Để lập phương trình theo phương pháp thăng bằng electron, ta cần xác định số oxi hóa của các chất trong phản ứng.
Trong phản ứng này, KMnO4 có số oxi hóa của Mn là +7, HCl có số oxi hóa của Cl là -1. Trong sản phẩm, MnCl2 có số oxi hóa của Mn là +2, Cl2 có số oxi hóa của Cl là 0.
Để thăng bằng số electron, ta cần tăng số electron của Mn từ +7 lên +2, tức là cần cho Mn nhận 5 electron. Ta cũng cần giảm số electron của Cl từ -1 xuống 0, tức là cần cho Cl nhận 1 electron.
Phương trình phản ứng sau khi đã thăng bằng electron là:
8H+ + 5e- + MnO4- → Mn2+ + 4H2O
2H+ + 2Cl- → Cl2 + 2e-
Sau khi đã lập phương trình thăng bằng electron, ta có thể tính được số mol của KMnO4:
n(KMnO4) = m/M = 15,8/158 = 0,1 mol
Theo phương trình phản ứng, 1 mol KMnO4 tác dụng với 5 mol HCl để tạo ra 1 mol Cl2. Vậy số mol Cl2 thu được là:
n(Cl2) = n(HCl)/5 = cV/5 = (12*1)/(5*1000) = 0,0024 mol
Theo định luật Avogadro, 1 mol khí ở điều kiện tiêu chuẩn (0°C, 1 atm) có thể chiếm được thể tích là 22,4 L. Vậy thể tích khí Cl2 thu được là:
V(Cl2) = n(Cl2) * 22,4 = 0,0024 * 22,4 = 0,054 L = 54 mL
Vậy phương trình phản ứng là:
8H+ + 5Cl- + KMnO4 → Mn2+ + 5Cl- + K+ + 4H2O + Cl2
Chất khử: HCl
Chất oxi hóa: KMnO4
Quá trình oxi hóa: MnO4- nhận 5 electron để chuyển thành Mn2+
Quá trình khử: Cl- nhận 1 electron để chuyển thành Cl2
Thể tích khí Cl2 thu được ở điều kiện tiêu chuẩn là 54 mL.