Cân bằng phương trình hóa học là một bước quan trọng khi giải các bài toán liên quan đến phản ứng hóa học. Nhưng thực tế lại có nhiều em học sinh ngán ngẩm vì phải cân bằng phương trình hóa học trong quá trình làm bài. Để việc giải các bài tập trở nên dễ dàng hơn, các em hãy tham khảo ngay 13 cách cân bằng phương trình hóa học nhanh chóng và chính xác qua bài viết sau từ Marathon Education.
>>> Xem thêm:
- Cân Bằng Hóa Học Là Gì? Lý Thuyết Hóa 10 Về Cân Bằng Hóa Học
- Bài Tập Cân Bằng Phương Trình Hóa Học Và 5 Cách Cân Bằng Đơn Giản
Các cách cân bằng phương trình hóa học (Nguồn: Internet)
Cân bằng phương trình hóa học là gì?
Phương trình hóa học được dùng để biểu diễn một phản ứng hóa học. Theo định luật bảo toàn khối lượng, số nguyên tử của mỗi nguyên tố trước khi tham gia phản ứng sẽ bằng số nguyên tử sau khi tham gia phản ứng. Vì vậy, chúng ta cần phải cân bằng phương trình hóa học. Từ một phương trình hóa học đã được cân bằng, ta có thể nhận biết được số lượng các chất phản ứng, chất sản phẩm cũng như tỉ lệ về số nguyên tử, số phân tử giữa các chất.
Cách 1: Phương pháp cân bằng phương trình hóa học theo nguyên tử nguyên tố
Đây là cách cân bằng phương trình hóa học đơn giản nhất mà các em có thể dễ dàng áp dụng. Nếu làm nhiều, các em có thể chỉ nhìn là biết được đáp án với cách cân bằng này.
Các bước cân bằng theo nguyên tử nguyên tố gồm:
- Bước 1: Viết lại phương trình dưới dạng nguyên tử riêng biệt như H2, O2,…
- Bước 2: Lập luận số nguyên tử theo thành phần của chất sản phẩm
- Bước 3: Viết lại đúng bản chất của các chất tham gia
Ví dụ: Cân bằng phương trình hóa học sau: P + O2 → P2O5
- Ta viết: P + O → P2O5.
- Lập luận: Để tạo thành 1 phân tử P2O5, ta cần 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O, do đó 2P + 5O → P2O5.
- Phân tích: Phân tử oxi luôn tồn tại gồm 2 nguyên tử, nếu ta lấy 5 phân tử oxi tức là số nguyên tử oxi tăng lên gấp 2 thì số nguyên tử P và số nguyên tử P2O5 cũng tăng lên gấp 2, tức là 4 nguyên tử P và 2 phân tử P2O5.
- Cuối cùng, ta có:
4P + 5O2 → 2P2O5.
Cách 2: Cân bằng PTHH bằng phương pháp chẵn – lẻ
Có thể thấy, nếu một phương trình đã được cân bằng thì tổng số nguyên tử của một nguyên tố ở vế trái sẽ bằng với vế phải. Chính vì vậy, nếu số nguyên tử nguyên tố này ở vế trái là số chẵn thì tổng số nguyên tử nguyên tố đó ở vế phải cũng là số chẵn. Khi đó, nếu số nguyên tử nguyên tố ở vế trái là số lẻ thì số nguyên tử nguyên tố bên vế trái phải được nhân đôi lên. Sau đó, ta sẽ cân bằng tiếp các hệ số còn lại.
Ví dụ: Cân bằng phương trình: FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
- Xét thấy, ở vế trái hiện đang có 2 nguyên tử oxi, tức là nguyên tử O2 luôn chẵn với bất kỳ hệ số nào. Trong khi ở vế phải, oxi trong SO2 chẵn nhưng trong F2O3 thì lẻ, do đó chúng ta cần nhân đôi số nguyên tử oxi trong Fe2O3 lên.
- Sau đó, cân bằng thêm các hệ số còn lại, ta được:
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 11O2
Cách 3: Phương pháp cân bằng phương trình hóa học dựa trên nguyên tố chung nhất
Cách cân bằng phương trình hóa học này cũng rất dễ áp dụng, các em sẽ bắt đầu cân bằng hệ số của phân tử có chứa nguyên tố xuất hiện nhiều nhất trong phản ứng, sau đó cân bằng các hệ số còn lại.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng: Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O
- Ta thấy, trong phản ứng trên, nguyên tố xuất hiện nhiều nhất là nguyên tố oxi, do vậy ta sẽ bắt đầu cân bằng số các nguyên tử oxi trước. Vế trái hiện có 3 nguyên tử oxi, vế phải có 8 nên ta sẽ lấy bội chung của 3 và 8 là 24, suy ra hệ số của HNO3 là 24÷3 = 8.
