Cân bằng phương trình hóa học là gì?

Cân bằng phương trình hóa học là gì? được VnDoc sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 8. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

Câu hỏi: Cân bằng phương trình hóa học là gì?

Trả lời

- Cân bằng phương trình hóa học là một quá trình sử dụng số tự nhiên điền vào trước vị trí các chất tham gia và các chất sản phẩm sao cho tổng số nguyên tử của nguyên tố bên chất tham gia bằng tổng số nguyên tử của nguyên tố đó bên chất sản phẩm.

+ Ví dụ: Cân bằng phương trình hóa học sau:

aCH₄ + [b]O₂ →[c]CO₂ + [d]H₂O

- Quá trình cân bằng phương trình phản ứng là chúng ta sử dụng số tự nhiên trong tập N* điền vào vị trí a, b, c, d để cho các nguyên tố của chất tham gia và chất phản ứng bằng nhau là được.

- Ở trên, chúng ta quan sát trong hợp chất:

* Chất tham gia:

- CH₄ tạo bởi 1 nguyên tử cacbon và 4 nguyên tử hidro.

- O₂ tạo bởi 2 nguyên tử oxi

* Chất sản phẩm:

- CO₂ tạo bởi 1 nguyên tử cacbon và 2 nguyên tử oxi

- H₂O tạo bởi 2 nguyên tử hidro và 1 nguyên tử oxi. Chúng ta thấy rằng, số nguyên tử cacbon đã bằng nhau nên không cần kiểm tra nữa. Số nguyên tử của nguyên tố hidro ở bên sản phẩm đang bị thiếu 2 nên ta điền 2 vào vị trí [d]. Sau đó ta đếm lại số nguyên tử của nguyên tố oxi thì thấy bên chất tham gia đang bị thiếu 2. Chúng ta điền 2 vào vị trí của [b].
Kiểm tra một lượt nữa thì chúng ta thấy số nguyên tử của các nguyên tố đã bằng nhau. Như vậy, phương trình hóa học đã được cân bằng.

+ Lưu ý: Cân bằng phương trình khác với cân bằng hóa học.

1. Dùng phương pháp nguyên tử nguyên tố

- Phương pháp này khá đơn giản, không khó đối với đa số học sinh. Đối với phương pháp cân bằng nguyên tử, nguyên tố, khi cân bằng, người ta sẽ cố ý viết các đơn chất khí dưới dạng nguyên tử riêng biệt như (H₂, O₂, N₂...). Sau đó lập luận qua một số bước làm.

- Ví dụ: Cân bằng phản ứng P + O₂ –> P₂O₅

Ta viết: P + O → P₂O₅

- Để tạo thành 1 phân tử P₂O₅ cần 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O:

2P + 5O → P₂O₅

- Nhưng phân tử oxi bao giờ cũng gồm hai nguyên tử. Do đó 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 P₂O₅ cũng tăng lên gấp 2, tức 4 nguyên tử P và 2 phân tử P₂O₅.

- Do đó ta có: 4P + 5O₂ –> 2P₂O₅

2. Phương pháp hóa trị tác dụng

- Trước đây chúng ta đã từng biết đến hóa trị là gì rồi đúng không các em. Nhưng trong bài học lần này, chúng ta tiếp tục tìm hiểu tới một tên gọi khác liên quan tới hóa trị của một nguyên tố hóa học đó chính là hóa trị tác dụng. Vậy hóa trị tác dụng là gì?

- Hóa trị tác dụng là hóa trị của một nguyên tử hoặc một nhóm nguyên tử của các nguyên tố trong phía chất tham gia và chất sản phẩm của phản ứng hóa học.

- Áp dụng phương pháp này cần tiến hành các bước sau:

+ Xác định hóa trị tác dụng:

II – I III – II II-II III – I

BaCl₂ + Fe₂(SO₄)₃ → BaSO₄ + FeCl₃

+ 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:

BSCNN(1, 2, 3) = 6

+ Lấy BSCNN chia cho các hóa trị ta được các hệ số:

6 / II = 3, 6 / III = 2, 6 / I = 6

+ Thay vào phản ứng:

3BaCl₂ + Fe₂(SO₄)₃ –> 3BaSO₄ + 2FeCl₃

_- Dùng phương pháp này sẽ củng cố được khái niệm hóa trị, cách tính hóa trị, nhớ hóa trị của các nguyên tố thường gặp.

