Cân bằng phản ứng oxi hoá – khử bằng thăng bằng electron

Cân bằng $\mathrm{Fe_2O_3} + \mathrm{CO} \rightarrow \mathrm{Fe} + \mathrm{CO_2}$.

Giải. Số oxi hoá: Fe $+3 \rightarrow 0$ (nhận), C $+2 \rightarrow +4$ (nhường). Hai quá trình: $\mathrm{2Fe^{+3}} + 6e \rightarrow \mathrm{2Fe^0}$ (nhận $6e$ cho mỗi $\mathrm{Fe_2O_3}$), $\mathrm{C^{+2}} \rightarrow \mathrm{C^{+4}} + 2e$. Bội chung nhỏ nhất của $6$ và $2$ là $6$: quá trình khử nhân $1$, quá trình oxi hoá nhân $3$. Phương trình: $\mathrm{Fe_2O_3} + \mathrm{3CO} \rightarrow \mathrm{2Fe} + \mathrm{3CO_2}$. O: $3 + 3 = 6$ ở cả hai vế.

Cân bằng $\mathrm{NaBr} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{NaCl} + \mathrm{Br_2}$.

Giải. $\mathrm{2Br^-} \rightarrow \mathrm{Br_2} + 2e$ (nhường $2e$ cho mỗi $\mathrm{Br_2}$); $\mathrm{Cl_2} + 2e \rightarrow \mathrm{2Cl^-}$ (nhận $2e$). Số $e$ bằng nhau, hệ số nhân $1$ và $1$. Đặt vào: $\mathrm{2NaBr} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{2NaCl} + \mathrm{Br_2}$ (hệ số $2$ của NaBr là để có $2$ ion $\mathrm{Br^-}$).

Cân bằng $\mathrm{Al} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{Al_2O_3}$.

Giải. $\mathrm{Al^0} \rightarrow \mathrm{Al^{+3}} + 3e$ (nhường $3e$); $\mathrm{O_2^0} + 4e \rightarrow \mathrm{2O^{-2}}$ (nhận $4e$ cho mỗi $\mathrm{O_2}$). Bội chung nhỏ nhất của $3$ và $4$ là $12$: nhân $4$ cho Al, nhân $3$ cho $\mathrm{O_2}$. Phương trình: $\mathrm{4Al} + \mathrm{3O_2} \rightarrow \mathrm{2Al_2O_3}$ (Al: $4 = 2 \times 2$; O: $6 = 2 \times 3$).

Cân bằng $\mathrm{Fe} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{FeCl_3}$.

Giải. $\mathrm{Fe^0} \rightarrow \mathrm{Fe^{+3}} + 3e$; $\mathrm{Cl_2^0} + 2e \rightarrow \mathrm{2Cl^-}$. Bội chung nhỏ nhất của $3$ và $2$ là $6$: nhân $2$ cho Fe, nhân $3$ cho $\mathrm{Cl_2}$. Phương trình: $\mathrm{2Fe} + \mathrm{3Cl_2} \rightarrow \mathrm{2FeCl_3}$. (Sắt cháy trong chlorine lên Fe $+3$, không phải $+2$.)

Cân bằng $\mathrm{CO} + \mathrm{I_2O_5} \rightarrow \mathrm{CO_2} + \mathrm{I_2}$.

Giải. C: $+2 \rightarrow +4$, nhường $2e$. I: $+5 \rightarrow 0$, mỗi $\mathrm{I_2O_5}$ có $2$ nguyên tử I nên nhận $2 \times 5 = 10e$. Bội chung nhỏ nhất là $10$: nhân $5$ cho CO, nhân $1$ cho $\mathrm{I_2O_5}$. Phương trình: $\mathrm{5CO} + \mathrm{I_2O_5} \rightarrow \mathrm{5CO_2} + \mathrm{I_2}$.

Cân bằng $\mathrm{Fe} + \mathrm{H_2SO_4} \rightarrow \mathrm{FeSO_4} + \mathrm{H_2}$ (acid loãng).

Giải. $\mathrm{Fe^0} \rightarrow \mathrm{Fe^{+2}} + 2e$; $\mathrm{2H^+} + 2e \rightarrow \mathrm{H_2}$. Số $e$ bằng nhau nên hệ số đều là $1$: $\mathrm{Fe} + \mathrm{H_2SO_4} \rightarrow \mathrm{FeSO_4} + \mathrm{H_2}$. Với acid loãng không có tính oxi hoá của gốc, sắt chỉ lên $+2$.

Cân bằng $\mathrm{FeS_2} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{Fe_2O_3} + \mathrm{SO_2}$.

Giải. Fe: $+2 \rightarrow +3$, nhường $1e$. S: $-1 \rightarrow +4$, nhường $5e$, mỗi $\mathrm{FeS_2}$ có $2$ nguyên tử S nên $10e$. Một phân tử $\mathrm{FeS_2}$ nhường $1 + 10 = 11e$. $\mathrm{O_2}$ nhận $4e$. Bội chung nhỏ nhất của $11$ và $4$ là $44$: $\mathrm{FeS_2}$ nhân $4$, $\mathrm{O_2}$ nhân $11$. Đặt vào: $4\mathrm{FeS_2} + 11\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{Fe_2O_3} + 8\mathrm{SO_2}$ (Fe: $4 = 2 \times 2$; S: $8$). O: $22 = 2 \times 3 + 8 \times 2 = 22$. Nhường $44e$, nhận $44e$.

Cân bằng $\mathrm{FeS} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{Fe_2O_3} + \mathrm{SO_2}$.

Giải. Một phân tử FeS nhường: Fe $+2 \rightarrow +3$ ($1e$), S $-2 \rightarrow +4$ ($6e$), tổng $7e$. $\mathrm{O_2}$ nhận $4e$. Bội chung nhỏ nhất của $7$ và $4$ là $28$: FeS nhân $4$, $\mathrm{O_2}$ nhân $7$. Phương trình: $4\mathrm{FeS} + 7\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{Fe_2O_3} + 4\mathrm{SO_2}$. O: $14 = 6 + 8$.