Phương trình Hóa học? Các bước viết và cân bằng phương trình Hóa học

** Vui lòng tải lại trang nếu không xem được tài liệu

Phương trình Hóa học (PTHH) là gì? Các bước lập Phương trình Hóa học ra sao? Ý nghĩa của phương trình Hóa học là gì? Những cách cân bằng phương trình Hóa học. Gia sư lớp 8 xin mời các bạn cùng xem.

1. Phương trình Hóa học (PTHH) là gì?

Phương trình hóa học dùng để biểu diễn ngắn gọn phản ứng hóa học, tức là biểu diễn phản ứng hóa học bằng công thức hóa học.

Ví dụ: PTHH của phản ứng sắt tác dụng với oxi: 3Fe + 2O2 à Fe3O4

2. Các bước (viết) lập phương trình Hóa học (PTHH)

– B1: Viết sơ đồ phản ứng gồm CTHH của các chất phản ứng và sản phẩm. Xem tại link: https://giasuthanhtai.com.vn/-ly-thuyet-bai-tap-phan-ung-hoa-hoc-va-dinh-luat-bao-toan-khoi-luong.html

– B2: Cân bằng số nguyên tử mỗi nguyên tố tìm hệ số thích hợp đặt trước các công thức.

– B3: Viết phương trình Hóa học (PTHH).

3. Ý nghĩa của phương trình Hóa học (PTHH)

Phương trình Hóa học cho biết tỉ lệ về số nguyên tử, số phân tử giữa các chất cũng như từng cặp chất trong phản ứng.

VD: phương trình hóa học : 2H2 + O2 à 2H2O

Tỉ lệ số phân tử H2 : số phân tử O2 : số phân tử H2O = 2 : 1 : 2

Tỉ lệ số phân tử H2 : số phân tử O2 = 2 : 1

Tỉ lệ số phân tử H2 : số phân tử H2O = 1 : 1

4. Những cách cân bằng phương trình Hóa học (PTHH)

Đối với môn Hóa học thì việc cân bằng phương trình là điều kiện đầu tiên để làm được bài tập Hóa học. Tuy nhiên, có nhiều học sinh gặp các vấn đề khó khăn trong quá trình này. Cân bằng phương trình hoàn toàn không quá khó như đa số các bạn học sinh thường nghĩ. Để có thể cân bằng phương trình nhanh và chính xác học sinh cần phải nắm được một vài cách cân bằng phương trình hóa học.

Mục Lục
4.1 Phương pháp hóa trị tác dụng

– Hóa trị của một nguyên tố được xác định bằng số liên kết hóa học mà một nguyên tử của nguyên tố đó tạo nên trong phân tử.

– Hóa trị tác dụng là hóa trị của nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử của các nguyên tố trong chất đó tham gia và chất tạo thành trong phản ứng hóa học.

– Các bước tiến hành phương pháp hóa trị tác dụng:

Bước 1: Xác định hóa trị tác dụng: II – I III – II III – I

BaCl2 + Fe2(SO4)3 -> BaSO4 + FeCl3

Bước 2: Lần lượt từ trái qua phải sẽ có hóa trị tác dụng lần lượt.

II – I – III – II – II – III – I

Bước 3: Tìm bội số chung nhỏ nhất của các hóa trị tác dụng:

Bội số chung nhỏ nhất (1,2,3) = 6

Bước 4: Lấy bội số chung nhỏ nhất chia cho các hóa trị ta được hệ số:

6/II = 3, 6/III = 2, 6/I = 6

Bước 5: Thay vào phản ứng:

3BaCl2 + Fe2(SO4)3 -> 3BaSO4 + 2FeCl3

4.2 Dùng phương pháp chẵn lẻ

Nguyên tắc: Khi ta thực hiện cân bằng phương trình hóa học, số nguyên tử của nguyên tố ở cả 2 vế phương trình sẽ bằng nhau.

– Vì thế, một phản ứng đã cân bằng nếu số nguyên tử của nguyên tố đó ở vế trái hay phải là số chẵn thì vế còn lại cũng có số nguyên tử, nguyên tố giống như thế.

– Trong trường hợp ở công thức hóa học có số nguyên tử nguyên tố lẻ thì ta cần phải nhân đôi.

