HCl + PbO2 → PbCl2 + Cl2 + H2O: Cân bằng chi tiết

Trả lời nhanh

Phương trình đã cân bằng: PbO₂ + 4HCl → PbCl₂ + Cl₂ + 2H₂O (đun nóng, HCl đặc). Pb⁺⁴ nhận 2e xuống Pb⁺², còn 2Cl⁻ nhường 2e thành Cl₂. Trong 4 phân tử HCl chỉ có 2 phân tử đóng vai trò chất khử, 2 phân tử còn lại làm môi trường tạo muối PbCl₂.

Cân bằng PbO₂ + HCl bằng phương pháp thăng bằng electron

Sơ đồ phản ứng: HCl + PbO₂ → PbCl₂ + Cl₂ + H₂O

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

Pb: +4 (trong PbO₂) → +2 (trong PbCl₂), số oxi hóa giảm.
Cl: −1 (trong HCl) → 0 (trong Cl₂), số oxi hóa tăng.
H và O không đổi số oxi hóa (H: +1, O: −2).

Bước 2. Viết các quá trình nhường – nhận electron.

Quá trình khử: Pb⁺⁴ + 2e → Pb⁺²
Quá trình oxi hóa: 2Cl⁻¹ → Cl₂⁰ + 2e

Bước 3. Thăng bằng electron. Hai quá trình đều trao đổi 2e nên hệ số nhân đều là 1: 1 PbO₂ ứng với 1 Cl₂.

Bước 4. Đặt hệ số vào phương trình rồi kiểm tra.

Pb: 1 vế trái, 1 vế phải, đã cân bằng.
Cl: vế phải có 2 (trong PbCl₂) + 2 (trong Cl₂) = 4, nên đặt 4 trước HCl.
H: 4 ở vế trái, nên đặt 2 trước H₂O.
O: 2 ở vế trái và 2 ở vế phải, đã cân bằng.

Kết quả: PbO₂ + 4HCl → PbCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

Vai trò của các chất trong phản ứng

Chất	Vai trò	Giải thích
PbO₂	Chất oxi hóa	Pb⁺⁴ nhận electron, số oxi hóa giảm xuống +2
HCl (2 phân tử)	Chất khử	Cl⁻ nhường electron tạo Cl₂
HCl (2 phân tử)	Môi trường	Cl⁻ giữ nguyên số oxi hóa, đi vào muối PbCl₂

Vì vậy đây là phản ứng oxi hóa – khử trong đó chất khử (HCl) đồng thời đóng vai trò môi trường. Dạng này gặp ở nhiều phản ứng điều chế Cl₂ từ HCl đặc.

Điều kiện và hiện tượng

Điều kiện: dùng dung dịch HCl đặc, đun nóng nhẹ.
Hiện tượng: chất rắn PbO₂ màu nâu đen tan dần, có khí màu vàng lục, mùi hắc (Cl₂) thoát ra.
Lưu ý: PbCl₂ ít tan trong nước lạnh, khi dung dịch nguội có thể xuất hiện tinh thể trắng.

Khí Cl₂ rất độc, nên nếu làm thí nghiệm phải làm trong tủ hút. Hợp chất chì cũng độc.

Lỗi sai thường gặp

Cho rằng cả 4 HCl đều là chất khử. Thực tế chỉ 2 HCl bị oxi hóa; 2 HCl còn lại tạo muối.
Quên tính Cl trong muối PbCl₂ khi đếm Cl. Đếm Cl ở vế phải phải cộng cả 2 nguồn.
Viết Pb thành +3 hoặc +2 trong PbO₂. O có số oxi hóa −2 nên 2 nguyên tử O là −4, vậy Pb là +4.

Mẹo nhớ: chất oxi hóa mạnh (PbO₂, MnO₂, KMnO₄, K₂Cr₂O₇) + HCl đặc → khí Cl₂. Hệ số của HCl luôn lớn hơn số Cl₂ tạo ra vì một phần HCl làm môi trường.

Bài luyện tập có đáp án

Bài 1. Cân bằng: Pb₃O₄ + HCl → PbCl₂ + Cl₂ + H₂O

Đáp án: Pb₃O₄ có thể coi là 2PbO·PbO₂, chỉ có một Pb⁺⁴ nhận 2e, tương ứng 1 Cl₂. Phương trình: Pb₃O₄ + 8HCl → 3PbCl₂ + Cl₂ + 4H₂O. Kiểm tra: Cl: 6 + 2 = 8; H: 8; O: 4.

Bài 2. Cho 23,9 gam PbO₂ (M = 239 g/mol) tác dụng hết với HCl đặc, dư, đun nóng. Tính thể tích Cl₂ (đktc) và số mol HCl bị oxi hóa.

Đáp án: n(PbO₂) = 23,9 : 239 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(Cl₂) = 0,1 mol, nên V = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít. HCl bị oxi hóa là 2 × n(Cl₂) = 0,2 mol (HCl phản ứng tổng cộng là 0,4 mol).

Bài 3. Cân bằng: K₂Cr₂O₇ + HCl → KCl + CrCl₃ + Cl₂ + H₂O

Đáp án: 2Cr⁺⁶ nhận 6e, cần 3Cl₂. Phương trình: K₂Cr₂O₇ + 14HCl → 2KCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂ + 7H₂O. Trong 14 HCl có 6 phân tử là chất khử.

Câu hỏi thường gặp

Phương trình HCl + PbO2 sau khi cân bằng là gì?

PbO2 + 4HCl → PbCl2 + Cl2 + 2H2O, thực hiện với HCl đặc, đun nóng.

Trong phản ứng PbO2 + HCl, chất nào là chất oxi hóa, chất nào là chất khử?

PbO2 là chất oxi hóa vì Pb(+4) nhận 2e xuống Pb(+2). HCl là chất khử vì Cl(−1) nhường electron thành Cl2, đồng thời một phần HCl làm môi trường.

Vì sao chỉ 2 trong 4 phân tử HCl bị oxi hóa?

Có 4 nguyên tử Cl: 2 nguyên tử đi vào Cl2 (số oxi hóa từ −1 lên 0), 2 nguyên tử còn lại giữ nguyên số oxi hóa −1 trong PbCl2.

Hiện tượng khi cho PbO2 vào dung dịch HCl đặc nóng là gì?

Chất rắn nâu đen PbO2 tan dần và có khí màu vàng lục, mùi hắc là Cl2 thoát ra.