Phương trình hoá học (PTHH) là biểu diễn ngắn gọn phản ứng hoá học, vậy làm sao để cân bằng được phương trình hoá học nhanh và chính xác? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết này nhé.
I. Cách lập phương trình hoá học
* Gồm 3 bước, cụ thể:
° Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng dưới dạng công thức hóa học.
° Bước 2: Đặt hệ số để số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở vế trái (VT) bằng vế phải (VP).
Ở bước này, chúng ta tường sử dụng phương pháp “Bội chung nhỏ nhất” để đặt hệ số:
- Chọn nguyên tố có số nguyên tử ở hai vế chưa bằng nhau và có số nguyên tử nhiều nhất (cũng có trường hợp không phải vậy).
- Tìm bội chung nhỏ nhất của các chỉ số nguyên tử nguyên tố đó ở hai vế, đem bội chung nhỏ nhất chia cho chỉ số thì ta có hệ số.
° Bước 3: Hoàn thành phương trình phản ứng.
* Lưu ý: Không được thay đổi các chỉ số nguyên tử của các công thức hoá học trong quá trình cân bằng.
II. Phương pháp cân bằng phương trình hoá học
1. Cân bằng phương trình hoá học bằng phương pháp chẵn – lẻ
– Cân bằng PTHH bằng phương pháp chẵn – lẻ là phương pháp thêm hệ số vào trước chất có chỉ số lẻ để làm chẵn số nguyên tử của nguyên tố đó.
* Ví dụ 1: Cân bằng PTHH
P + O2 → P2O5
° Hướng dẫn:
– Để ý nguyển tử Oxi ở VP là 5 trong P2O5 nên ta thêm hệ số 2 trước P2O5 để số nguyên tử của Oxi là chẵn. Khi đó, VT có 2 nguyên tử Oxi trong O2 nên ta phải thêm hệ số 5 vào trước O2.
P + 5O2 → 2P2O5
– Bây giờ ở VP có 4 nguyên tử P (phốt pho) trong 2P2O5, trong khi VT có 1 nguyên tử P nên ta đặt hệ số 4 trước nguyên tử P.
4P + 5O2 → 2P2O5
⇒ Phương trình phản ứng hoàn thành, số nguyên tử mỗi nguyên tố VT = VP
* Ví dụ 2: Cân bằng PTHH
Al + HCl → AlCl3 + H2
° Hướng dẫn:
– Để ý ta thấy, VP có 3 nguyên tử Cl trong AlCl3 để cho số nguyên tử Cl chẵn ta cần thêm hệ số 2 vào trước AlCl3. Khi đó, VP có 6 nguyên tử Cl trong 2AlCl3 mà VT có 1 nguyên tử Cl trong HCl nên ta thêm hệ số 6 vào trước HCl.
Al + 6HCl → 2AlCl3 + H2
– Bây giờ, VP có 2 nguyên tử Al trong 2AlCl3 mà VT có 1 nguyên tử Al nên ta thêm hệ số 2 trước Al.
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + H2
– Ta thấy, VT có 6 nguyên tử H trong 6HCl, VP có 2 nguyên tử H trong H2 nên ta thêm hệ số 3 trước H2.
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
⇒ Phương trình phản ứng hoàn thành, số nguyên tử mỗi nguyên tố VT = VP
2. Cân bằng phương trình hoá học bằng phương pháp Đại số
– Cân bằng PTHH bằng phương pháp đại số là phương pháp nâng cao thường được sử dụng đối với các PTHH khó cân bằng bằng phương pháp chẵn – lẻ ở trên, các bước thực hiện cụ thể như sau:
- Bước 1: Đưa các hệ số a, b, c, d, e, f,… lần lượt vào các công thức ở hai vế của phương trình phản ứng.
- Bước 2: Cân bằng số nguyên tử ở 2 vế của phương trình bằng một hệ phương trình chứa các ẩn: a, b, c, d, e, f,…
- Bước 3: Giải hệ phương trình vừa lập để tìm các hệ số.
- Bước 4: Đưa các hệ số vừa tìm vào phương trình phản ứng và khử mẫu (nếu có).
