Buzz
1. Khái niệm về cân bằng phương trình hóa học
1.1. Định nghĩa cân bằng phương trình hóa học
Phương trình hóa học là cách biểu diễn các phản ứng hóa học bằng các công thức hóa học. Nó thể hiện mối quan hệ giữa các chất phản ứng và các sản phẩm thông qua các ký hiệu hóa học, đồng thời chỉ ra số lượng phân tử hoặc nguyên tử của từng chất tham gia và sản phẩm. Một phương trình hóa học bao gồm hai phần cơ bản:
Phần bên trái: Là nơi đại diện cho các chất tham gia phản ứng, thường gọi là 'phản ứng chất'. Những chất này được đặt ở bên trái dấu mũi tên trong phương trình.
Phần bên phải: Là nơi đại diện cho các chất sản phẩm của phản ứng, thường gọi là 'sản phẩm cuối'. Những chất này được đặt ở bên phải dấu mũi tên trong phương trình.
Cân bằng phương trình hóa học là việc điều chỉnh các hệ số của các chất tham gia và sản phẩm trong phản ứng hóa học sao cho số nguyên tử của mỗi nguyên tố và tổng số điện tích của các ion đều bằng nhau trước và sau khi phản ứng xảy ra.
Ví dụ: Phản ứng oxi-hoá khử giữa hidro (H2) và ôxy (O2) tạo thành nước (H2O) có thể được biểu diễn bằng phương trình hóa học sau:
Chưa cân bằng: H2 + O2 → H2O
Khi đã cân bằng xong: 2 H2 + O2 → 2 H2O
Trước mỗi chất, các hệ số cân bằng là 2 và 1, tương ứng với số lượng chất tham gia và sản phẩm. Sau khi phản ứng xảy ra, tổng số nguyên tử và điện tích của các nguyên tố trong phản ứng phải được giữ nguyên giữa hai bên của phương trình.
1.2. Các phương pháp cơ bản để cân bằng phương trình
Cách 1: Phương pháp cân bằng tĩnh (hay còn gọi là cân bằng bằng nguyên tố): Đây là kỹ thuật phổ biến và thường được áp dụng. Trong phương pháp này, bạn sẽ cân bằng số nguyên tử của từng nguyên tố trong phương trình hóa học. Đầu tiên, đếm số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong các chất tham gia và sản phẩm, rồi điều chỉnh các hệ số sao cho số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố khớp nhau ở cả hai bên phương trình.
Cách 2: Phương pháp cân bằng nguyên tố (hay còn gọi là phương pháp ion điện tử) là một kỹ thuật cân bằng phương trình hóa học thông qua việc xác định số lượng điện tử tham gia vào phản ứng. Phương pháp này dựa vào việc cân bằng số lượng điện tử mà các nguyên tử trao đổi hoặc chia sẻ trong quá trình phản ứng, và được coi là một phương pháp mạnh mẽ và linh hoạt, đặc biệt hiệu quả cho các phản ứng oxi-hoá khử và phản ứng phức tạp.
Cách 3: Phương pháp cân bằng chẵn lẻ là một kỹ thuật tiện dụng và hiệu quả để cân bằng các phương trình hóa học, đặc biệt hữu ích cho các phản ứng trung tâm và phản ứng oxi-hoá khử. Phương pháp này tập trung vào việc cân bằng số lượng nguyên tử của các nguyên tố lẻ trước khi tiến hành cân bằng các nguyên tố chẵn. Mặc dù phương pháp này giúp giải quyết nhiều phương trình phức tạp và dễ áp dụng, nhưng trong những phản ứng phức tạp hơn, có thể cần kết hợp với các phương pháp cân bằng khác để đạt kết quả chính xác.
1.3. Tầm quan trọng của việc cân bằng phương trình
Bảo toàn khối lượng: Việc cân bằng phương trình hóa học đảm bảo rằng tổng khối lượng của các chất tham gia và sản phẩm sau phản ứng luôn bằng nhau. Khối lượng của các chất không thay đổi trong quá trình phản ứng hóa học.
Bảo toàn nguyên tử: Các nguyên tố có trong chất tham gia phản ứng và sản phẩm sau phản ứng không bị mất đi hay tạo thêm. Tổng số nguyên tử của mỗi nguyên tố trước và sau phản ứng luôn được bảo toàn.
Bảo toàn điện tích: Tổng số điện tích dương của các cation và số điện tích âm của các anion trong các chất tham gia và sản phẩm sau phản ứng phải bằng nhau. Điều này đảm bảo rằng điện trị của các chất không bị thay đổi.