- Kế đến, tiến hành cân bằng các hệ số còn lại của phương trình, ta được:
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Cách 4: Phương pháp cân bằng PTHH theo nguyên tố tiêu biểu
Để có thể cân bằng phương trình hóa học theo cách này, các em cần nắm được thế nào là nguyên tố tiêu biểu. Nguyên tố tiêu biểu là nguyên tố có những đặc điểm sau:
- Có mặt ít nhất trong phương trình phản ứng
- Có liên quan giá tiếp đến nhiều chất trong phản ứng
- Số nguyên tử chưa cân bằng
Phương pháp cân bằng phương trình hóa học theo nguyên tố tiêu biểu thực hiện như sau:
- Bước 1: Chọn nguyên tố tiêu biểu dựa theo các đặc điểm trên
- Bước 2: Bắt đầu cân bằng nguyên tố tiêu biểu trước
- Bước 3: Cân bằng các nguyên tố còn lại
Ví dụ: Cân bằng phương trình sau: KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
- Ta chọn nguyên tố tiêu biểu trong phản ứng là oxi.
- Bắt đầu cân bằng nguyên tố oxi: Xét thấy vế trái có 4O, vế phải có 1O, do vậy ta lấy bội chung là 4, hệ số cân bằng lúc này là KMnO4 → 4H2O.
- Tiếp đến, xem xét và cân bằng các phân tử còn lại, ta được:
KMnO_4 + 8HCl → KCl + MnCl_2 + \frac{5}{2}Cl_2 + 4H_2O\\
\text{hay } 2KMnO_4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2 + 8H_2O
Cách 5: Phương pháp cân bằng PTHH dựa vào phản ứng cháy của chất hữu cơ
Với các phản ứng cháy của hidrocacbon, cách cân bằng phương trình hóa học được thực hiện như sau:
- Bước 1: Cân bằng nguyên tố H bằng cách lấy số nguyên tử H của hidrocacbon chia cho 2, nếu kết quả là số lẻ thì nhân đôi phân tử hidrocacbon, nếu là số chẵn thì giữ nguyên
- Bước 2: Tiếp đến là cân bằng nguyên tố C
- Bước 3: Cân bằng nguyên tố O
Ví dụ: Cân bằng PTHH sau: C2H6 + O2 → CO2 + H2O
\begin{aligned}
&\footnotesize \bull \text{Cân bằng số nguyên tử H: }C_2H_6\to 3H_2O\\
&\footnotesize \bull \text{Cân bằng số nguyên tử C: }C_2H_6\to 2CO_2\\
&\footnotesize \bull \text{Cân bằng số nguyên tử O: }\frac{7}{2}O_2\to 2CO_2+3H_2O\\
&\footnotesize \bull \text{Cuối cùng, ta được phương trình:}\\
&\small C_2H_6 + \frac{7}{2}O_2 → 2CO_2 + 3H_2O\\
&\small \text{hay } 2C_2H_6 + 7O_2 → 4CO_2 + 6H_2O
\end{aligned}
Cách 6: Phương pháp cân bằng PTHH dựa vào phản ứng cháy của hợp chất chứa O
Đối với phản ứng cháy của hợp chất chứa oxi, ta thực hiện theo trình tự sau:
- Bước 1: Cân bằng nguyên tố C
- Bước 2: Cân bằng nguyên tố H
- Bước 3: Cân bằng nguyên tố O bằng cách lấy tổng số nguyên tử O ở vế phải rồi trừ cho số nguyên tử O có trong hợp chất; tiếp theo, đem chia đôi để được hệ số của phân tử O2, nếu hệ số là số lẻ thì nhân các hệ số ở cả hai vế cho 2
Cách 7: Phương pháp cân bằng PTHH dựa vào bản chất hóa học của phản ứng
Dựa vào bản chất hóa học của phản ứng, ta có thể cân bằng được phương trình một cách nhanh chóng và chính xác.
Ví dụ: Cân bằng phương trình: Fe2O3 + CO → Fe + CO2
- Trong phản ứng này, khi CO bị oxi hóa thành CO2 nó sẽ kết hợp thêm oxi, như vậy trong phân tử Fe2O3 có 3 nguyên tử oxi đã đủ để biến 3 phân tử CO thành 3 phân tử CO2. Do đó, ta cần thêm hệ số 3 trước phân tử CO và CO2, tiếp theo là hệ số 2 trước Fe.
