Phương trình hóa học được định nghĩa bởi sự biểu diễn bằng ký hiệu của một phản ứng hóa học. Vậy cân bằng phương trình hóa học là gì? Lý thuyết cân bằng phương trình hóa học lớp 8, lớp 10? Các dạng bài tập về cân bằng phương trình hóa học? Những ứng dụng cân bằng phương trình hóa học? Trong phạm vi bài viết dưới đây, DINHNGHIA.VN sẽ tổng hợp kiến thức về chuyên đề cân bằng phương trình hóa học, cùng tìm hiểu nhé!
Các bước cân bằng phương trình hóa học lớp 8
- Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng dưới dạng công thức hóa học.
- Bước 2: Đặt hệ số sao cho số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau.
- Bước 3: Hoàn thành phương trình.
Chú ý:
Ở bước 2, thường sử dụng phương pháp “Bội chung nhỏ nhất” để đặt hệ số bằng cách:
- Chọn nguyên tố có số nguyên tử ở hai vế chưa bằng nhau và có số nguyên tử nhiều nhất (cũng có trường hợp không phải vậy).
- Tìm bội chung nhỏ nhất của các chỉ số nguyên tử nguyên tố đó ở hai vế, đem bội chung nhỏ nhất chia cho chỉ số thì ta có hệ số.
- Trong quá trình cân bằng không được thay đổi các chỉ số nguyên tử trong các công thức hóa học.
Một số phương pháp cân bằng phương trình hóa học
Phương pháp chẵn – lẻ: Thêm hệ số vào trước chất có chỉ số lẻ để làm chẵn số nguyên tử của nguyên tố đó.
Ví dụ 1: Cân bằng phương trình hóa học sau:
\(Al + HCl \rightarrow AlCl_{3} + H_{2}\)
- Ta chỉ việc thêm hệ số 2 vào trước \(AlCl_{3}\) để cho số nguyên tử Cl chẵn. Khi đó, vế phải có 6 nguyên tử Cl trong 2\(AlCl_{3}\), nên vế trái thêm hệ số 6 trước HCl.
\(Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_{3} + H_{2}\)
- Vế phải có 2 nguyên tử Al trong 2\(AlCl_{3}\), vế trái ta thêm hệ số 2 trước Al.
\(2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_{3} + H_{2}\)
- Vế trái có 6 nguyên tử H trong 6HCl, nên vế phải ta thêm hệ số 3 trước \(H_{2}\).
\(2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_{3} + 3H_{2}\)
Phương pháp đại số: Cho các phương trình khó cân bằng với phương pháp trên
- Bước 1: Đưa các hệ số hợp thức a, b, c, d, e, f, … lần lượt vào các công thức ở hai vế của phương trình phản ứng.
- Bước 2: Cân bằng số nguyên tử ở 2 vế của phương trình bằng một hệ phương trình chứa các ẩn: a, b, c, d, e, f, g….
- Bước 3: Giải hệ phương trình vừa lập để tìm các hệ số.
- Bước 4: Đưa các hệ số vừa tìm vào phương trình phản ứng.
Ví dụ 2: Cân bằng phương trình hóa học sau:
\(Cu + H_{2}SO_{4} \rightarrow CuSO_{4} + SO_{2} + H_{2}O\) (1)
Cách giải:
- Bước 1: \(aCu + bH_{2}SO_{4} \rightarrow cCuSO_{4} + dSO_{2} + dH_{2}O\)
- Bước 2: Tiếp theo lập hệ phương trình dựa vào mối quan hệ về khối lượng giữa các chất trước và sau phản ứng, (khối lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở 2 vế phải bằng nhau).
Cu: a = c (1)
S: b = c + d (2)
H: 2b = 2e (3)
O: 4b = 4c + 2d + e (4)
- Bước 3: Giải hệ phương trình bằng cách:
Từ pt (3), chọn e = b = 1 (có thể chọn bất kỳ hệ số khác).
Từ pt (2), (4) và (1) \(\Rightarrow c = a = d = \frac{1}{2} \Rightarrow c = a = d = 1; e = b = 2\) (tức là ta đang quy đồng mẫu số).
