Buzz
1. Cân bằng phản ứng hóa học
Phản ứng Fe2O3 + CO = Fe + CO2
Cân bằng phản ứng hóa học: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
Chất oxi hóa: Fe2O3, chất khử: CO
Quá trình oxi hóa: C+2 → C+4 + 2e
Quá trình khử: Fe+3 + 3e → Fe0
2. Các phương pháp cân bằng phương trình hóa học
2.1. Phương pháp cân bằng phương trình hóa học dựa trên nguyên tử nguyên tố
Đây là phương pháp cân bằng phương trình hóa học đơn giản nhất, dễ áp dụng và cho phép các bạn nhanh chóng xác định đáp án sau một thời gian luyện tập.
Các bước để cân bằng phương trình theo nguyên tử nguyên tố bao gồm:
- Bước 1: Ghi phương trình dưới dạng các nguyên tử riêng biệt như H2, O2, v.v.
- Bước 2: Tính toán số nguyên tử theo thành phần của các sản phẩm
- Bước 3: Viết lại các chất tham gia đúng theo bản chất của chúng
Ví dụ: Cân bằng phương trình hóa học sau: P + O2 → P2O5
- Đầu tiên, ta viết: P + O → P2O5.
- Phân tích: Để tạo ra 1 phân tử P2O5, ta cần 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O, nên phương trình là 2P + 5O → P2O5.
- Kiểm tra: Vì phân tử oxy luôn bao gồm 2 nguyên tử, nếu ta cần 5 phân tử oxy, thì số nguyên tử oxy sẽ là 10, tương ứng với số nguyên tử P và phân tử P2O5 cũng phải được điều chỉnh theo tỷ lệ, tức là 4 nguyên tử P và 2 phân tử P2O5.
- Kết quả cuối cùng là: 4P + 5O2 → 2P2O5.
2.2. Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng cách điều chỉnh chẵn - lẻ
Khi cân bằng phương trình hóa học, tổng số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế phải và trái của phương trình phải bằng nhau. Nếu số nguyên tử của một nguyên tố ở vế trái là số chẵn, thì số nguyên tử ở vế phải cũng phải là số chẵn. Nếu số nguyên tử ở vế trái là số lẻ, cần nhân đôi số nguyên tử đó lên để có số chẵn, sau đó cân bằng các hệ số khác.
Ví dụ: Cân bằng phương trình hóa học sau: FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
- Quan sát, ở vế trái có 2 nguyên tử oxy, tức là số nguyên tử oxy luôn chẵn. Nhưng ở vế phải, số oxy trong SO2 là chẵn, trong Fe2O3 lại lẻ, do đó cần nhân đôi số nguyên tử oxy trong Fe2O3.
- Tiếp theo, cân bằng các hệ số còn lại, ta có: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
2.3. Cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp nguyên tố tiêu biểu
Để áp dụng phương pháp cân bằng phương trình hóa học này, trước tiên các bạn cần hiểu rõ về nguyên tố tiêu biểu. Nguyên tố tiêu biểu có những đặc điểm sau:
- Xuất hiện ít nhất một lần trong phương trình phản ứng
- Liên kết trực tiếp với nhiều chất trong phản ứng
- Số nguyên tử chưa được cân bằng
Phương pháp cân bằng phương trình hóa học dựa trên nguyên tố tiêu biểu được thực hiện theo các bước sau:
- Bước 1: Lựa chọn nguyên tố tiêu biểu theo các đặc điểm đã nêu
- Bước 2: Tiến hành cân bằng nguyên tố tiêu biểu trước tiên
- Bước 3: Cân bằng các nguyên tố còn lại sau đó
Ví dụ: Cân bằng phương trình hóa học sau: KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
- Nguyên tố tiêu biểu được chọn trong phản ứng này là oxi.
- Bắt đầu với việc cân bằng nguyên tố oxi: Ở vế trái có 4 nguyên tử oxi, trong khi vế phải chỉ có 1. Do đó, cần nhân hệ số với bội chung là 4, ta có phương trình cân bằng: KMnO4 → 4H2O.
- Sau đó, kiểm tra và điều chỉnh các phân tử còn lại, kết quả là:
KMnO4 + 8HCl → KCl + MnCl2 + 5/2Cl2 + 4H2O
2.4. Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng cách sử dụng cân bằng ion - electron
Phương pháp cân bằng ion – electron dựa vào việc cân bằng khối lượng và điện tích giữa các chất phản ứng. Kỹ thuật này thường dùng để cân bằng các phản ứng trong môi trường axit, bazơ hoặc nước. Các bước thực hiện 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 các bán phản ứng.
Bước 3: Điều chỉnh các phương trình bằng cách nhân hệ số phù hợp để cân bằng số electron.
Bước 4: Tạo 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 đã được chuẩn hóa.
Ví dụ: Cân bằng phương trình: Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO↑ + H2O
Bước 1: Xác định nguyên tố thay đổi số oxi hóa và viết các bán phản ứng oxi hóa – khử tương ứng.
Cu + H+ + NO3– → Cu2+ + 2NO3– + NO + H2O
Cu0 → Cu2+
NO → NO3–
Bước 2: Điều chỉnh các bán phản ứng.
Cu → Cu2+ + 2e
NO3– + 4H+ + 3e → NO + 2H2O
Bước 3: Nhân các phương trình với hệ số phù hợp để cân bằng số lượng electron.
