xác định số oxi hóa của hợp chất FeS2

Chào các em học sinh yêu quý! Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong hợp chất FeS₂. Đây là một bài tập rất hay giúp chúng ta củng cố các quy tắc xác định số oxi hóa nhé!

Chúng ta sẽ thực hiện theo các bước sau:

Bước 1: Nắm vững quy tắc tổng số oxi hóa trong hợp chất trung hòa

Theo quy tắc, trong một phân tử trung hòa (không mang điện tích), tổng số oxi hóa của tất cả các nguyên tử cấu tạo nên phân tử đó luôn bằng 0.

Với hợp chất FeS₂, ta có một nguyên tử Fe và hai nguyên tử S. Gọi số oxi hóa của Fe là $\mathrm{Ox}\left(\mathrm{Fe}\right)$ và số oxi hóa của S là $\mathrm{Ox}\left(S\right)$. Khi đó, ta có phương trình tổng số oxi hóa:

$$\mathrm{Ox}\left(\mathrm{Fe}\right)+2·\mathrm{Ox}\left(S\right)=0$$

Bước 2: Áp dụng quy tắc và đưa ra giả định hợp lý

Fe (sắt) là kim loại chuyển tiếp, có thể có nhiều số oxi hóa khác nhau như +2, +3. S (lưu huỳnh) là phi kim, cũng có nhiều số oxi hóa khác nhau như -2, +4, +6.

Trong trường hợp cả hai nguyên tố đều có nhiều số oxi hóa, chúng ta cần dựa vào kiến thức về độ bền hoặc các trạng thái oxi hóa phổ biến. Trong chương trình Hóa học lớp 10, khi gặp hợp chất FeS₂, chúng ta thường xét Fe ở trạng thái oxi hóa phổ biến và bền là +2. Chúng ta sẽ lấy số oxi hóa này để tính số oxi hóa của S.

Giả định: Số oxi hóa của Fe trong FeS₂ là $+2$.

Bước 3: Tính toán số oxi hóa của S

Bây giờ, chúng ta sẽ thay số oxi hóa của Fe ($+2$) vào phương trình ở Bước 1 để tìm số oxi hóa của S:

$$2+2·\mathrm{Ox}\left(S\right)=0$$

Chuyển số 2 sang vế phải:

$$2·\mathrm{Ox}\left(S\right)=-2$$

Chia cả hai vế cho 2:

$$\mathrm{Ox}\left(S\right)=\frac{-2}{2}$$

$$\mathrm{Ox}\left(S\right)=-1$$

Bước 4: Kết luận

Vậy, trong hợp chất FeS₂:

• Số oxi hóa của Fe là $+2$.
• Số oxi hóa của S là $-1$.

Giải thích lý do áp dụng phương pháp

Chúng ta đã áp dụng phương pháp dựa trên quy tắc tổng số oxi hóa bằng 0 cho hợp chất trung hòa. Lý do chúng ta phải đưa ra giả định cho số oxi hóa của Fe là vì cả Fe và S đều là những nguyên tố có nhiều số oxi hóa khác nhau và không có nguyên tố nào trong FeS₂ có số oxi hóa cố định theo các quy tắc ưu tiên cao nhất (như kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, O, H trong các hợp chất thông thường) để ta tính ngược lại. Trong trường hợp này, việc giả định số oxi hóa phổ biến và bền của một nguyên tố (ở đây là Fe với số oxi hóa +2) giúp chúng ta xác định được số oxi hóa của nguyên tố còn lại, phù hợp với kiến thức và cách giải quyết bài tập ở cấp độ lớp 10.