- Bước 4: Đưa các hệ số vừa tìm vào phương trình phản ứng, ta được phương trình hoàn chỉnh
\(Cu + 2H_{2}SO_{4} \rightarrow CuSO_{4} + SO_{2} + 2H_{2}O\)
Cân bằng phương trình oxi hóa khử
Phương pháp nguyên tử nguyên tố
Đây là một phương pháp khá đơn giản. Khi cân bằng ta cố ý viết các đơn chất khí (\(H_{2}, O_{2}, Cl_{2}, N_{2}…\)) dưới dạng nguyên tử riêng biệt rồi lập luận qua một số bước.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng \(P + O_{2} \rightarrow P_{2}O_{5}\)
Ta viết: \(P + O \rightarrow P_{2}O_{5}\)
Để tạo thành 1 phân tử \(P_{2}O_{5}\) cần 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O:
\(2P + 5O \rightarrow P_{2}O_{5}\)
Nhưng phân tử oxi bao giờ cũng gồm hai nguyên tử, như vậy nếu lấy 5 phân tử oxi tức là số nguyên tử oxi tăng lên gấp 2 thì số nguyên tử P và số phân tử \(P_{2}O_{5}\) cũng tăng lên gấp 2, tức 4 nguyên tử P và 2 phân tử \(P_{2}O_{5}\).
Do đó: \(4P + 5O_{2} \rightarrow 2P_{2}O_{5}\)
Phương pháp hóa trị tác dụng
Hóa trị tác dụng là hóa trị của nhóm nguyên tử hay nguyên tử của các nguyên tố trong chất tham gia và tạo thành trong phản ứng hóa học
Áp dụng phương pháp này cần tiến hành các bước sau:
- Xác định hóa trị tác dụng:
\(BaCl_{2} + Fe_{2}(SO_{4})_{3} \rightarrow BaSO_{4} + FeCl_{3}\)
Hóa trị tác dụng lần lượt từ trái qua phải là:
II – I – III – II – II – II – III – I
Tìm bội số chung nhỏ nhất của các hóa trị tác dụng:
BCNN (1, 2, 3) = 6
- Lấy BCNN chia cho các hóa trị ta được các hệ số:
6 : II = 3, 6 : III = 2, 6 : I = 6
Thay vào phản ứng:
\(3BaCl_{2} + Fe_{2}(SO_{4})_{3} \rightarrow 3BaSO_{4} + 2FeCl_{3}\)
Phương pháp dùng hệ số phân số
Đặt các hệ số vào các công thức của các chất tham gia phản ứng, không phân biệt số nguyên hay phân số sao cho số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau. Sau đó khử mẫu số chung của tất cả các hệ số.
Ví dụ: \(P + O_{2} \rightarrow P_{2}O_{5}\)
- Đặt hệ số để cân bằng: \(2P + \frac{5}{2}O_{2} \rightarrow P_{2}O_{5}\)
- Nhân các hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất để khử các phân số. Ở đây nhân 2.
\(2.2P + 2.\frac{5}{2}O_{2} \rightarrow 2P_{2}O_{5}\)
hay \(4P + 5O_{2} \rightarrow 2P_{2}O_{5}\)
Phương pháp xuất phát từ nguyên tố chung nhất
Chọn nguyên tố có mặt ở nhiều hợp chất nhất trong phản ứng để bắt đầu cân bằng hệ số các phân tử.
Ví dụ: \(Cu + HNO_{3} \rightarrow Cu(NO_{3})_{2} + NO + H_{2}O\)
Nguyên tố có mặt nhiều nhất là nguyên tố oxi, ở vế phải có 8 nguyên tử, vế trái có 3. Bội số chung nhỏ nhất của 8 và 3 là 24, vậy hệ số của \(HNO_{3}\) là 24 : 3 = 8
Ta có \(8HNO_{3} \rightarrow 4H_{2}O + 2NO\) (Vì số nguyên tử N ở vế trái chẵn)
\(3Cu(NO_{3})_{2} \rightarrow 3Cu\)
Vậy phản ứng cân bằng là:
\(3Cu + 8HNO_{3} \rightarrow 3Cu(NO_{3})_{2} + 2NO + 4H_{2}O\)
Phương pháp cân bằng electron
Cân bằng qua ba bước:
- Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa.
