Rèn luyện kỹ năng viết và cân bằng phương trình phản ứng

Bài tập hóa học là một trong những nguồn để hình thành kiến thức kỹ năng mới cho học sinh. Bài tập hóa học là phương tiện hữu hiệu để rèn luyện và phát triển tư duy cho học sinh. Bài tập hóa học cũng là công cụ để kiểm tra kiến thức, kỹ năng của học sinh. Thông qua giải bài tập hóa học giúp học sinh rèn luyện, củng cố về kiến thức hóa học.

Để hình thành kỹ năng giải bài tập hóa học, ta phải xét sự hình thành từng hệ thống kỹ năng mà nội dung chương trình đã đề ra. Nếu tính theo đơn vị kiến thức thì có rất nhiều dạng bài tập nhưng dạng bài tập nào cũng đòi hỏi có kiến thức, kỹ năng cơ bản mới giải được. Một trong những kiến thức, kỹ năng đó là phải lập được phương trình hóa học, vì đa số bài tập hóa học được tính theo phương trình hóa học. Như vậy để giải được bài tập hóa học ta phải lập được phương trình hóa học đúng và chính xác.

Để giải quyết vấn đề đặt ra, yêu cầu phải hiểu các khái niệm như phương trình hóa học là gì? Phản ứng hóa học là gì? Chất bị biến đổi gọi là gì? Phương trình hóa học được ghi như thế nào?

Phương trình hóa học

Phương trình hóa học là sự biểu diễn những phản ứng hóa học bằng công thức hóa học.

Hai vế của phương trình hóa học không có nghĩa là đồng nhất như ở phương trình toán học mà là sự biến đổi từ chất này thành chất khác tức là chất ở vế trái mất đi và chất ở vế phải sinh ra. Vì vậy không được đổi chỗ hai vế của phương trình hóa học, không được thêm bớt một chất nào đó.

Ý nghĩa của phương trình hóa học:

– Phương trình hóa học biểu diễn ngắn gọn phản ứng hóa học, cho biết những chất tham gia và sản phẩm trong phản ứng đó.

– Phương trình hóa học cho biết tỉ lệ về số nguyên tử, phân tử của các chất trong phản ứng.

Ví dụ: Kẽm phản ứng với axit clohiđric tạo thành muối kẽm clorua và hiđro.

Chất tham gia ở đây là kẽm và axit clohiđric.

Chất tạo thành ở đây là muối kẽm clorua và khí hiđro.

Ta có phương trình hóa học: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑

Các yêu cầu để viết được phương trình hóa học:

– Để viết được một phương trình hóa học đòi hỏi phải có những kiến thức sau:

+ Công thức của các chất tham gia cũng như các sản phẩm phải viết như thế nào cho đúng.

+ Các chất đó thuộc đơn chất hay hợp chất.

+ Công thức của đơn chất hay hợp chất viết như thế nào.

– Để thực hiện được các vấn đề trên, học sinh cần phải luyện tập viết đúng kí hiệu hóa học của các nguyên tố, công thức của đơn chất, hợp chất.

– Để hình thành kỹ năng viết đúng kí hiệu hóa học, ngay từ những bài đầu học về nguyên tố hóa học, kí hiệu hóa học, giáo viên yêu cầu học sinh tập nghe, nhìn, viết, đọc. Học nhìn giáo viên viết kí hiệu và luyện tập chứ không phải viết một cách tuỳ tiện.

– Để hình thành kỹ năng sử dụng công thức hóa học cần lưu ý:

+ Viết đúng công thức hóa học khi biết số nguyên tử của mỗi nguyên tố tạo nên một phân tử chất. Mà muốn viết đúng công thức hóa học của hợp chất phải thuộc hoá trị.

+ Học thuộc hoá trị, viết đúng kí hiệu hóa học thì sẽ lập được sơ đồ phản ứng hóa học.

Việc lập sơ đồ phản ứng hóa học chỉ là bước đầu. Muốn giải được bài tập hóa học ta cần phải có một phương trình hóa học đúng, chính xác.

Như vậy đòi hỏi phải thuộc tính chất hóa học của một số chất tiêu biểu (muối, axit, bazơ …) và phải biết cân bằng phản ứng hóa học.