* Lưu ý: Đây là phương pháp nâng cao đối với các em học sinh lớp 8, vì ở bước 3, giải hệ phương trình các em chưa được học (chương trình toán lớp 9 các em mới học giải hệ phương trình). Khi các em học lên bậc THPT thì sẽ còn nhiều phương pháp cân bằng PTHH như phương pháp Electron, Ion,…
* Ví dụ 1: Cân bằng PTHH
Cu + H2SO4 đặc, nóng → CuSO4 + SO2 + H2O
° Bước 1: Đưa các hệ số
aCu + bH2SO4 đặc, nóng → cCuSO4 + dSO2 + eH2O
° Bước 2: Ta lập hệ phương trình dựa trên nguyên tắc định luật bảo toàn khối lượng, khối lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở 2 vế phải bằng nhau (VP = VT).
Số nguyên tử của Cu: a = c (1)
Số nguyên tử của S: b = c + d (2)
Số nguyên tử của H: 2b = 2e (3)
Số nguyên tử của O: 4b = 4c + 2d + e (4)
° Bước 3: Giải hệ phương trình bằng cách
– Từ pt (3), chọn e = b = 1 (có thể chọn bất kỳ hệ số khác).
– Từ pt (2), (4) và (1) => c = a = d = ½ => c = a = d = 1; e = b =2 (quy đồng khử mẫu).
Bước 4: Đưa các hệ số vừa tìm vào phương trình phản ứng, ta được phương trình hoàn chỉnh.
Cu + 2H2SO4 đặc, nóng → CuSO4 + SO2 + 2H2O
⇒ Phương trình phản ứng hoàn thành, số nguyên tử mỗi nguyên tố VT = VP
* Ví dụ 2: Cân bằng PTTH
Al + HNO3, đặc → Al(NO3)3 + NO2 + H2O
° Hướng dẫn:
° Bước 1: Đưa các hệ số
aAl + bHNO3, đặc → cAl(NO3)3 + dNO2 + eH2O
° Bước 2: Lập hệ phương trình
Số nguyên tử của Al: a = c (1)
Số nguyên tử của H: b = 2e (2)
Số nguyên tử của N: b = 3c + 2d (3)
Số nguyên tử của O: 3b = 9c + 2d + e (4)
° Bước 3: Giải hệ pt
– pt (2) chọn e = 1 ⇒ b = 2
– Thay e, b vào (3), (4) và kết hợp (1) ⇒ d = 1, a = c = 1⁄3
– Quy đồng khử mẫu các hệ số được: a = c = 1; d = 3; e = 3; b = 6
° Bước 4: Đưa các hệ số vừa tìm vào phương trình phản ứng, ta được phương trình hoàn chỉnh.
Al + 6HNO3, đặc → Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
>> xem thêm: Cách tính hoá trị của 1 nguyên tố trong hợp chất
III. Bài tập về phương pháp cân bằng phương trình hoá học
* Bài tập 1: Cân bằng các PTHH sau :
1) MgCl2 + KOH → Mg(OH)2 + KCl
2) Cu(OH)2 + HCl → CuCl2 + H2O
3) FeO + HCl → FeCl2 + H2O
4) Fe2O3 + H2SO4 → Fe2 (SO4)3 + H2O
5) Cu(NO3)2 + NaOH → Cu(OH)2 + NaNO3
6) N2 + O2 → NO
7) NO + O2 → NO2
8) NO2 + O2 + H2O → HNO3
9) SO2 + O2 → SO3
10) N2O5 + H2O → HNO3
11) Al2 (SO4)3 + NaOH → Al(OH)3 + Na2SO4
12) CaO + CO2 → CaCO3
13) CaO + H2O → Ca(OH)2
14) CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2
15) Na + H3PO4 → Na3PO4 + H2
16) Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4 + H2O
17) Na2S + HCl → NaCl + H2S
18) K3PO4 + Mg(OH)2 → KOH + Mg3(PO4)2
19) Mg + HCl → MgCl2 + H2
20) Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
21) Al(OH)3 + HCl → AlCl3 + H2O
22) MnO2 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O
23) KNO3 → KNO2 + O2
24) Ba(NO3)2 + H2SO4 → BaSO4 + HNO3
25) AlCl3 + NaOH → Al(OH)3 + NaCl
26) KClO3 → KCl + O2
27) Fe(NO3)3 + KOH → Fe(OH)3 + KNO3
28) H2SO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + H2O + CO2
29) HCl + CaCO3 → CaCl2 + H2O + CO2
30) Ba(OH)2 + HCl → BaCl2 + H2O
31) BaO + HBr → BaBr2 + H2O
32) Fe + O2 → Fe3O4
* Bài tập 2: Lập PTHH và cho biết tỉ lệ số nguyên tử, số phân tử của các chất trong mỗi phản ứng với 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