3 Cu → Cu2+ + 2e
2 NO3– + 4H+ + 3e → NO + 2H2O
Bước 4: Kết hợp hai bán phản ứng để viết phương trình ion hoàn chỉnh: 3Cu + 8H+ + 2NO3– → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O
Bước 5: Cân bằng phương trình hóa học dựa trên hệ số của phương trình ion.
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
2.5. Cân bằng phương trình hóa học theo thứ tự kim loại - phi kim
Một phương pháp đơn giản để cân bằng phương trình hóa học là theo trình tự: kim loại → phi kim → hidro → oxi
Ví dụ: Cân bằng phương trình phản ứng CuFeS2 + O2 → CuO + Fe2O3 + SO2
Trước tiên, cân bằng nguyên tử Cu ở cả hai vế, sau đó cân bằng kim loại Fe, tiếp tục cân bằng Cu, S, và cuối cùng là O.
Cuối cùng, nhân đôi hệ số và ta có phương trình cân bằng như sau:
4CuFeS2 + 13O2 → 4CuO + 2Fe2O3 + 8SO2
3. Bài tập cân bằng phương trình hóa học
Bài tập 1: Cân bằng các phương trình hóa học cơ bản sau:
1. P + O2 → P2O5
2. Na + O2 → Na2O
3. Al2(SO4)3 + Ba(NO3)2 → Al(NO3)3 + BaSO4↓
Đáp án và hướng dẫn giải:
1. P + O2 → P2O5
Đối với bài tập này, thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Cân bằng nguyên tử oxi bằng phương pháp chẵn lẻ:
- Số nguyên tử Oxi ở vế phải là số lẻ, vì vậy ta nhân đôi phân tử P2O5. Để cân bằng số nguyên tử Oxi ở cả hai vế, nhân 5 vào phân tử Oxi ở vế trái. Đạt được cân bằng Oxi.
Bước 2: Cân bằng nguyên tố còn lại – nguyên tố P:
Nhân 4 vào nguyên tố P ở vế phải, ta có phương trình hóa học cân bằng như sau:
4P + 5O2 → 2P2O5
2. Na + O2 → Na2O
Áp dụng các bước sau:
Bước 1: Cân bằng nguyên tử Oxi
- Nhân 2 vào phân tử Na2O ở vế phải để số nguyên tử Oxi ở cả hai vế cân bằng.
Bước 2: Cân bằng nguyên tố Natri:
- Để cân bằng kim loại Natri, ta nhân 4 vào phân tử Natri ở vế phải, đảm bảo sự cân bằng Natri ở cả hai vế.
Bước 3: Hoàn thiện phương trình hóa học:
4Na + O2 → 2Na2O
3. Al2(SO4)3 + Ba(NO3)2 → Al(NO3)3 + BaSO4↓
Đối với bài tập này, chúng ta sử dụng phương pháp đại số:
Bước 1: Gán ẩn số cho các hệ số:
aAl2(SO4)3 + bBa(NO3)2 → cAl(NO3)3 + dBaSO4↓
Bước 2: Cân bằng các hệ số bằng cách thiết lập các phương trình dựa trên định luật bảo toàn khối lượng:
- Đối với nguyên tử Al, ta có: 2a = c (1)
- Đối với nhóm SO4, ta có: 3a = d (2)
- Đối với nguyên tử Ba, ta có: b = d (3)
- Đối với nhóm NO3, ta có: 2b = 3c (4)
Bước 3: Giải hệ phương trình đã thiết lập để tìm các hệ số:
Chọn c = 2. Từ các phương trình (1), (2), và (4), ta tìm được: a = 1; b = 3; d = 3a = 3
Bước 4: Thay các hệ số đã tìm vào phương trình gốc để có phương trình hóa học cân bằng.
Al2(SO4)3 + 3Ba(NO3)2 → 2Al(NO3)3 + 3BaSO4↓
Bài tập 2: Cân bằng các phương trình hóa học sau đây:
1. FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
2. FexOy + H2 → Fe + H2O
Hướng dẫn giải:
1. FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
- Số nguyên tử Oxi ở vế phải là số lẻ, vì vậy ta nhân đôi phân tử Fe2O3. Ta có kết quả:
FeS2 + O2 → 2Fe2O3 + SO2
- Nhân hệ số 4 ở vế trái, ta có phương trình đã cân bằng nguyên tố Fe:
4FeS2 + O2 → 2Fe2O3 + SO2
- Cân bằng nguyên tố S ở hai vế bằng cách nhân 8 vào phân tử SO2 ở vế phải, ta có:
4FeS2 + O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
- Cuối cùng, cân bằng nguyên tố Oxi, ta có phương trình với tất cả các nguyên tố đã cân bằng:
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
2. FexOy + H2 → Fe + H2O
Áp dụng phương pháp cân bằng chẵn lẻ, ta có:
Bước 1: Cân bằng nguyên tố Oxi ở cả hai vế bằng cách nhân y vào phân tử nước ở vế phải.
Bước 2: Cân bằng hai nguyên tố còn lại:
- Cân bằng H: Nhân y vào nguyên tử H ở vế trái.
- Cân bằng Fe: Nhân x vào nguyên tử Fe ở vế phải.
Bước 3: Hoàn thiện phương trình hóa học: FexOy + yH2 → xFe + yH2O