Xác định tỷ lệ chất tham gia và sản phẩm: Cân bằng phương trình hóa học giúp xác định tỷ lệ số mol giữa các chất tham gia và sản phẩm trong quá trình phản ứng. Điều này rất quan trọng cho việc tính toán và dự đoán hiệu suất cũng như hiệu quả của các quá trình hóa học trong thực tế.
Tóm lại, cân bằng phương trình hóa học là một kỹ năng thiết yếu và quan trọng trong lĩnh vực hóa học. Kỹ năng này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các phản ứng hóa học và sự tương tác giữa các chất. Ngoài ra, cân bằng phương trình cũng đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của các phản ứng trong cả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn.
2. Bài tập cân bằng phương trình hóa học lớp 8 có đáp án chọn lọc
Bài 1: Hãy cân bằng các phương trình hóa học sau:
a) Cu(NO3)2 + NaOH → Cu(OH)2 + NaNO3
b) P + O2 → P2O5
c) N2 + O2 → NO
d) NO + O2 → NO2
e) NO2 + O2 + H2O → HNO
Đáp án:
a) Cu(NO3)2 + 2NaOH → Cu(OH)2 + 2NaNO3
b) 4P + 5O2 → 2P2O5
c) N2 + O2 → 2NO
d) 2NO + O2 → 2NO2
e) 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
Bài 2: Chọn đáp án chính xác
a) Trong phản ứng hóa học: Fe2O3 + HCl → FeCl3 + H2O, tỷ lệ của các chất là:
A. 1 : 6 : 2 : 3.
B. 1 : 2 : 3 : 6.
C. 2 : 3 : 1 : 6.
D. 3 : 2 : 6 : 1.
b) Lựa chọn phương án đúng:
A. 2ZnO + HCl → ZnCl2 + 2H2O.
B. K + 2O2 → K2O.
C. 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2.
D. SO2 + O2 → 3SO3.
c) Phương trình đúng mô tả quá trình cháy của lưu huỳnh trong không khí là:
A. S + O2 → SO2.
B. 2S + O2 → SO2.
C. S + 4O2 → SO2.
D. S + O2 → SO4
Đáp án:
Câu trả lời chính xác lần lượt là A, C, A.
Bài 3: Xây dựng sơ đồ nguyên tử và xác định số phân tử của mỗi chất sau phản ứng hóa học
Dưới đây là sơ đồ của các phản ứng sau:
a) Na + O2 → Na2O
b) P2O5 + H2O → H3PO4
c) HgO → Hg + O2
d) Fe(OH)3 → Fe2O3 + H2O
Đáp án:
a) 4Na + O2 → 2Na2O
Tỷ lệ: số nguyên tử Na : số phân tử O2 : số phân tử Na2O = 4 : 1 : 2. (Oxi không được để dưới dạng nguyên tố mà phải là phân tử giống như hydro)
b) P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
Tỷ lệ: số phân tử P2O5 : số phân tử H2O : số phân tử H3PO4 = 1 : 3 : 2.
c) 2HgO → 2Hg + O2
Tỷ lệ: số phân tử HgO : số nguyên tử Hg : số phân tử O2 = 2 : 2 : 1. (Giải thích như câu a), Oxi phải được biểu diễn dưới dạng phân tử)
d) 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
Tỷ lệ: số phân tử Fe(OH)3 : số phân tử Fe2O3 : số phân tử H2O = 2 : 1 : 3. (Phương trình này chưa có điều kiện xúc tác, vì vậy phản ứng có thể khó xảy ra hoặc xảy ra rất chậm)
Bài 4 (nâng cao)
1) FexOy + H2 → Fe + H2O
2) FexOy + HCl → FeCl2y/x + H2O
3) FexOy + H2SO4 → Fe2(SO4)2y/x + H2O
4) M + H2SO4 → M2(SO4)n + SO2 + H2O
Đáp án:
1) FexOy + yH2 → xFe + yH2O
2) FexOy + 2yHCl → xFeCl2y/x + yH2O
(3) 2FexOy + 2yH2SO4 → xFe2(SO4)2y/x + 2yH2O
4) 2M + 2nH2SO4 → M2(SO4)n + nSO2 + 2nH2O
Lưu ý: Phân tử không bao giờ được chia đôi, vì vậy dù cân bằng bằng phương pháp nào, các hệ số vẫn phải là số nguyên.