- Cuối cùng, ta được phương trình:
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
Cách 8: Phương pháp cân bằng phương trình hóa học theo trình tự kim loại – phi kim
Một cách cân bằng phương trình hóa học đơn giản mà các em có thể dễ dàng thực hiện là cân bằng theo trình tự kim loại → phi kim → hidro → oxi
Ví dụ: Cân bằng phương trình phản ứng: CuFeS2 + O2 → CuO + Fe2O3 + SO2
- Ta thấy, nguyên tử Cu đã cân bằng 2 vế nên sẽ bắt đầu cân bằng kim loại Fe, tiêp theo cân bằng lại Cu, S rồi tới O.
- Sau đó nhân đôi hệ số, ta được phương trình như sau:
4CuFeS2 + 13O2 → 4CuO + 2Fe2O3 + 8SO2
Cách 9: Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng hóa trị tác dụng
Cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp hóa trị tác dụng (Nguồn: Internet)
Phương pháp hóa trị tác dụng được sử dụng để cân bằng phương trình hóa học dựa trên hóa trị của các nguyên tố trong chất tham gia và chất sản phẩm. Đây là phương pháp cơ bản nhất, có thể được sử dụng để cân bằng hầu hết các phương trình đơn giản. Các em hãy làm theo 4 bước sau:
Bước 1: Xác định hóa trị của từng nguyên tố và nhóm nguyên tử.
Bước 2: Tìm bội số chung nhỏ nhất các hóa trị này.
Bước 3: Tìm hệ số tương ứng.
Bước 4: Thay vào phương trình hoá học.
Ví dụ: Cân bằng phương trình hoá học sau
BaCl_2+Fe_2(SO_4)_3 \to BaSO_4\downarrow+FeCl_3
Bước 1: Xác định hóa trị tác dụng: Ba(II) – Cl(I) – Fe(III) – SO4(II)
Bước 2: Tìm bội số chung nhỏ nhất của hóa trị tác dụng: 6
Bước 3: Tìm hệ số tương ứng:
\footnotesize\frac{6}{1}=6\ ; \frac{6}{2}=3\ ; \frac{6}{3}=2\
Bước 4: Thay vào phương trình hoá học
3BaCl_2+Fe_2(SO_4)_3 \to 3BaSO_4\downarrow +\ 2FeCl_3
>>> Xem thêm: Lý Thuyết Bảng Hóa Trị Các Nguyên Tố Hóa Học Và Bài Ca Hóa Trị
Cách 10: Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng hệ số phân số
Các bước để cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp hệ số phân số:
Bước 1: Thay các hệ số vào phương trình hoá học sao cho thoả điều kiện số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở 2 vế phương trình bằng nhau, không phân biệt phân số hay số nguyên.
Bước 2: Khử mẫu số bằng cách nhân mẫu số chung ở tất cả các hệ số.
Ví dụ: Cân bằng phương trình:
P+O_2\xrightarrow{t^\circ} P_2O_5
Bước 1: Đặt hệ số để cân bằng:
2P+\frac{5}{2}O_2\xrightarrow{t^\circ}P_2O_5
Bước 2: Khử các phân số bằng cách nhân hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất:
2.2P+2.\frac{5}{2}O_2\xrightarrow{t^\circ}2.P_2O_5\\
4P+5O_2\xrightarrow{t^\circ} 2P_2O_5
Cách 11:
Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng đại số
Cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp đại số (Nguồn: Internet)
Phương pháp đại số thường được dùng để cân bằng những phương trình hóa học phức tạp mà không thể áp dụng được hai phương pháp đã được đề cập ở trên. Để thực hiện phương pháp này, các em làm theo 3 bước sau:
Bước 1: Đặt ẩn cho các hệ số.
Bước 2: Cân bằng và lập phương trình đại số dựa trên định luật bảo toàn khối lượng.
Bước 3: Chọn một nghiệm bất kỳ, sau đó suy ra các ẩn còn lại bằng cách giải hệ phương trình.
Ví dụ: Cân bằng phương trình hoá học:
Cu+HNO_3 \to Cu(NO_3)_2+NO\uparrow+H_2O
Bước 1: Đặt ẩn cho các hệ số.
