Cân bằng phương trình hóa học một cách dễ dàng
Hóa Học 24H
https://www.hoahoc24h.com/uploads/hoa-hoc-123.webp
Thứ năm – 22/10/2020 21:25
Một số cách giúp học sinh cân bằng phương trình hóa học dễ dàng nhất hiện nay được chia sẻ miễn phí tới các em học sinh. Bài viết này đặc biệt hữu ích với học sinh mới bắt đầu học tập và nghiên cứu môn hóa học, đây sẽ là tư liệu tốt giúp các em nắm được những phương pháp cân bằng phương trình phản ứng hóa học thường được áp dụng nhất hiện nay.
Cân bằng phương trình hóa học
1. Phương trình hóa học là gì ?
Phương trình hóa học là một thứ gì đó không thể thiếu được khi các em học tập, nghiên cứu về môn hóa học này. Bắt đầu từ lớp 8, các em đã tiếp xúc với nhiều khái niệm khác nhau như nguyên tố hóa học, công thức hóa học, hóa trị của một nguyên tố, nhóm nguyên tố và ở cuối học kì một các em đã dần tiếp xúc với những phương trình phản ứng hóa học. Vậy phương trình hóa học là gì ?
Phương trình hóa học là một cách thể hiện ngắn gọn phản ứng hóa học.
Phương trình hóa học hiện nay thường xuất hiện dưới dạng chữ viết hoặc được sử dụng kí hiệu hóa học, công thức hóa học biểu diễn.
Ví dụ:
– Phương trình hóa học biểu diễn dưới dạng chữ viết
Hidro + Oxi →Nước
Cácbon + Oxi →Cácbon đioxit
– Phương trình hóa học sử dụng kí hiệu, công thức hóa học
H2 + O2 →H2O
C + O2 →CO2
Trong một phương trình hóa học sẽ gồm các phần chính như sau: Chất tham gia phản ứng hóa học, mũi tên thể hiện chiều của phản ứng hóa học, chất – sản phẩm tạo thành của quá trình phản ứng hóa học.
– Chất tham gia phản ứng hóa học
Chất tham gia phản ứng hóa học là những chất ban đầu trực tiếp tiếp xúc với nhau từ đó có sự tương tác và tạp thành hợp chất mới. Chất tham gia phản ứng hóa học được quy định viết ở phía bên tay trái của các bạn được phân biệt bởi mũi tên.
Ví dụ:
CH4+O2→toCO2+H2O
Ở phương trình phản ứng trên chúng ta có thể quan sát được chất tham gia phản ứng là CH4 và O2 vì chúng nằm ở phía bên trái phương trình và nằm cùng một vế, được phân biệt bởi mũi tên chỉ chiều của phản ứng hóa học.
– Chất sản phẩm
Chất sản phẩm là chất mới được sinh ra sau khi cho các chất tham gia phản ứng tiếp xúc với nhau. Chất sản phẩm mới hoàn toàn và có những tính chất hóa học tương đối khác so với chất tham gia.
Chất sản phẩm nằm ở phía bên phải của phương trình hóa học và được phân biệt bởi nằm sau mũi tên chỉ chiều của phản ứng hóa học.
– Mũi tên chỉ chiều của phản ứng hóa học
Trong một phương trình hóa học có nhiều yếu tố khác nhau nhưng mũi tên chỉ chiều của phản ứng là một trong những thành phần rất cơ bản và các em cần nắm vững, nhận biết được chiều của phản ứng như nào từ đó chúng ta xác định được đâu là chất tham gia, đâu là sản phẩm mới tạo thành.
Chiều của phản ứng hóa học trước đây chúng ta thường thấy xuất hiện một chiều, nhưng trên thực tế phản ứng hóa học có hai chiều gồm chiều thuận gọi là phản ứng thuận và chiều nghịch tức là chiều ngược lại gọi là phản ứng nghịch.
Trong phản ứng thuận, thường mũi tên sẽ chỉ sang bên tay phải của các bạn và chiều phản ứng nghịch là chiều ngược lại.
Ví dụ về một phản ứng thuận nghịch:
H2 + N2 ↔NH3
– Chiều mũi tên hướng sang vị trí của NH3 là phản ứng thuận, chiều mũi tên hướng sang N2 và H2 là phản ứng nghịch.
Ngoài ra, mũi tên trong phương trình hóa học còn có những chức năng khác như ghi thông tin điều kiện phản ứng là gì. Trước đây, khi còn thi tự luận thì điều kiện của từng phản ứng chúng ta đều phải nhớ rõ nhưng khi thi trắc nghiệm thì điều kiện của phản ứng dần dần bị rơi vào quên lãng. Nhưng không hẳn là không có những câu hỏi liên quan tới điều kiện phản ứng đâu nhé các em.
2. Cân bằng phương trình hóa học là gì ?
Cần 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. Dễ đúng không nào -^-
Lưu ý: Cân bằng phương trình khác với cân bằng hóa học.
