Chào các em, rất vui được hướng dẫn các em giải bài tập hóa học này! Đây là một phản ứng oxi hóa – khử khá hay, thuộc loại phản ứng tự oxi hóa – khử (hay còn gọi là phản ứng dị li) của lưu huỳnh, xảy ra trong môi trường kiềm. Chúng ta sẽ cùng nhau cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron nhé.

Đề bài: Cân bằng phương trình phản ứng sau:
S + KOH⎯ → K₂SO₄ + K₂S + H₂O

Chúng ta sẽ thực hiện theo các bước sau đây:

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố thay đổi.
Trong phương trình này, nguyên tố Lưu huỳnh (S) là nguyên tố có số oxi hóa thay đổi.

• Sản phẩm khử: Trong \(K_{2}S\), Kali (K) có số oxi hóa \(+1\). Do đó, Lưu huỳnh (S) có số oxi hóa \(x\) được tính như sau: \(2 \times (+1) + x = 0 \Rightarrow x = -2\). Vậy, \(S^{-2}\).
• Sản phẩm oxi hóa: Trong \(K_{2}SO_{4}\), Kali (K) có số oxi hóa \(+1\), Oxi (O) có số oxi hóa \(-2\). Do đó, Lưu huỳnh (S) có số oxi hóa \(y\) được tính như sau: \(2 \times (+1) + y + 4 \times (-2) = 0 \Rightarrow 2 + y – 8 = 0 \Rightarrow y = +6\). Vậy, \(S^{+6}\).
• Chất phản ứng: Lưu huỳnh đơn chất (S) có số oxi hóa \(0\). Vậy, \(S^{0}\).

Nhận xét: S từ \(S^{0}\) chuyển thành \(S^{-2}\) (quá trình khử) và từ \(S^{0}\) chuyển thành \(S^{+6}\) (quá trình oxi hóa).

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

Quá trình oxi hóa: S0 → S+6
Quá trình khử:    S0 → S-2

Bước 3: Cân bằng số electron nhường và nhận.

• Quá trình oxi hóa:
  
  Từ \(S^{0}\) lên \(S^{+6}\) là nhường \(6\) electron.
  
  \(S^{0} \rightarrow S^{+6} + 6e^{-}\)
• Quá trình khử:
  
  Từ \(S^{0}\) xuống \(S^{-2}\) là nhận \(2\) electron.
  
  \(S^{0} + 2e^{-} \rightarrow S^{-2}\)

Bước 4: Tìm bội chung nhỏ nhất (BCNN) của số electron nhường và nhận, sau đó nhân hệ số thích hợp.
Số electron nhường là \(6\). Số electron nhận là \(2\).
BCNN của \(6\) và \(2\) là \(6\).

• Để quá trình oxi hóa nhường \(6e^{-}\), ta nhân toàn bộ quá trình với \(1\):
  
  \(1 \times (S^{0} \rightarrow S^{+6} + 6e^{-})\)
• Để quá trình khử nhận \(6e^{-}\), ta nhân toàn bộ quá trình với \(3\):
  
  \(3 \times (S^{0} + 2e^{-} \rightarrow S^{-2})\)

Bước 5: Cộng các quá trình oxi hóa và khử để được phương trình dạng ion rút gọn.

S0           → S+6 + 6e-
3S0 + 6e- → 3S-2
-----------------------------
4S0           → S+6 + 3S-2

Tổng số nguyên tử S tham gia phản ứng là \(1 + 3 = 4\). Vậy hệ số của S đơn chất bên vế trái là \(4\).
Hệ số của \(K_{2}SO_{4}\) (chứa \(S^{+6}\)) là \(1\).
Hệ số của \(K_{2}S\) (chứa \(S^{-2}\)) là \(3\).

Bước 6: Đặt các hệ số vừa tìm được vào phương trình phản ứng ban đầu.
Chúng ta có:
\[ 4S + KOH \rightarrow 1K_{2}SO_{4} + 3K_{2}S + H_{2}O \]

Bước 7: Cân bằng các nguyên tố còn lại theo thứ tự: Kim loại → Phi kim không đổi số oxi hóa → Hiđro → Oxi.

• Cân bằng nguyên tố K (Kali):
  
  Ở vế phải, số nguyên tử K là: \(1 \times 2\) (trong \(K_{2}SO_{4}\)) + \(3 \times 2\) (trong \(K_{2}S\)) = \(2 + 6 = 8\) nguyên tử K.
  
  Ở vế trái, chỉ có KOH chứa K. Vậy hệ số của KOH là \(8\).
  
  \[ 4S + 8KOH \rightarrow K_{2}SO_{4} + 3K_{2}S + H_{2}O \]
• Cân bằng nguyên tố H (Hiđro):
  
  Ở vế trái, số nguyên tử H là: \(8 \times 1\) (trong \(8KOH\)) = \(8\) nguyên tử H.
  
  Ở vế phải, chỉ có H₂O chứa H. Vậy hệ số của H₂O là \(4\) (vì \(4 \times 2 = 8\)).
  
  \[ 4S + 8KOH \rightarrow K_{2}SO_{4} + 3K_{2}S + 4H_{2}O \]
• Kiểm tra nguyên tố O (Oxi): (Kiểm tra cuối cùng để đảm bảo tất cả đã cân bằng đúng)
  
  Ở vế trái, số nguyên tử O là: \(8 \times 1\) (trong \(8KOH\)) = \(8\) nguyên tử O.
  
  Ở vế phải, số nguyên tử O là: \(1 \times 4\) (trong \(K_{2}SO_{4}\)) + \(4 \times 1\) (trong \(4H_{2}O\)) = \(4 + 4 = 8\) nguyên tử O.
  
  Số nguyên tử O ở hai vế đã bằng nhau. Vậy là phương trình đã được cân bằng chính xác!

Bước 8: Viết phương trình hóa học đã cân bằng.
\[ 4S + 8KOH \rightarrow K_{2}SO_{4} + 3K_{2}S + 4H_{2}O \]

Vậy là chúng ta đã hoàn thành việc cân bằng phương trình này rồi đó các em. Các em thấy không, phương pháp thăng bằng electron rất hiệu quả để giải quyết các phản ứng phức tạp như thế này! Chúc các em học tốt môn Hóa học nhé!