Ví dụ: FeS2 + O2 -> Fe2O3 + SO2

Vế trái: số nguyên tử O2 là chẵn.

Vế phải: SO2 oxi là chẵn nhưng trong Fe2O3 oxi là lẻ nên phải nhân đôi

Từ đó cân bằng tiếp các hệ số còn lại.

4.3 Cân bằng theo nguyên tố tiêu biểu

– Đặc điểm nguyên tố tiêu biểu

+ Có liên quan gián tiếp nhiều nhất đến các chất tham gia phản ứng

+ Nguyên tử ở 2 vế chưa cân bằng

+ Ít nhất có trong các chất tham gia phản ứng

– Cách thực hiện phương pháp này

+ Chọn nguyên tố tiêu biểu (thõa mãn được tất cả đặc điểm trên)

+ Cân bằng nguyên tố tiêu biểu

+ Cân bằng các nguyên tố khác dựa trên nguyên tố tiêu biểu này.

Ví dụ: KMnO4 + HCl -> KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O

Bước 1: Chọn nguyên tố tiêu biểu là nguyên tố O

Bước 2: Cân bằng nguyên tố O: KMnO_4 -> 4H_2O

Bước 3: Cân bằng các nguyên tố còn lại

Cân bằng Cl: 8HCl -> KCl + MnCl_2 + 5/2Cl_2

Cân bằng H: 4H_2O -> 8HCl

Ta có phương trình:

KMnO_4 + 8HCl -> KCl + MnCl_2 + 5/2Cl_2 + 4H_2O

Nhân tất cả với mẫu số chung là 2:

2KMnO_4 + 16HCl -> 2KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2 + 8H_2O

4.4 Phản ứng cháy của chất hữu cơ

4.4.1 Phản ứng cháy của hợp chất chứa O

Bước 1: Cân bằng số nguyên tử C

Bước 2: Cân bằng số nguyên tử H

Bước 3: Cân bằng số nguyên tử O thông qua tính số nguyên tử O ở vế phải

Bước 4: Trong hợp chất, ta trừ đi số nguyên tử O. Lấy kết quả chia cho 2 sẽ ra hệ số của phân tử O2.

Bước 5: Nhân đôi cả 2 vế của phương trình phản ứng nếu hệ số lẻ để khử đi mẫu số.

4.4.2 Phản ứng cháy của Hidrocacbon

Bước 1: Cân bằng số nguyên tử C

Bước 2: Cân bằng số nguyên tử H

Bước 3: Cân bằng số nguyên tử O bằng cách tính tổng số nguyên tử O ở vế phải rồi ta thực hiện chia cho 2 sẽ ra hệ số 0 ở vế này. Nếu là số lẻ, ta sẽ thực hiện nhân tất cả các chất ở cả 2 vế của phương trình hóa học với 2.

Ví dụ: C2H6 + O2 -> CO2 + H2O

Bước 1: Cân bằng C

C2H6 + O2 -> 2CO2 + H2O

Bước 2: Cân bằng H

C2H6 + 02 – > 2CO2 + 3H2O

Bước 3: Cân bằng O

Số nguyên tử O vế phải = 2×2+3 = 7

Ta lấy 7 chia cho 2 được hệ sô O vế trái (7:2= 7/2) do 7/2 là lẻ nên ta nhân tất cả các phân tử ở 2 vế phương trình với 2

2C2H6 + 7O2 -> 4CO2 + 6H2O

4.5 Đại số

Nguyên tắc: Ở cả 2 vế, số nguyên tử của mỗi nguyên tố phải bằng nhau.

Bước 1: Đặt hệ số hợp thức là một ẩn số cần tìm

Bước 2: Thực hiện cân bằng nguyên tố và lập phương trình đại số. Bước 2 này thực hiện dựa vào định luật bảo toàn khối lượng

Bước 3: Chọn nghiệm tùy ý cho một ẩn, dùng hệ phương trình đại số để tìm và suy ra các ẩn số còn lại

Ví dụ: a FeS2 + b O2 -> c Fe2O3 + d SO2

Có:

Fe: a = 2c

S: 2a= d

O: 2b = 3c + 2d

Nếu ta chọn c = 1 thì a = 2, d = 4, b =11/2

Thực hiện nhân hai vế của phương trình với 2. Ta được:

4FeS2 + 11O2 -> 2Fe2O3 + 8SO2

4.6 Cân bằng ion – electron

– Điều kiện áp dụng: Áp dụng cho các quá trình xảy ra trong dụng dịch với sự tham gia của các môi trường như dung dịch axit, H2O hoặc dung dịch bazo.

