Trong môn Hóa học, nội dung cân bằng phương trình là phần rất quan trọng để có thể giải quyết được bài tập dễ dàng. Tuy nhiên, rất nhiều bạn đọc không biết đến các cách cân bằng phương trình hóa học sao cho chuẩn và nhanh nhất. Hãy theo dõi bài viết này để tìm ra cách cân bằng phù hợp với mình nhất nhé!
Phương trình hóa học là gì ?
Phương trình hóa học là một phương trình thể hiện phản ứng hóa học, có 2 vế được nối với nhau bằng dấu mũi tên có hướng từ trái sang phải. Trong đó, vế bên trái là các chất tham gia phản ứng và bên phải là các sản phẩm tạo thành. Tất cả các chất trong phương trình đều được viết bằng công thức hóa học và đằng trước có các hệ số phù hợp sao cho đúng với định luật bảo toàn khối lượng.
Ví dụ phương trình hóa học giữa hidro và oxi:
H2 + O2 → H2O
Chất tham gia phản ứng
Chất tham gia phản ứng là những chất ban đầu tham gia vào phản ứng hóa học. Chất này được quy định viết ở phía bên trái của của phương trình, được phân cách bởi mũi tên.
Ví dụ phản ứng hóa học của Metan và Oxi trong điều kiện nhiệt độ cao:
CH4 + O2 => CO2 + H2O
Ở phương trình phản ứng này các bạn có thể dễ dàng quan sát được chất tham gia phản ứng chính là CH4 và O2 vì chúng nằm ở phía bên trái phương trình.
Chất sản phẩm
Chất sản phẩm là các chất mới được sinh ra sau khi các bạn cho các chất tham gia phản ứng tiếp xúc với nhau. Chất này được sinh ra mới hoàn toàn và có tính chất hóa học khác với các chất tham gia phản ứng. Chất sản phẩm nằm ở phía bên phải của phương trình hóa học khi lấy mũi tên chỉ chiều của phản ứng hóa học làm mốc.
Như vậy theo ví dụ phản ứng hóa học của Metan và Oxi ở bên trên thì chất sản phẩm chính là CO2 và H2O.
Mũi tên chỉ chiều của phản ứng
Để có thể xác định chính xác nhất chất tham gia phản ứng và chất sản phẩm thì các bạn cần phải nắm rõ chiều của mũi tên. Đa số các phản ứng hóa học khi viết phương trình đều để mũi tên có chiều từ trái sang phải. Tuy nhiên trên thực tế lại có rất nhiều phản ứng có mũi tên 2 chiều. Trong đó chiều từ trái sang phải là phản ứng thuận và chiều từ phải sang trái là phản ứng nghịch.
Ví dụ về một phản ứng hóa học thuận nghịch:
H2 + N2 ↔ NH3
Trong phương trình trên, các bạn có thể thấy chiều mũi tên hướng sang vị trí của chất NH3 là phản ứng thuận và chiều mũi tên hướng sang phía N2 và H2 là phản ứng nghịch.
Cân bằng phương trình hóa học
Cân bằng phương trình hóa học là một quá trình sử dụng các số tự nhiên để điền vào trước các chất tham gia và các chất sản phẩm của phản ứng sao cho tổng số nguyên tử của các nguyên tố bên chất tham gia bằng với tổng số nguyên tử của các nguyên tố bên chất sản phẩm.
Ví dụ cân bằng phương trình sau đây:
aCH4 + bO2 → cCO2 + dH2O
Như vậy theo ví dụ trên thì quá trình cân bằng phương trình chính là việc sử dụng các số tự nhiên trong tập N* để điền vào các vị trí a, b, c, d sao cho các nguyên tố của chất tham gia và chất phản ứng bằng nhau là được. Tức là số lượng nguyên tố C, H, O ở bên trái phải bằng với số lượng nguyên tố C, H, O ở bên phải.
Như phương trình ví dụ trên thì:
-
Số nguyên tử C trong CH4 phải bằng với trong CO2 => a = c =1.
-
Số nguyên tử H trong CH4 phải bằng với trong H2O => 4a = 2d => d = 2.
