Buzz
1. Cân bằng phương trình hóa học là gì?
Phương trình hóa học là cách biểu diễn đơn giản các phản ứng hóa học hoặc sự tương tác giữa các chất hoặc hợp chất. Nó cho thấy các chất tham gia, chất xúc tác (nếu có) và các sản phẩm hình thành sau phản ứng.
Thông qua phương trình hóa học, chúng ta có thể nắm bắt tỷ lệ nguyên tử và phân tử giữa các chất tham gia và các sản phẩm sau phản ứng.
Để viết một phương trình hóa học đầy đủ, bạn cần thực hiện các bước sau:
Bước 1: Vẽ sơ đồ phản ứng: Bắt đầu bằng cách liệt kê các chất phản ứng, chất xúc tác (nếu có), và các điều kiện cần thiết như nhiệt độ, áp suất, v.v. Cuối cùng, thêm các sản phẩm phản ứng với công thức hóa học chính xác.
Bước 2: Cân bằng phương trình hóa học: Điều chỉnh tỷ lệ nguyên tử hoặc phân tử của các chất tham gia và sản phẩm sao cho phương trình đạt sự cân bằng hoàn hảo, đồng thời tuân thủ nguyên tắc bảo toàn khối lượng và nguyên tử.
Bước 3: Hoàn thành phương trình hóa học: Sau khi cân bằng các hệ số, kiểm tra lại để đảm bảo phương trình hóa học chính xác và cân bằng về mặt số lượng nguyên tử và phân tử.
Tóm lại, việc cân bằng phương trình hóa học là để hoàn thiện phương trình, sử dụng các số nguyên để điều chỉnh số lượng chất tham gia và sản phẩm sao cho số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong chất tham gia bằng số nguyên tử của cùng nguyên tố trong sản phẩm.
Ví dụ: Cân bằng phương trình hóa học dưới đây:
aCH4 + [b]O2 → [c]CO2 + [d]H2O
Quá trình cân bằng phương trình phản ứng yêu cầu điền các số tự nhiên từ tập N* vào các vị trí a, b, c, d sao cho số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong chất phản ứng và chất sản phẩm đều bằng nhau.
Trong ví dụ này, chúng ta xem xét các hợp chất sau đây:
Chất phản ứng:
- CH4 chứa 1 nguyên tử cacbon và 4 nguyên tử hidro.
- O2 chứa 2 nguyên tử oxi.
Chất sản phẩm:
- CO2 chứa 1 nguyên tử cacbon và 2 nguyên tử oxi.
- H2O chứa 2 nguyên tử hidro và 1 nguyên tử oxi.
Chúng ta thấy số nguyên tử cacbon đã được cân bằng, do đó không cần điều chỉnh thêm. Tuy nhiên, số nguyên tử hidro trong chất sản phẩm còn thiếu 2 nguyên tử, vì vậy cần điền số 2 vào vị trí [d]. Kiểm tra lại số nguyên tử oxi, ta thấy chất tham gia còn thiếu 2 nguyên tử oxi, do đó cần điền số 2 vào vị trí [b].
Sau khi kiểm tra lại, chúng ta thấy số nguyên tử của tất cả các nguyên tố đã được cân bằng. Vì vậy, phương trình hóa học đã được điều chỉnh chính xác.
Lưu ý: Cân bằng phương trình hóa học không giống như cân bằng các phản ứng hóa học.
2. Cách cân bằng phương trình hóa học
Việc cân bằng phương trình hóa học thường là một thách thức đối với học sinh trong môn Hóa học. Tuy nhiên, thực tế cho thấy việc này không quá phức tạp. Mặc dù vậy, với những phương trình có nhiều chất tham gia và sản phẩm, học sinh có thể gặp khó khăn và không thể cân bằng nếu đề bài quá phức tạp. Dưới đây là một số phương pháp giúp học sinh cân bằng phương trình hóa học một cách hiệu quả, nhanh chóng và chính xác.
Trước hết, học sinh cần nắm rõ quy trình cân bằng phương trình hóa học theo cách truyền thống. Dưới đây là các bước hướng dẫn chi tiết:
Bước 1: Ghi lại phương trình hóa học đã được cung cấp.
Bước 2: Đếm số lượng nguyên tử của từng nguyên tố ở cả hai bên phương trình. Xem các chỉ số dưới mỗi nguyên tử để xác định số lượng nguyên tử trong phương trình.
Bước 3: Luôn để nguyên tố hydro và oxi ở cuối cùng.
Bước 4: Nếu còn nhiều nguyên tố chưa cân bằng, hãy bắt đầu với nguyên tố chỉ xuất hiện trong phân tử đơn của chất tham gia và sản phẩm. Đầu tiên, cân bằng các nguyên tử cacbon.