– Nguyên tắc:

+ Bazo tham gia phản ứng: Thêm H2O vào vế nào thừa O để tạo ra OH-

+ Axit tham gia phản ứng: Thêm H+ để tạo H2O

– Các bước thực hiện:

Bước 1: Xác định các nguyên tố có số oxi hóa thay đổi. Viết các nửa phản ứng oxi hóa – khử

Bước 2: Cân bằng bán phản ứng:

Cân bằng số nguyên tử mỗi nguyên tố ở cả hai vế bằng các cách sau

+ Thêm H2O để cân bằng số nguyên tử hidro

+ Thêm H+ hay OH-

+ Kiểm soát số nguyên tử oxi ở hai vế ( số nguyên tử oxi ở hai vế phải luôn luôn bằng nhau)

Thêm electron vào mỗi nửa phản ứng để cân bằng được điện tích

Bước 3: Nhân hệ số để cân bằng electron

+ Tổng số oxi hóa giảm bằng tổng số oxi hóa tăng

+ Tổng số electron cho sẽ bằng tổng số electron nhận

Bước 4: Phương trình ion thu gọn cộng các nửa phản ứng

Bước 5: Nếu muốn chuyển thành phương trình ion đầy đủ từ phương trình dạng ion thu gọn, ta thực hiện cộng phương trình phân tử vào hai vế những lượng bằng nhau các anion hoặc cation để bù trừ điện tích

Ví dụ: Cu + HNO3 -> Cu(NO3)2 + NO + H2O

Bước 1: Cu + H+ + NO3- -> Cu2+ + 2NO3- + NO + H2O

Cu0 -> Cu2+

NO3- -> NO

Bước 2:

Cân bằng nguyên tố

Cu -> Cu2+

NO3- + 4H+ + 3e -> NO + 2H2O

Cân bằng điện tích

Cu -> Cu2+ +2e

NO3- + 4H+ + 3e -> NO + 2H2O

Bước 3: Cân bằng electron

3 x Cu -> Cu2+ +2e

2 x NO3- + 4H + 3e -> NO + 2H2O

Bước 4:

3 Cu + 2NO3- + 8H- -> 3Cu2+ +2NO + 4H2O

Bước 5:

3Cu + 8HNO3 -> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

4.7 Cân bằng electron

– Nguyên tắc: tổng số electron của chất khử luôn luôn phải bằng tổng số elctron chất oxi hóa nhận theo sự bảo toàn electron.

Bước 1: Nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa thể hiện bằng sơ đồ

Bước 2: Viết các quá trình khử cho electron và oxi hóa nhận electron

Bước 3: Nhân hệ số để thực hiện cân bằng electron

+ Tổng số oxi hóa giảm = tổng số oxi hóa tăng

+ Tổng số electron nhận = tổng số electron cho

Bước 4: Nếu không đổi số oxi hóa sẽ cân bằng theo thứ tự sau:

+ Ion dương: Kim loại

+ Ion âm: Gốc axit

+ Môi trường axit hay bazo

+ Nước cân bằng hidro bằng cách cân bằng H2O

Bước 5: Kiểm tra số nguyên tử oxi 2 vế phải bằng nhau

Ví dụ: Fe + H2SO4 đặc nóng -> Fe2(SO4)3 + SO2 +H2O

Fe0 -> Fe +3 + 3e

1 x 2Fe0 -> 2Fe+3 + 6e

3 x S+6 + 2e -> S+4

2Fe + 6H2SO4 -> Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

4.8 Phản ứng hóa học

Học sinh sẽ sử dụng lập luận dựa vào các bản chất của phản ứng hóa học để tiến hành thực hiện cân bằng hóa học ở phương pháp này.