-
Số nguyên tử của O trong O2 bên trái phải bằng với trong CO2 + H2O => 2b = 2c + d => b = 2.
=> Phương trình được cân bằng là: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
10+ Cách cân bằng phương trình hóa học nhanh và chuẩn nhất
Theo tìm hiểu của chúng tôi thì có 11 cách cân bằng phương trình hóa học. Tuy nhiên mỗi cách sẽ được áp dụng khác nhau và có những lưu ý khi sử dụng để có kết quả chuẩn xác nhất. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu kỹ hơn về từng cách cân bằng phương trình ở dưới đây.
Cân bằng phương trình theo nguyên tử nguyên tố
Phương pháp cân bằng phương trình này rất đơn giản, do được xếp đầu tiên nên các bạn cũng dễ dàng thực hiện được. Có nhiều phương trình chỉ cần nhìn đã biết luôn hệ số cân bằng của các chất là bao nhiêu.
Các bước thực hiện cân bằng như sau:
-
Viết lại phương trình ở dưới dạng là các đơn nguyên tử.
-
Lập luận số nguyên tử từ các chất sản phẩm.
-
Trả lại bản chất vốn có ban đầu của các chất tham gia.
Ví dụ cân bằng phản ứng hóa học của phương trình: S + O2 → SO2
Bước 1: Ta viết lại phương trình dưới dạng nguyên tử S + O → SO2
Bước 2: Để tạo thành 1 phân tử SO2 thì chúng ta cần có 1 nguyên tử S và 2 nguyên tử O
=> S + 2O → SO2
Bước 3: Một phân tử oxi bao giờ cũng sẽ có 2 nguyên tử trong nguyên tố oxi liên kết với nhau. Do vậy, khi viết lại phương trình chúng ta sẽ được:
S + O2 → SO2
Cân bằng theo hóa trị tác dụng
Hóa trị tác dụng chính là hóa trị của một nguyên tử hoặc một nhóm nguyên tử của các nguyên tố trong chất tham gia và chất sản phẩm của phản ứng hóa học.
Các bước tiến hành cân bằng phương trình theo hóa trị tác dụng gồm các bước:
-
Xác định hóa trị tác dụng của từng nguyên tố.
-
Tìm bội số chung nhỏ nhất của các hóa trị tác dụng vừa xác định.
-
Lấy bộ số chung nhỏ nhất đó chia cho các hóa trị ta sẽ được các hệ số.
Ví dụ cân bằng phương trình sau đây:
[a]BaCl2 + [b]Fe2(SO4)3 → [c]BaSO4 + [d]FeCl3Bước 1: Xác định hóa trị của từng nguyên tố ở cả 2 bên: Ba là II, Cl là I, Fe là III, SO4 là II.
Bước 2: Bội số chung nhỏ nhất của 1,2,3 là 6.
Bước 3: Tìm các hệ số: a = 6/2 = 3; b = 6/(3.2) = 1; c = 6/2 = 3; d = 6/3 = 2.
=> Thay vào phản ứng ta có: 3BaCl2 + Fe2(SO4)3 → 3BaSO4 + 2FeCl3
Cân bằng phương trình theo hệ số phân số
Cách này chúng ta sẽ đặt các hệ số vào trước công thức của các chất tham gia phản ứng. Không phân biệt là số nguyên hay phân số, chỉ cần số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế đều bằng nhau. Cuối cùng mới khử mẫu số chung của tất cả các hệ số đi.
Ví dụ cân bằng phương trình phản ứng sau đây:
P + O2 → P2O5
-
Đặt hệ số để cân bằng được các nguyên tố ở 2 bên phương trình:
2P + 5/2O2 → P2O5
-
Nhân các hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất để có thể khử các phân số ta được phương trình: 4P + 5O2 → 2P2O5
Phương pháp “chẵn – lẻ”
Một phản ứng sau khi đã được cân bằng thì số nguyên tử của một nguyên tố ở bên vế trái sẽ 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 còn lại cũng phải chẵn. Nếu ở một công thức nào đó mà có số nguyên tử của nguyên tố đó còn lẻ thì các bạn phải nhân đôi lên.