Cân bằng phương trình hóa học

Phương pháp cân bằng phương trình hóa học đơn giản

Bắt đầu từ những nguyên tố mà số nguyên tử có nhiều và không bằng nhau.
Trường hợp số nguyên tử ở vế này là số chẵn và ở vế kia là số lẻ thì trước hết phải làm chẵn số nguyên tử cho chất mà có số nguyên tử lẻ, rồi tiếp tục đặt hệ số cho phân tử chứa số nguyên tử chẵn ở vế còn lại sao cho số nguyên tử ở 2 vế bằng nhau. Cần lưu ý trong quá trình cân bằng không được thay đổi các chỉ số nguyên tử trong các công thức hóa học. Không được viết 2O, 3N, 4H … vì các khí này ở dạng phân tử.

Nếu sản phẩm không tan ta viết kèm theo dấu mũi tên xuống, đặt cạnh công thức hóa học của chất đó. Nếu là chất khí đặt dấu mũi tên quay lên. Nếu phản ứng cần điều kiện thì ghi điều kiện ở trên mũi tên.

Ví dụ : P + O2 → P2O5

Ta thấy số nguyên tử oxi có nhiều và không bằng nhau, một vế có số lẻ là 5 nên:

Bước 1: Làm chẵn số nguyên tử O.

Đặt hệ số 2 trước P2O5, như vậy số nguyên tử oxi ở vế phải là 10.

Đặt hệ số 5 trước O2 ở vế trái.

P + 5O2 → 2P2O5

Bước 2: Cân bằng các nguyên tử còn lại.

4P + 5O2 → 2P2O5

Trong trường hợp phân tử có 3 loại nguyên tố thì thường số nguyên tử của 2 loại nguyên tố kết hợp với nhau thành một nhóm nguyên tử, ta xem cả nhóm tương đương với một nguyên tố.

Ví dụ : Al + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2

Ta xem nhóm SO4 tương đương như một nguyên tố.

Ta thấy nhóm SO4 có nhiều nhất và không bằng nhau ở 2 vế. Nên ta đặt hệ số 3 trước H2SO4 sau đó cân bằng số nguyên tử H và cuối cùng là nguyên tử nhôm.

2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2

Ví dụ : NaOH + Fe2(SO4)3 → Fe(OH)3 + Na2SO4

Ta thấy số nguyên tử Na ở vế trái là một, Fe là 2 và ở vế phải Na là 2 và Fe là một, nên ta làm chẵn số nguyên tử Na và Fe trước.

2NaOH + Fe2(SO4)3 → 2Fe(OH)3 + Na2SO4

Tiếp đó cân bằng nhóm -OH vì một bên là 2, một bên là 6, cho nên ta đặt hệ số 3 trước NaOH.

2.3NaOH + Fe2(SO4)3 → 2Fe(OH)3 + Na2SO4

Tiếp đó cân bằng số nguyên tử Na vì một bên 6, một bên 2, cho nên đặt 3 trước Na2SO4.

6NaOH + Fe2(SO4)3 → 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4

Như vậy muốn luyện tập cho các em biết cách lập phương trình hóa học ta phải luyện cho các em từ phương trình đơn giản đến phức tạp.

Đó là phương pháp cân bằng cho những phương trình hóa học đơn giản, có thể tính nhẩm để tìm ra hệ số phản ứng. Còn đối với những phản ứng oxi hóa – khử phức tạp, ít sử dụng, hệ số lớn thì học sinh không thể cân bằng bằng cách tính nhẩm mà phải có phương pháp nhất định. Để cân bằng một phản ứng oxi hóa – khử thì phương pháp được sử dụng đặc trưng nhất là phương pháp thăng bằng electron.

Phương pháp thăng bằng electron

Phạm vi áp dụng: Áp dụng cho những phản ứng oxi hóa – khử.

Nguyên tắc: Tổng số electron do chất khử nhường phải bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận.

Các bước cân bằng:

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong phản ứng để tìm chất oxi hóa và chất khử.

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình.

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hóa và chất khử sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron do chất oxi hóa nhận.

Bước 4: Đặt các hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng. Từ đó cân bằng nguyên tố không thay đổi số oxi hoá (thường theo thứ tự: kim loại (ion dương), gốc axit (ion âm), môi trường (axit, bazơ, nước).

Bước 5: Kiểm soát số nguyên tử oxi ở 2 vế (phải bằng nhau).

Ví dụ: Fe + H2SO4 đặc, nóng → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

Để rèn kỹ năng viết và cân bằng phương trình phản ứng giáo viên có thể đưa ra một số bài tập như: bổ túc chuỗi phản ứng, viết phương trình phản ứng, chứng minh tính chất của các chất, thực hiện chuỗi biến hóa …