$ K₂SO₄ + 3 I₂ + H₂O

• Cân bằng Lưu huỳnh (S):
  • Vế trái: H₂SO₄ có $\text{1}$ S.
  • Vế phải: $\text{3}$ K₂SO₄ có $\text{3}$ S. Để có $\text{3}$ S ở vế trái, ta cần $\text{3}$ phân tử H₂SO₄.

  Phương trình mới:

  KIO₃ + 5 KI + $\text{3}$ H₂SO₄ → 3 K₂SO₄ + 3 I₂ + H₂O

• Cân bằng Hydro (H):
  • Vế trái: $\text{3}$ H₂SO₄ có $\text{3}\times \text{2}=\text{6}$ H.
  • Vế phải: H₂O có $\text{2}$ H. Để có $\text{6}$ H, ta cần $\text{3}$ phân tử H₂O.

  Phương trình mới:

  KIO₃ + 5 KI + 3 H₂SO₄ → 3 K₂SO₄ + 3 I₂ + $\text{3}$ H₂O

• Kiểm tra Oxi (O):
  • Vế trái: $\text{3}$ O (trong KIO₃) + $\text{3}\times \text{4}$ O (trong 3 H₂SO₄) = $\text{3}+\text{12}=\text{15}$ O.
  • Vế phải: $\text{3}\times \text{4}$ O (trong 3 K₂SO₄) + $\text{3}$ O (trong 3 H₂O) = $\text{12}+\text{3}=\text{15}$ O.

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

Phương trình hóa học đã cân bằng hoàn chỉnh là:

KIO₃ + 5 KI + 3 H₂SO₄ → 3 K₂SO₄ + 3 I₂ + 3 H₂O