Ví dụ cân bằng phản ứng hóa học sau: FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
Ở vế bên trái số nguyên tử O2 là số chẵn với bất kỳ một hệ số nào. Ở vế phải, trong SO2 oxi cũng là chẵn nhưng trong Fe2O3 thì oxi là số lẻ nên phải nhân đôi lên. Từ đó mới có thể cân bằng tiếp được các hệ số còn lại.
2Fe2O3 → 4FeS2 → 8SO2 → 11O2
=> ta được phương trình cân bằng như sau: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
Cân bằng phương trình xuất phát từ nguyên tố chung nhất
Với phương pháp này thì các bạn sẽ chọn nguyên tố có mặt ở nhiều hợp chất nhất trong phương trình phản ứng để bắt đầu tiến hành cân bằng hệ số các phân tử. Ví dụ cân bằng phương trình phản ứng sau:
Cu + HNO3 –> Cu(NO3)2 + NO + H2O.
Nguyên tố có mặt nhiều nhất trong phản ứng trên chính là nguyên tố oxi. Trong đó, ở vế phải có 8 nguyên tử và vế trái có 3. Mà bội số chung nhỏ nhất của 8 và 3 là 24. => hệ số của HNO3 là 24/3 = 8.
Ta có: 8HNO3 → 4H2O → 2NO (Vì số nguyên tử của N ở vế trái chẵn) → 3Cu(NO3)2 → 3Cu.
Vậy phương trình phản ứng cân bằng là:
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Cách cân bằng theo nguyên tố tiêu biểu
Nguyên tố tiêu biểu chính là các nguyên tố có những đặc điểm sau:
-
Có mặt ít nhất trong phương trình phản ứng đó.
-
Liên quan gián tiếp nhất đến rất nhiều chất trong phản ứng.
-
Chưa được cân bằng về số lượng nguyên tử ở hai vế.
Phương pháp cân bằng phương trình này được tiến hành qua các bước sau:
-
Chọn nguyên tố tiêu biểu.
-
Cân bằng nguyên tố tiêu biểu này ở cả 2 vế trước.
-
Cân bằng các nguyên tố khác dựa theo nguyên tố này.
Ví dụ cân bằng phản ứng hóa học sau đây:
KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
-
Nguyên tố tiêu biểu ở trong phương trình này chính là O.
-
Cân bằng nguyên tố tiêu biểu này trước: KMnO4 → 4H2O
-
Cân bằng các nguyên tố khác dựa vào O:
4H2O → 8HCl → 5/2Cl2 và KMnO4 → KCl + MnCl2
Từ đó ta được phương trình sau:
KMnO4 + 8HCl → KCl + MnCl2 + 52Cl2 + 4H2O
Sau cùng chúng ta nhân tất cả các hệ số với mẫu số chung là 2. Ta được:
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
Cách cân bằng theo trình tự kim loại trước, phi kim sau
Theo phương pháp này thì đầu tiên các bạn cần cân bằng số nguyên tử ở kim loại trước rồi mới đến các phi kim và cuối cùng là Hidro. Sau đó mới đưa các hệ số đã biết để có thể cân bằng được nguyên tử O.
Ví dụ cân bằng phương trình phản ứng sau đây:
CuFeS2 + O2 → CuO + Fe2O3 + SO2
Phương trình này cho thấy đầu ftieen chúng ta sẽ cân bằng kim loại Cu và Fe trước. Sau đó đến S và cuối cùng là O. Do Cu đã cân bằng cả 2 vế nên chúng ta sẽ cân bằng Fe trước.