3. Dùng phương pháp hệ số phân số

- Ở các công thức của các chất tham gia phản ứng, bạn sẽ thay các hệ số vào không phân biệt số nguyên hay phân số sao cho số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở 2 vế phương trình bằng nhau. Tiếp theo, ở tất cả các hệ số, bạn sẽ thực hiện khử mẫu số chung.

- Ví dụ: Cân bằng phản ứng P + O₂ → P₂O₅

+ Đặt hệ số để cân bằng: 2P + 5/2 O₂ → P₂O₅

+ Nhân các hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất để khử các phân số. Ỏ đây ta nhân 2.

2. 2P + 2. 5/2 O₂→ 2P₂O₅

hay 4P + 5O₂ –> 2P₂O₅

4. Phương pháp “chẵn – lẻ”

- Một phản ứng sau khi đã cân bằng thì số nguyên tử của một nguyên tố ở vế trái bằng số nguyên tử nguyên tố đó ở vế phải. Vì vậy nếu số nguyên tử của một nguyên tố ở một vế là số chẵn thì số nguyên tử của nguyên tố đó ở vế kia phải chẵn. Nếu ở một công thức nào đó số nguyên tử của nguyên tố đó còn lẻ thì phải nhân đôi.

Ví dụ: Cân bằng phản ứng FeS₂ + O₂ → Fe₂O₃ + SO₂

_- Ở vế trái số nguyên tử O2 là chẵn với bất kỳ hệ số nào. Ở vế phải, trong SO₂ oxi là chẵn nhưng trong Fe₂O₃ oxi là lẻ nên phải nhân đôi. Từ đó cân bằng tiếp các hệ số còn lại.

2Fe₂O₃ → 4FeS₂ → 8SO₂ → 11O₂

_- Đó là thứ tự suy ra các hệ số của các chất. Thay vào PTPU ta được:

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂

5. Phương pháp cân bằng đại số

- Dùng để xác định hệ số phân tử của chất tham gia và thu được sau phản ứng hóa học. Ta xem hệ số là các ẩn số và kí hiệu bằng các chữ cái a, b, c, d… rồi dựa vào mối tương quan giữa các nguyên tử của các nguyên tố theo định luật bảo toàn khối lượng để lập ra một hệ phương trình bậc nhất nhiều ẩn số. Giải hệ phương trình này và chọn các nghiệm là các số nguyên dương nhỏ nhất ta sẽ xác định được hệ số phân tử của các chất trong phương trình phản ứng hoá học.

- Ví dụ: Cân bằng phản ứng:

Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

- Gọi các hệ số phải tìm là các chữ a, b, c, d, e và ghi vào phương trình ta có:
aCu + bHNO₃ –> cCu(NO₃)₂ + dNO + eH₂O

+ Xét số nguyên tử Cu: a = c (1)

+ Xét số nguyên tử H: b = 2e (2)

+ Xét số nguyên tử N: b = 2c + d (3)

+ Xét số nguyên tử O: 3b = 6c + d + e (4)

- Ta được hệ phương trình 5 ẩn và giải như sau:

- Rút e = b/2 từ phương trình (2) và d = b – 2c từ phương trình (3) và thay vào phương trình (4):

3b = 6c + b – 2c + b/2

=> b = 8c/3

- Ta thấy để b nguyên thì c phải chia hết cho 3. Trong trường hợp này để hệ số của phương trình hóa học là nhỏ nhất ta cần lấy c = 3. Khi đó: a = 3, b = 8, d = 2, e = 4

- Vậy phương trình phản ứng trên có dạng:

3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

- Ở ví dụ trên trong phương trình hóa học có 5 chất (Cu, HNO₃, Cu(NO₃)₂, NO, H₂O) và 4 nguyên tố (Cu, H, N, O) khi lập hệ phương trình đại số để cân bằng ta được một hệ 4 phương trình với 5 ẩn số. Hay nói một cách tổng quát, ta có n ẩn số và (n – 1) phương trình.

- Ghi nhớ: khi lập một hệ phương trình đại số để cân bằng một phương trình hóa học, nếu có bao nhiêu chất trong phương trình hóa học thì có bấy nhiêu ẩn số và nếu có bao nhiêu nguyên tố tạo nên các hợp chất đó thì có bấy nhiêu phương trình.

-------------------------------------------

Như vậy VnDoc đã giới thiệu các bạn tài liệu Cân bằng phương trình hóa học là gì? Mời các bạn tham khảo thêm tài liệu: Chuyên đề Hóa học 8, Giải bài tập Hóa học 8, Giải SBT Hóa 8, Trắc nghiệm Hóa học 8, Tài liệu học tập lớp 8