Ví dụ: Fe2O3 + CO -> Fe + CO2

Theo phản ứng hóa học trên, khi CO bị oxi hóa biến thành CO2 nó sẽ kết hợp thêm oxi. Trong phân tử Fe2O3 có 3 nguyên tử oxi, như vậy đủ để biến 3 phân tử CO thành 3 phân tử CO2.

Ta cần đặt hệ số 3 trước công thức CO và CO2 sau đó đặt hệ số 2 trước nguyên tử Fe:

Fe2O3 + 3CO -> 2Fe + 3CO2

4.9 Cân bằng theo trình tự kim loại, phi kim

– Để áp dụng thực hiện phương pháp cân bằng này, cần:

Bước 1: Cân bằng số nguyên tử kim loại

Bước 2: Cân bằng số nguyên tử phi kim

Bước 3: Cân bằng số nguyên tử Hidro

Bước 4: Cân bằng nguyên tử Oxy (đưa các hệ số đã biết)

Ví dụ: NH3 + O2 -> NO + H2O

Phản ứng này không có kim loại.

Nguyên tử phim kim N đã cân bằng

Ta cân bằng luôn nguyên tử H: 2NH3 -> 3H2O

+ Cân bằng N: 2NH3 -> 2NO

+ Cân bằng O và thay vào đó ta có: 2NH3 + 5/2O2 -> 2NO + 3H2O

+ Nhân hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất

4NH3 + 5O2 -> 4NO + 6H2O

4.10 Xuất phát từ nguyên tố chung nhất

Để thực hiện phương pháp này, ta cần: Cân bằng hệ số phân tử (bằng cách chọn nguyên tố góp mặt ở nhiều hợp chất trong phản ứng được thực hiện)

Ví dụ: Cu +HNO3 -> Cu(NO3)2 + NO + H2O

Nguyên tố có mặt nhiều nhất là nguyên tố oxi.

Ở vế phải có 8 nguyên tử, vế trái có 3 nguyên tử.

Bội số chung nhỏ nhất của 8 và 3 là 24, vậy hệ số của HNO3 là 24/3=8

Ta có: 8HNO3 -> 4H2O -> 2NO -> 3Cu(NO3)2 -> 3Cu

Phản ứng cân bằng: 3Cu + 8HNO3 -> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

4.11 Hệ số phân số

– Phương pháp này được thực hiện như sau: Ở các công thức của các chất tham gia phản ứng, ta sẽ tiến hành:

Bước 1: Thay các hệ số vào đó không cần phân biệt số nguyên hay phân số. Miễn sao số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở 2 vế phương trình bằng nhau.

Bước 2: Khử mẫu số chung ở tất cả các hệ số

Ví dụ: P + O2 -> P2O5

Bước 1: Đặt hệ số để cân bằng: 2P + 5/2O2 -> P2O5

Bước 2: Nhân các hệ số, mẫu số chung nhỏ nhất để khử các phân số

Ở đây, ta cần nhân cho 2.

2.2P + 2.5/2O2 -> 2P2O5

Hay 4P + 5O2 -> 2P2O5

4.12 Nguyên tử, nguyên tử khối

– Nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất, một hạt nhân ở trung tâm bao quanh bởi đám mây điện tích âm các electron.

– Nguyên tử khối là khối lượng của một nguyên tử.

– Phương pháp nguyên tử, nguyên tử khối khá đơn giản. Nó không quá khó đối với đa số học sinh Đối với phương pháp này, cân bằng nguyên tử, nguyên tử khối. Khi cân bằng, ta sẽ viết các đơn chất khí dưới dạng nguyên tử riêng biệt.

Ví dụ: P + O2 -> P2O5

P + O -> P2O5

Tạo thành 1 phân tử P2O5 ta cần 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O

Nhưng phân tử oxi bao giờ cũng gồm 2 nguyên tử, như vậy nếu lấy 5 phân tử oxi tức là số nguyên tử oxi tăng lên gấp 2 lần thì số nguyên tử P và số phân từ P2O5 cũng tăng lên gấp 2 lần. Điều này có nghĩa là 4 nguyên tử P và 2 phân từ P2O5

Do đó, ta có được phương trình: 4P + 5O2 -> 2P2O5

5. Bài tập về Phương trình Hóa học (xem đầy đủ ở file đầu trên)