Gọi a, b, c, d, e là các hệ số cần tìm:
aCu+bHNO_3 \to cCu(NO_3)_2+dNO\uparrow+\ eH_2O
+ Xét nguyên tử Cu: a = c (1)
+ Xét nguyên tử H: b = 2e (2)
+ Xét nguyên tử N: b = 2c + d (3)
+ Xét nguyên tử O: 3b = 6c + d + e (4)
Bước 2: Cân bằng và lập phương trình đại số dựa trên định luật bảo toàn khối lượng.
\begin{aligned}
&\footnotesize \text{Ta có }e=\frac{b}{2}\ \text{từ phương trình (2) và }d=b-2c\ \text{từ phương trình (3)}\\
&\footnotesize \text{Thay các ẩn vào phương trình (4): }3b=6x+b-2c+\frac{b}{2}\\
&\footnotesize \text{Ta được phương trình: }b=\frac{8c}{3}
\end{aligned}
Bước 3: Chọn một nghiệm bất kỳ, sau đó suy ra các ẩn còn lại bằng cách giải hệ phương trình.
Để ẩn b là số nguyên thì c phải chia hết cho 3. Thông thường, các em sẽ chọn nghiệm sao cho hệ số của phương trình hoá học là nhỏ nhất.
Chọn c = 3, từ đó tính ra: a = 3, b = 8, d = 2, e = 4.
3Cu+8HNO_3 \to 3Cu(NO_3)_2+2NO\uparrow+\ 4H_2O
Cách 12: Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng cân bằng electron
Phương pháp cân bằng electron thường được áp dụng cho các phản ứng oxi hóa – khử. Phương pháp được tạo ra dựa trên nguyên tắc: Tổng số electron mà chất khử cho phải bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận.
Các bước cân bằng phương trình bằng phương pháp cân bằng electron:
Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa.
Bước 2: Thăng bằng electron.
Bước 3: Đặt hệ số tìm được vào phản ứng và tìm ra các hệ số còn lại.
Ví dụ:
FeS+HNO_3 \to Fe(NO_3)_3+N_2O\uparrow+ \ H_2SO_4+H_2O
Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa.
Fe+2 –> Fe+3
S-2 –> S+6
N+5 –> N+1
Bước 2: Thăng bằng electron.
Fe+2 → Fe+3 + 1e
S-2 → S+6 + 8e
FeS → Fe+3 + S. + 9e
2N+5 + 8e → 2N+1
→ 8FeS và 9N2O
Bước 3: Đặt hệ số tìm được vào phản ứng và tìm ra các hệ số còn lại.
\small 8FeS+42HNO_3 \to 8Fe(NO_3)_3+9N_2O\uparrow+8H_2SO_4+13H_2O
Cách 13:
Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng cân bằng ion – electron
Cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp cân bằng ion – electron (Nguồn: Internet)
Bản chất của phương pháp cân bằng ion – electron dựa trên sự cân bằng khối lượng và cân bằng điện tích giữa các chất tham gia phản ứng. Phương pháp này được sử dụng nhiều để cân bằng phương trình diễn ra trong môi trường axit, bazơ hoặc là nước. Các em thực hiện các bước như sau:
Bước 1: Xác định nguyên tố thay đổi số oxi hóa và viết các bán phản ứng oxi hóa – khử.
Bước 2: Cân bằng bán phản ứng.
Bước 3: Nhân hai phương trình với hệ số tương ứng để thăng bằng electron.
Bước 4: Viết phương trình ion đầy đủ bằng cách cộng gộp hai bán phản ứng.
Bước 5: Cân bằng phương trình hóa học dựa trên hệ số của phương trình ion.
Ví dụ: Cân bằng phương trình:
Cu+HNO_3 \to Cu(NO_3)_2+NO\uparrow+\ H_2O
Bước 1: Xác định nguyên tố thay đổi số oxi hóa và viết các bán phản ứng oxi hóa – khử.
Cu + H+ + NO3– → Cu2+ + 2NO3– + NO + H2O
Cu0 → Cu2+
NO → NO3–
Bước 2: Cân bằng bán phản ứng.
Cu→ Cu2+ + 2e
NO3– + 4H+ + 3e → NO + 2H2O
Bước 3: Nhân hai phương trình với hệ số tương ứng để thăng bằng electron.
3 x Cu→ Cu2+ + 2e
2 x NO3– + 4H+ + 3e → NO + 2H2O
Bước 4: Viết phương trình ion đầy đủ bằng cách cộng gộp hai bán phản ứng.
3Cu^++8H^++2NO_3^- \to 3Cu^{2+}+2NO\uparrow+4H_2O
Bước 5: Cân bằng phương trình hóa học dựa trên hệ số của phương trình ion.