- Bước 2: Lập thăng bằng electron.
- Bước 3: Đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng:
\(FeS + HNO_{3} \rightarrow Fe(NO_{3})_{3} + N_{2}O + H_{2}SO_{4} + H_{2}O\)
- Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa:
\(Fe^{+2} \rightarrow Fe^{+3}\)
\(S^{+2} \rightarrow S^{+6}\)
\(N^{+5} \rightarrow N^{+1}\)
(Viết số oxi hóa này phía trên các nguyên tố tương ứng)
- Bước 2: Lập thăng bằng electron:
\(Fe^{+2} \rightarrow Fe^{+3} + 1e\)
\(S^{-2} \rightarrow S^{+6} + 8e\)
\(FeS \rightarrow Fe^{+3} + S^{+6} + 9e\)
\(2N^{+5} + 8e \rightarrow 2N^{+1}\)
\rightarrow Có 8FeS và \(9N_{2}O\).
- Bước 3: Đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại:
\(8FeS + 42HNO_{3} \rightarrow 8Fe(NO_{3})_{3} + 9N_{2}O + 8H_{2}SO_{4} + 13H_{2}O\)
Một số bài tập về cân bằng phương trình hóa học online
Bài 1: Cân bằng các phương trình hóa học sau đây:
- \(MgCl_{2} + KOH \rightarrow Mg(OH)_{2} + KCl\)
- \(Cu(OH)_{2} + HCl \rightarrow CuCl_{2} + H_{2}O\)
- \(Cu(OH)_{2} + H_{2}SO_{4} \rightarrow CuSO_{4} + H_{2}O\)
- \(FeO + HCl \rightarrow FeCl_{2} + H_{2}O\)
- \(Fe_{2}O_{3} + H_{2}SO_{4} \rightarrow Fe_{2}(SO_{4})_{3} + H_{2}O\)
- \(Cu(NO_{3})_{2} + NaOH \rightarrow Cu(OH)_{2} + NaNO_{3}\)
- \(P + O_{2} \rightarrow P_{2}O_{5}\)
- \(N_{2} + O_{2} \rightarrow NO\)
- \(NO + O_{2} \rightarrow NO_{2}\)
- \(NO_{2} + O_{2} + H_{2}O \rightarrow HNO_{3}\)
Cách giải:
Bài 2: Lập phương trình hóa học các phản ứng sau:
- \(C_{n}H_{2n} + O_{2} \rightarrow CO_{2} + H_{2}O\)
- \(C_{n}H_{2n+2} + O_{2} \rightarrow CO_{2} + H_{2}O\)
- \(C_{n}H_{2n-2} + O_{2} \rightarrow CO_{2} + H_{2}O\)
- \(C_{n}H_{2n-6} + O_{2} \rightarrow CO_{2} + H_{2}O\)
- \(C_{n}H_{2n+2}O + O_{2} \rightarrow CO_{2} + H_{2}O\)
- \(C_{x}H_{y} + O_{2} \rightarrow CO_{2} + H_{2}O\)
- \(C_{x}H_{y}O_{z} + O_{2} \rightarrow CO_{2} + H_{2}O\)
- \(C_{x}H_{y}O_{z}N_{t} + O_{2} \rightarrow CO_{2} + H_{2}O + N_{2}\)
- \(CH_{x} + O_{2} \rightarrow CO_{y} + H_{2}O\)
- \(FeCl_{x} + Cl_{2} \rightarrow FeCl_{3}\)
Cách giải:
Trong bài viết trên đây DINHNGHIA.VN đã giúp bạn hệ thống hóa lại kiến thức cân bằng phương trình hóa học. Hy vọng những thông tin trên sẽ hữu ích với bạn trong quá trình học tập. Nếu có bất cứ câu hỏi nào phát sinh liên quan đến chủ đề cân bằng phương trình hóa học, đừng quên để lại nhận xét bên dưới để chúng mình cùng trao đổi thêm nhé. Chúc bạn luôn học tốt!