Bước 5: Đặt hệ số cho nguyên tử cacbon bên phải phương trình để cân bằng với 3 nguyên tử cacbon bên trái. Trong phương trình hóa học, các hệ số có thể thay đổi, nhưng các chỉ số dưới nguyên tử cần giữ nguyên.
Bước 6: Tiếp theo, cân bằng số lượng nguyên tử hydro. Số nguyên tử hydro ở bên trái phải bằng số nguyên tử hydro ở bên phải.
Bước 7: Tiến hành cân bằng số nguyên tử oxi.
Bước 8: Khi các nguyên tử cacbon, hydro và oxi đã được cân bằng, phương trình hóa học của bạn đã hoàn tất.
Ngoài phương pháp cân bằng truyền thống, bạn cũng có thể sử dụng phương pháp đại số để cân bằng phương trình hóa học. Dưới đây là hướng dẫn chi tiết:
Bước 1: Ghi lại phương trình dưới dạng các ký hiệu nguyên tố và công thức, chẳng hạn như: a + b = c + d.
Bước 2: Thay các chữ số bằng các biến số.
Bước 3: Đếm số lượng nguyên tử có mặt trong các chất phản ứng và sản phẩm.
Sử dụng những phương pháp này, học sinh có thể cân bằng phương trình hóa học một cách dễ dàng, nhanh chóng và chính xác.
3. Cân bằng phương trình Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + H2O
Dựa trên các bước cân bằng đã hướng dẫn, kết quả cân bằng phương trình Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + H2O là:
Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
Để thực hiện phản ứng giữa nhôm và axit nitric (HNO3), nhỏ từ từ dung dịch axit HNO3 vào một ống nghiệm chứa lá nhôm.
Khi nhôm phản ứng với HNO3, nhôm (Al), một chất rắn màu trắng, dần tan trong dung dịch. Xuất hiện khí sủi bọt trên bề mặt dung dịch. Trong điều kiện không khí, khí này gây ra hiện tượng màu nâu, chính là nitơ oxit (NO).
Các chất tham gia trong phản ứng có bản chất như sau:
- Trong phản ứng này, nhôm (Al) hoạt động như một chất khử.
- Nhôm phản ứng với các axit có tính oxi hóa mạnh, chẳng hạn như dung dịch HNO3 loãng, dung dịch HNO3 đặc nóng, và dung dịch H2SO4 đặc nóng. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng nhôm sẽ bị ức chế khi tiếp xúc với dung dịch HNO3 đặc nguội hoặc dung dịch H2SO4 đặc nguội.
- Trong phản ứng, axit nitric (HNO3) đóng vai trò là chất oxi hóa.
- HNO3 là một monoaxit mạnh với tính oxi hóa cao, có khả năng chuyển đổi nhiều hợp chất vô cơ thành nitrat.
4. Bài tập ứng dụng liên quan đến việc cân bằng phương trình hóa học
Cân bằng các phương trình hóa học
1) MgCl2 + KOH → Mg(OH)2 + KCl
2) Cu(OH)2 + HCl → CuCl2 + H2O
3) Cu(OH)2 + H2SO4 → CuSO4 + H2O
4) FeO + HCl → FeCl2 + H2O
5) Fe2O3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2O
6) Cu(NO3)2 + NaOH → Cu(OH)2 + NaNO3
7) P + O2 → P2O5
8) N2 + O2 → NO
9) NO + O2 → NO2
10) NO2 + O2 + H2O → HNO3
11) Na2O + H2O → NaOH
12) Ca(OH)2 + Na2CO3 → CaCO3 + NaOH
13) Fe2O3 + H2 → Fe + H2O
14) Mg(OH)2 + HCl → MgCl2 + H2O
15) FeI3 → FeI2 + I2
16) AgNO3 + K3PO4 → Ag3PO4 + KNO3
17) SO2 + Ba(OH)2 → BaSO3 + H2O
18) Ag + Cl2 → AgCl
19) FeS + HCl → FeCl2 + H2S
20) Pb(OH)2 + HNO3 → Pb(NO3)2 + H2O
Đáp án
1) MgCl2 + 2KOH → Mg(OH)2 + 2KCl
2) Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O
3) Cu(OH)2 + H2SO4 → CuSO4 + 2H2O
4) FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O
5) Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O
6) Cu(NO3)2 + 2NaOH → Cu(OH)2 + 2NaNO3
7) 4P + 5O2 → 2P2O5
8) N2 + O2 → 2NO
9) 2NO + O2 → 2NO2
10) 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
11) Na2O + H2O → 2NaOH
12) Ca(OH)2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaOH
13) Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O
14) Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + H2O
15) 2FeI3 → 2FeI2 + I2
16) 3AgNO3 + K3PO4 → Ag3PO4 + 3KNO3
17) SO2 + Ba(OH)2 → BaSO3 + H2O
18) 2Ag + Cl2 → 2AgCl
19) FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S
20) Pb(OH)2 + 2HNO3 → Pb(NO3)2 + 2H2O