3Cu+8HNO_3 \to 3Cu(NO_3)_2+2NO\uparrow+\ 4H_2O
Bài tập cân bằng phương trình hóa học
Dạng 1: Cân bằng phương trình hóa học cơ bản
Cân bằng các phương trình hóa học sau:
- P + O2 → P2O5
- NO2 + O2 + H2O → HNO3
- Fe2O3 + H2 → Fe + H2O
Đáp án:
- 4P + 5O2 → 2P2O5
- 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
- Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O
Dạng 2: Cân bằng phương trình và cho biết số phân tử của các chất sau phản ứng
Cho phương trình: HgO → Hg + O2
Đáp án:
2HgO → 2Hg + O2
Ta có được tỉ lệ:
Số phân tử HgO : số nguyên tử Hg : số phân tử O2 = 2 : 2 : 1 (Oxi phải ở dạng phân tử O2)
Dạng 3: Cân bằng phương trình hóa học có chứa ẩn
Cân bằng các phương trình hóa học sau:
- Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NxOy + H2O
- FexOy+ H2 → Fe + H2O
Đáp án:
- FexOy + yH2 → xFe + yH2O
- (5x – 2y) Fe3O4 + (46x – 18y) HNO3 → 3(5x – 2y) Fe(NO3)3 + NxOy + (23x – 9y)H2O
Học livestream trực tuyến Toán – Lý – Hóa – Văn – Anh – Sinh bứt phá điểm số 2022 – 2023 tại Marathon Education
Marathon Education là nền tảng học livestream trực tuyến Toán – Lý – Hóa – Văn – Anh – Sinh uy tín và chất lượng hàng đầu Việt Nam dành cho học sinh từ lớp 8 đến lớp 12. Với nội dung chương trình giảng dạy bám sát chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo, Marathon Education sẽ giúp các em lấy lại căn bản, bứt phá điểm số và nâng cao thành tích học tập.
Tại Marathon, các em sẽ được giảng dạy bởi các thầy cô thuộc TOP 1% giáo viên dạy giỏi toàn quốc. Các thầy cô đều có học vị từ Thạc Sĩ trở lên với hơn 10 năm kinh nghiệm giảng dạy và có nhiều thành tích xuất sắc trong giáo dục. Bằng phương pháp dạy sáng tạo, gần gũi, các thầy cô sẽ giúp các em tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng và dễ dàng.
Marathon Education còn có đội ngũ cố vấn học tập chuyên môn luôn theo sát quá trình học tập của các em, hỗ trợ các em giải đáp mọi thắc mắc trong quá trình học tập và cá nhân hóa lộ trình học tập của mình.
Với ứng dụng tích hợp thông tin dữ liệu cùng nền tảng công nghệ, mỗi lớp học của Marathon Education luôn đảm bảo đường truyền ổn định chống giật/lag tối đa với chất lượng hình ảnh và âm thanh tốt nhất.
Nhờ nền tảng học livestream trực tuyến mô phỏng lớp học offline, các em có thể tương tác trực tiếp với giáo viên dễ dàng như khi học tại trường.
Khi trở thành học viên tại Marathon Education, các em còn nhận được các sổ tay Toán – Lý – Hóa “siêu xịn” tổng hợp toàn bộ công thức và nội dung môn học được biên soạn chi tiết, kỹ lưỡng và chỉn chu giúp các em học tập và ghi nhớ kiến thức dễ dàng hơn.
Marathon Education cam kết đầu ra 8+ hoặc ít nhất tăng 3 điểm cho học viên. Nếu không đạt điểm số như cam kết, Marathon sẽ hoàn trả các em 100% học phí. Các em hãy nhanh tay đăng ký học livestream trực tuyến Toán – Lý – Hóa – Văn lớp 8 – lớp 12 năm học 2022 – 2023 tại Marathon Education ngay hôm nay để được hưởng mức học phí siêu ưu đãi lên đến 39% giảm từ 699K chỉ còn 399K.
Các khóa học online tại Marathon Education
Trên đây là 13 cách cân bằng phương trình hóa học đơn giản nhất mà Marathon Education muốn chia sẻ đến các em. Bằng cách nắm vững các lý thuyết về nguyên tử, nguyên tố cũng như cách nhận biết kim loại, phi kim các em sẽ dễ dàng cân bằng được nhiều dạng phương trình phản ứng khác nhau. Marathon Education chúc các em được điểm cao trong các kỳ kiểm tra, thi cử sắp tới!