3. Phương pháp cân bằng phương trình hóa học
Hiện nay, mạng xã hội phát triển mà nhiều học sinh cũng như nhiều thầy cô giáo được gắn kết với nhau nhiều hơn do vậy việc chia sẻ kiến thức, chia sẻ phương pháp dạy và học tập môn hóa học dễ dàng hơn bao giờ hết. Qua tìm hiểu và tổng hợp lại được thì trên mạng chủ yếu nói về 11 phương pháp cân bằng phương trình hóa học. Vậy mỗi phương pháp cân bằng hóa học được áp dụng như nào, có những lưu ý gì khi áp dụng vào trong bài tập cân bằng hóa học. Các em hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây nhé!
3.1 Phương pháp nguyên tử nguyên tố
Với phương pháp cân bằng phương trình này rất đơn giản, nó được xếp đầu tiên nên các em cũng dễ dạng thực hiện và có nhiều phương trình các em nhìn cái đã biết luôn hệ số cân bằng của các chất trong phương trình phản ứng là bao nhiêu rồi đấy.
Các bước thực hiện:
– Viết lại phương trình dưới dạng đơn nguyên tử [xem ví dụ hiểu thêm]
– Lập luận số nguyên tử từ chất sản phẩm
– Trả lại bản chất ban đầu của các chất tham gia.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng S + O2 →SO2
Ta viết: S + O →SO2
Để tạo thành 1 phân tử SO2 cần 1 nguyên tử S và 2 nguyên tử O:
S + 2O →SO2
Nhưng chúng ta đều biết rằng, một phân tử oxi bao giờ cũng gồm 2 nguyên tử của nguyên tố oxi liên kết với nhau. Do vậy, nếu lấy nguyên tử oxi để tạo thành một hợp chất là SO2 thì chúng ta chỉ cần 1 phân tử Oxi là đủ.
Do đó, phương trình có thể viết lại như sau: S + O2 →SO2
Bài tập cân bằng phương trình hóa học theo phương pháp nguyên tử nguyên tố.
Cân bằng những phương trình phản ứng hóa học sau đây:
– N2 + H2 →NH3
– P + O2 →P2O5
– S + O2 →SO3
– Fe + O2 →Fe3O4
3.2 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.
3.3 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: Cân bằng phản ứng P + O2 –> P2O5
+ Đặt hệ số để cân bằng: 2P + 5/2O2 –> P2O5
+ Nhân các hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất để khử các phân số. Ỏ đây ta nhân 2.
2.2P + 2.5/2O2 –> 2P2O5
hay 4P + 5O2 –> 2P2O5
3.4 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
3.5 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 + HNO3 –>Cu(NO3)2 + NO + H2O
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 HNO3 là 24 /3 = 8
Ta có 8HNO3 –> 4H2O –> 2NO (Vì số nguyên tử N ở vế trái chẵn)
3Cu(NO3)2 –> 3Cu
Vậy phản ứng cân bằng là:
3Cu + 8HNO3 –> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
3.6 Phương pháp cân bằng theo “nguyên tố tiêu biểu”
Nguyên tố tiêu biểu là nguyên tố có đặc điểm sau:
+ Có mặt ít nhất trong các chất ở phản ứng đó.
+ Liên quan gián tiếp nhất đến nhiều chất trong phản ứng.
+ Chưa cân bằng về nguyên tử ở hai vế.
Phương pháp cân bằng này tiến hành qua ba bước:
a. Chọn nguyên tố tiêu biểu.
b. Cân bằng nguyên tố tiêu biểu.
c. Cân bằng các nguyên tố khác theo nguyên tố này.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng KMnO4 + HCl –> KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
a. Chọn nguyên tố tiêu biểu: O
b. Cân bằng nguyên tố tiêu biểu: KMnO4 –> 4H2O
c. Cân bằng các nguyên tố khác:
+ Cân bằng H: 4H2O –> 8HCl
+ Cân bằng Cl: 8HCl –> KCl + MnCl2 + 5/2Cl2
Ta được:
KMnO4 + 8HCl –> KCl + MnCl2 + 5/2Cl2 + 4H2O
Sau cùng nhân tất cả hệ số với mẫu số chung ta có:
2KMnO4 + 16HCl –> 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
3.7 Phương pháp cân bằng theo trình tự kim loại – phi kim
Theo phương pháp này đầu tiên cân bằng số nguyên tử kim loại, đến phi kim và cuối cùng là H. Sau đó đưa các hệ số đã biết để cân bằng nguyên tử O.
Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng NH3 + O2 –> NO + H2O
Ta thấy, phản ứng này không có kim loại, nguyên tử phi kim N đã cân bằng, nên ta cân bằng luôn H:
2NH3 –> 3H2O (Tính BSCNN, sau đó lấy BSCNN chia cho các chỉ số để được các hệ số)
+ Cân bằng N: 2NH3 –> 2NO
+ Cân bằng O và thay vào ta có:
2NH3 + 5/2O2 –> 2NO + 3H2O
Cuối cùng nhân các hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất ta được:
4NH3 + 5O2 –> 4NO + 6H2O
Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng CuFeS2 + O2 –> CuO + Fe2O3 + SO2
Tương tự như trên, do nguyên tử Cu đã cân bằng, đầu tiên ta cân bằng Fe, tiếp theo cân bằng theo thứ tự
Cu –> S –> O rồi nhân đôi các hệ số ta có kết quả:
4CuFeS2 + 13O2 –> 4CuO + 2Fe2O3 + 8SO2
3.8 Phương pháp xuất phát từ bản chất hóa học của phản ứng:
Phương pháp này lập luận dựa vào bản chất của phản ứng để cân bằng.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng Fe2O3 + CO –> Fe + CO2
Theo phản ứng trên, khi CO bị oxi hóa thành CO2 nó sẽ kết hợp thêm oxi. Trong phân tử Fe2O3 có 3 nguyên tử oxi, như vậy đủ để biến 3 phân tử CO thành 3 phân tử CO2. Do đó ta cần đặt hệ số 3 trước công thức CO và CO2 sau đó đặt hệ số 2 trước Fe:
Fe2O3 + 3CO –> 2Fe + 3CO2
3.9 Phương pháp cân bằng phản ứng cháy của chất hữu cơ:
a. Phản ứng cháy của hidrocacbon:
Nên cân bằng theo trình tự sau:
– Cân bằng số nguyên tử H. Lấy số nguyên tử H của hidrocacbon chia cho 2, nếu kết quả lẻ thì nhân đôi phân tử hidrocacbon, nếu chẵn thì để nguyên.
– Cân bằng số nguyên tử C.
– Cân bằng số nguyên tử O.
b. Phản ứng cháy của hợp chất chứa O.
Cân bằng theo trình tự sau:
– Cân bằng số nguyên tử C.
– Cân bằng số nguyên tử H.
– Cân bằng số nguyên tử O bằng cách tính số nguyên tử O ở vế phải rồi trừ đi số nguyên tử O có trong hợp chất. Kết quả thu được đem chia đôi sẽ ra hệ số của phân tử O2. Nếu hệ số đó lẻ thì nhân đôi cả 2 vế của PT để khử mẫu số.
3.10 Phương pháp cân bằng electron:
Đây là phương pháp cân bằng áp dụng cho các phản ứng oxi hóa khử. Bản chất của phương trình này dựa trênm nguyên tắc Trong một phản ứng oxi hóa – khử, số electron do chất khử nhường phải bằng số electron do chất oxi hóa thu.
Việc cân bằng qua ba bước:
a. Xác định sự thay đổi số oxi hóa.
b. Lập thăng bằng electron.
c. Đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại.
Ví dụ. Cân bằng phản ứng:
FeS + HNO3 –> Fe(NO3)3 + N2O + H2SO4 + H2O
a. Xác định sự thay đổi số oxi hóa:
Fe+2 –> Fe+3
S-2 –> S+6
N+5 –> N+1
(Viết số oxi hóa này phía trên các nguyên tố tương ứng)
b. Lập thăng bằng electron:
Fe+2 –> Fe+3 + 1e
S-2 –> S+6 + 8e
FeS –> Fe+3 + S+6 + 9e
2N+5 + 8e –> 2N+1
–> Có 8FeS và 9N2O.
c. Đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại:
8FeS + 42HNO3 –> 8Fe(NO3)3 + 9N2O + 8H2SO4 + 13H2O
Ví dụ 2. Phản ứng trong dung dịch bazo:
NaCrO2 + Br2 + NaOH –> Na2CrO4 + NaBr
CrO2- + 4OH- –> CrO42- + 2H2O + 3e x2
Br2 + 2e –> 2Br- x3
Phương trình ion:
2CrO2- + 8OH- + 3Br2 –> 2CrO42- + 6Br- + 4H2O
Phương trình phản ứng phân tử:
2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH –> 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O
Ví dụ 3. Phản ứng trong dung dịch có H2O tham gia:
KMnO4 + K2SO3 + H2O –> MnO2 + K2SO4
MnO4- + 3e + 2H2O –> MnO2 + 4OH- x2
SO32- + H2O –> SO42- + 2H+ + 2e x3
Phương trình ion:
2MnO4- + H2O + 3SO32- –> 2MnO2 + 2OH- + 3SO42-
Phương trình phản ứng phân tử:
2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O –> 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH
3.11 Phương pháp cân bằng đại số
Dùng để xác định hệ số phân tử của chất tham gia và thu được sau phản ứng hoá 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 hoá 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 hoá 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 hoá học, nếu có bao nhiêu chất trong phương trình hoá 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.
Tác giả: TC – Chemistry, TC-Chemistry
Nguồn tin: Internet