* Bài tập 3: Hãy lập PTHH và cho biết tỉ lệ số nguyên tử, phân tử các chất trong mỗi phản ứng với các sơ đồ phản ứng sau:
a) NH3 + O2 → NO + H2O
b) S + HNO3 → H2SO4 + NO
c) NO2 + O2 + H2O → HNO3
d) FeCl3 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + AgCl
e) NO2 + H2O → HNO3 + NO
f) Ba(NO3)2 + Al2(SO4)3 → BaSO4 + Al(NO3)3
* Bài tập 4: Cân bằng các PTHH sau
a) Cu + HNO3,đặc → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
b) MnO2 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O
c) FeO + HNO3,loãng → Fe(NO3)3 + H2O + NO
d) FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
IV. Đáp án
° Bài tập 1. Cân bằng các phương trình hóa học
1) MgCl2 + 2KOH → Mg(OH)2 + 2KCl
2) Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O
3) FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O
4) Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2 (SO4)3 + 3H2O
5) Cu(NO3)2 + 2NaOH → Cu(OH)2 + 2NaNO3
6) N2 + O2 → 2NO
7) 2NO + O2 → 2NO2
8) 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
9) 2SO2 + O2 → 2SO3
10) N2O5 + H2O → 2HNO3
11) Al2(SO4)3 + 6NaOH → 2Al(OH)3 + 3Na2SO4
12) CaO + CO2 → CaCO3
13) CaO + H2O → Ca(OH)2
14) CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2
15) 6Na + 2H3PO4 → 2Na3PO4 + 3H2↑
16) Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2H2O
17) Na2S + 2HCl → 2NaCl + H2S
18) 2K3PO4 + 3Mg(OH)2 → 6KOH + Mg3(PO4)2
19) Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑
20) Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑
21) Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
22) MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
23) 2KNO3 → 2KNO2 + O2
24) Ba(NO3)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HNO3
25) AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl
26) 2KClO3 → 2KCl + 3O2
27) Fe(NO3)3 + 3KOH → Fe(OH)3 + 3KNO3
28) H2SO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + H2O + CO2
29) 2HCl + CaCO3 → CaCl2 + H2O + CO2
30) Ba(OH)2 + 2HCl → BaCl2 + 2H2O
31) BaO + 2HBr → BaBr2 + H2O
32) 3Fe + 2O2 → Fe3O4
° Bài tập 2: Lập PTHH
a) 4Na + O2 → 2Na2O
Tỉ lệ: số nguyên tử Na: số phân tử O2: số phân tử Na2O = 4 : 1 : 2.
b) P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
Tỉ lệ: Số phân tử P2O5 : số phân tử H2O: số phân tử H3PO4 = 1 : 3 : 2.
c) 2HgO → 2Hg + O2
Tỉ lệ: số phân tử HgO: số nguyên tử Hg: số phân tử O2 = 2 : 2 : 1.
d) 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
Tỉ lệ: số phân tử Fe(OH)3 : số phân tử Fe2O3 : số phân tử H2O = 2 : 1 : 3.
° Bài tập 3: Lập PTHH
a) 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
Tỉ lệ: 4: 5: 4: 6
b) S + 2HNO3 → H2SO4 + 2NO
Tỉ lệ: 1: 2: 1: 2
c) 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
Tỉ lệ: 4: 1: 2: 4
d) FeCl3 + 3AgNO3 → Fe(NO3)3 + 3 AgCl
Tỉ lệ: 1: 3: 1: 3
e) 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
Tỉ lệ: 3: 1: 2: 1
f) 3Ba(NO3)2 + Al2(SO4)3 → 3BaSO4 + 2Al(NO3)3
Tỉ lệ: 3 : 1: 3: 2
° Bài tập 4: Lập PTHH
a) Cu + 4HNO3,đặc → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
b) MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
c) 3FeO + 10HNO3,loãng → 3Fe(NO3)3 + 5H2O + NO
d) 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2