Cách cân bằng phương trình hóa học lớp 8

Cách cân bằng phương trình hóa học lớp 8

1. Lý thuyết về cân bằng phương trình hóa học

1.1. Khái niệm về cân bằng phương trình

Phương trình hóa học là một phương pháp biểu diễn các phản ứng hóa học dưới dạng các công thức hóa học. Nó thể hiện mối quan hệ giữa các chất tham gia phản ứng và các chất sản phẩm thông qua các ký hiệu hóa học, chỉ ra số lượng các phân tử hoặc nguyên tử của mỗi chất tham gia và sản phẩm. Phương trình hóa học bao gồm hai phần chính:

Phần bên trái: Đại diện cho các chất tham gia phản ứng, còn được gọi là "khởi đầu" của phản ứng. Các chất này nằm bên trái dấu mũi tên trong phương trình.

Phần bên phải: Đại diện cho các chất sản phẩm của phản ứng, còn được gọi là "kết thúc" của phản ứng. Các chất này nằm bên phải dấu mũi tên trong phương trình.

Cân bằng phương trình hóa học là quá trình điều chỉnh các hệ số phía trước các chất tham gia và sản phẩm trong một phản ứng hóa học để đảm bảo bằng nhau số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố và tổng số điện tích của các ion trong phản ứng trước và sau khi phản ứng diễn ra.

Ví dụ: Phản ứng oxi-hoá khử đơn giản giữa hydrogen (${\mathrm{H}}_2$) và oxygen (${\mathrm{O}}_2$) để tạo nước (${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$) có thể được biểu diễn bằng phương trình hóa học sau:

Chưa cân bằng: ${\mathrm{H}}_2+ {\mathrm{O}}_2 \to {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Khi đã cân bằng: $2{\mathrm{H}}_2+ {\mathrm{O}}_2 \to 2 {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Ở phía trước mỗi chất, ta có các hệ số cân bằng là 2 và 1, lần lượt là số lượng chất tham gia và sản phẩm. Sau khi phản ứng xảy ra, tổng số lượng nguyên tử và điện tích của các nguyên tố trong phản ứng phải bằng nhau.

1.2. Các cách cơ bản để cân bằng phương trình

Cách 1: Phương pháp cân bằng tĩnh (hoặc cân bằng bằng nguyên tố): Đây là phương pháp cân bằng phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi. Trong phương pháp này, bạn cân bằng số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phương trình hóa học. Bạn bắt đầu bằng việc đếm số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong các chất tham gia và sản phẩm. Sau đó, bạn điều chỉnh các hệ số trước các chất tham gia và sản phẩm sao cho số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trên cả hai bên phương trình bằng nhau.

Cách 2: Phương pháp cân bằng nguyên tố (hay còn gọi là phương pháp ion điện tử) là một phương pháp tiến hành cân bằng các phương trình hóa học bằng cách xác định số điện tử tham gia trong quá trình phản ứng. Phương pháp này dựa trên việc cân bằng số lượng điện tử mà các nguyên tử tham gia trao đổi hoặc chia sẻ trong quá trình phản ứng hóa học. Đây được coi là một phương pháp mạnh mẽ và linh hoạt để cân bằng các phản ứng hóa học, đặc biệt là đối với các phản ứng oxi-hoá khử và các phản ứng phức tạp.

Cách 3: Phương pháp cân bằng chẵn lẻ là một phương pháp tiện lợi và hiệu quả để cân bằng các phương trình hóa học, đặc biệt là đối với các phản ứng trung tâm và các phản ứng oxi-hoá khử. Phương pháp này dựa trên việc cân bằng số lượng nguyên tử của các nguyên tố lẻ (không cân bằng) trước khi cân bằng các nguyên tố chẵn (đã cân bằng). Phương pháp cân bằng bằng chẵn lẻ giúp giải quyết một số phương trình phức tạp và có thể dễ dàng áp dụng vào các phản ứng hóa học. Tuy nhiên, khi đối mặt với các phản ứng phức tạp hơn, có thể cần sử dụng các phương pháp cân bằng khác nhau để đạt được kết quả chính xác.

1.3. Ý nghĩa của việc cân bằng phương trình

Bảo toàn khối lượng: Cân bằng phương trình hóa học đảm bảo rằng tổng khối lượng của các chất tham gia và sản phẩm sau phản ứng là bằng nhau, khối lượng của các chất sẽ không thay đổi trong quá trình phản ứng hóa học.

Bảo toàn nguyên tử: Các nguyên tố trong các chất tham gia phản ứng và sản phẩm sau phản ứng không bị mất đi hay tạo thêm. Tổng số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trước và sau phản ứng là như nhau.

Bảo toàn điện tích: Việc cân bằng tổng số điện tích dương của các cation và số điện tích âm của các anion trong các chất tham gia và sản phẩm sau phản ứng là bằng nhau. Điều này bảo đảm tính điện trị của các chất không thay đổi.