Fe2O3 → 2CuFeS2 → 2CuO → 4SO2 → 13/2O2
Cuối cùng chúng ta sẽ nhân các hệ số với mẫu số chung là 2. Phương trình thu được sẽ là:
4CuFeS2 + 13O2 → 4CuO + 2Fe2O3 + 8SO2
Cách cân bằng xuất phát từ bản chất hóa học của phản ứng
Phương pháp này sẽ lập luận dựa vào chính bản chất của phản ứng để cân bằng được phương trình. Ví dụ cân bằng phản ứng sau:
Fe2O3 + CO → Fe + CO2
Theo phương trình phản ứng ở trên, các bạn có thể thấy rằng khi CO bị oxi hóa thành CO2, vậy là nó sẽ kết hợp thêm oxi. Trong phân tử Fe2O3 lại có 3 nguyên tử oxi đủ để biến thành 3 phân tử CO2. Do đó chúng ta cần đặt hệ số 3 ở trước công thức CO và CO2 sau đó đặt hệ số 2 trước Fe:
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
Cách cân bằng phản ứng cháy của chất hữu cơ
-
Phản ứng cháy của hidrocacbon:
Với phương pháp cân bằng này các bạn thực hiện theo trình tự dưới đây.
-
Cân bằng số lượng nguyên tử H ở cả 2 vế.
-
Cân bằng các nguyên tử C ở 2 bên của phương trình.
-
Cân bằng số nguyên tử O ở 2 vế của phương trình.
-
Phản ứng cháy của hợp chất chứa O:
Các bạn thực hiện theo các trình tự sau đây.
-
Cân bằng số nguyên tử C trước tiên.
-
Cân bằng số nguyên tử H ở 2 vế.
-
Cân bằng số nguyên tử O trên 2 vế của phương trình.
Phương pháp cân bằng electron
Đây là phương pháp cân bằng phương trình áp dụng cho các loại phản ứng oxi hóa khử. Trong đó, số electron do chất khử nhường sẽ phải bằng với số electron do chất oxi hóa thu. Việc cân bằng phải được thực hiện qua ba bước sau:
-
Xác định rõ sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố.
-
Lập thăng bằng electron.
-
Đặt các hệ số tìm được vào phương trình phản ứng và tính các hệ số còn lại.
Ví dụ cân bằng phản ứng hóa học sau đây:
FeS + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O + H2SO4 + H2O
Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa của từng nguyên tử.
Fe+2 → Fe+3
S-2 → Fe+6
N+5 → N+1
Chú ý: Các bạn nên viết các số oxi hóa này ở ngay phía trên của các nguyên tố tương ứng để tiện cho việc tính toán.
Bước 2: Lập cân bằng electron.
Fe+2 → Fe+3 + 1e
S-2 → S+6 + 8e
2N+5 + 8e → 2N+1
FeS → Fe+3 + S+6 + 9e
=> Chúng ta có 8FeS và 9N2O.
Bước 3: Đặt các hệ số vừa tìm được vào phương trình phản ứng rồi tính đến các hệ số còn lại.
8FeS + 42HNO3 → 8Fe(NO3)3 + 9N2O + 8H2SO4 + 13H2O
Phương pháp cân bằng đại số
Phương pháp này được sử dụng để xác định ra các hệ số phân tử của chất tham gia và chất thu được sau phản ứng hoá học. Đặt các hệ số bằng các chữ cái a, b, c, d,… rồi dựa vào các mối tương quan giữa các nguyên tử của các nguyên tố trong phương trình theo định luật bảo toàn khối lượng để lập ra một hệ phương trình bậc nhất có nhiều ẩn số. Giải hệ phương trình này và chọn ra các số nguyên dương nhỏ nhất. Chúng ta sẽ xác định được hệ số của các phân tử trong phương trình phản ứng hoá học.
Ví dụ cân bằng phương trình phản ứng hóa học sau đây:
Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O
Gọi các hệ số cần phải tìm là các chữ a, b, c, d, e ta có:
aCu + bHNO3 → cCu(NO3)2 + dNO + eH2O
Từ phương trình ta có:
-
a = c
-
b = 2e
-
b= 2c + d
-
3b = 6c + d + e
-
a + b = c + d + e
Từ những phương trình trên, chúng ta giải ra được kết quả là: a = c = 3; b = 8; d = 2; e = 4.
Vậy phương trình phản ứng hóa học trên sau khi cân bằng có dạng:
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Bên trên là những cách cân bằng phương trình hóa học chuẩn nhất được chúng tôi tổng hợp. Hy vọng bài viết mang đến những thông tin hữu ích về môn Hóa học cho các bạn.