Xác định lượng chất tham gia và sản phẩm: Cân bằng phương trình hóa học cho phép xác định tỷ lệ số mol giữa các chất tham gia và sản phẩm trong quá trình phản ứng. Điều này rất quan trọng trong việc tính toán và dự đoán hiệu suất và hiệu quả của các quá trình hóa học trong thực tế.

Tóm lại, cân bằng phương trình hóa học là một kỹ năng cơ bản và quan trọng trong hóa học. Nó giúp ta hiểu rõ hơn về sự tương tác giữa các chất và các phản ứng hóa học diễn ra như thế nào. Việc cân bằng phương trình hóa học cũng giúp ta đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của các phản ứng trong nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn.

2. Các bước cơ bản để cân bằng một phương trình hóa học

Bước 1. Viết sơ đồ phản ứng: Bắt đầu bằng việc ghi lại công thức hóa học của các chất tham gia và sản phẩm.

Bước 2. Đặt hệ số: Đặt hệ số thích hợp trước các công thức hóa học để số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai bên phương trình là như nhau.

Bước 3. Kiểm tra cân bằng: Sau khi đặt hệ số, kiểm tra lại để đảm bảo rằng số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau.

Bước 4. Điều chỉnh nếu cần: Nếu số lượng nguyên tử của một số nguyên tố chưa cân bằng, điều chỉnh hệ số của các chất tham gia và sản phẩm cho đến khi cân bằng.

Bước 5. Xác nhận phương trình đã cân bằng: Kiểm tra lại toàn bộ phương trình sau khi điều chỉnh để chắc chắn rằng phương trình đã hoàn toàn cân bằng.

* Một số lưu ý khi cân bằng phương trình hóa học:

• Luôn bắt đầu với nguyên tố xuất hiện ít lần nhất trong phương trình.
• Tránh thay đổi chỉ số của các công thức hóa học khi điều chỉnh hệ số.
• Nếu sử dụng phân số trong hệ số, nhân toàn bộ phương trình với mẫu số chung nhỏ nhất để đơn giản hóa hệ số.

3. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Phản ứng giữa MgCl₂ và KOH

Phương trình phản ứng ban đầu: ${\text{MgCl}}_2+\text{KOH}\to {\text{Mg(OH)}}_2+\text{KCl}$

Để cân bằng phương trình, chúng ta cần đặt hệ số thích hợp cho KOH và KCl là 2:

${\text{MgCl}}_2+2\text{KOH}\to {\text{Mg(OH)}}_2+2\text{KCl}$

Ví dụ 2: Phản ứng giữa Fe₂O₃ và sulfuric acid

Phương trình chưa cân bằng: ${\text{Fe}}_2{\text{O}}_3+{\text{H}}_2{\text{SO}}_4\to {\text{Fe}}_2({\text{SO}}_4{)}_3+{\text{H}}_2\text{O}$

Cân bằng phương trình bằng cách thêm hệ số 3 cho ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ và ${\text{H}}_2\text{O}$:

${\text{Fe}}_2{\text{O}}_3+3{\text{H}}_2{\text{SO}}_4\to {\text{Fe}}_2({\text{SO}}_4{)}_3+3{\text{H}}_2\text{O}$

Ví dụ 3: Phản ứng giữa Cu(OH)₂ và HCl

Phương trình chưa cân bằng: ${\text{Cu(OH)}}_2+\text{HCl}\to {\text{CuCl}}_2+{\text{H}}_2\text{O}$

Đặt hệ số 2 cho HCl và ${\text{H}}_2\text{O}$ để cân bằng số nguyên tử hydrogen và chlorine:

${\text{Cu(OH)}}_2+2\text{HCl}\to {\text{CuCl}}_2+2{\text{H}}_2\text{O}$

3. Bài tập vận dụng

Dạng 1: 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

Dạng 2. Lập sơ đồ nguyên tử và cho biết số phân tử mỗi chất sau phản ứng hóa học

Cho 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

Lập phương trình hóa học và cho biết tỉ lệ số nguyên tử, số phân tử của các chất trong mỗi phản ứng

Lời giải: Đề bài khá khó hiểu, tuy nhiên cứ cân bằng phương trình hóa học thì mọi hướng đây sẽ rõ. Bài này đơn giản nên nhìn vào là có thể cân bằng được ngay nhé:

a) 4Na + O₂ → 2Na₂O

Tỉ lệ: số nguyên tử Na: số phân tử O₂: số phân tử Na₂O = 4 : 1 : 2. (Oxygen không được để nguyên tố mà phải để ở dạng phân tử tương tự như hydrogen)

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. (lý giải tương tự câu a), Oxygen phải để ở dạng phân tử)

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. (phương trình này chưa có điều kiện xúc tác nên phản ứng sẽ khó xảy ra hoặc xảy ra nhưng thời gian là khá lâu)

Dạng 3: Cân bằng PTHH hợp chất hữu cơ tổng quát

1) C_nH_2n + O₂ → CO₂ + H₂O

2) C_nH_{2n + 2} + O₂ → CO₂ + H₂O

3) C_nH_{2n - 2} + O₂ → CO₂ + H₂O

4) C_nH_{2n - 6} + O₂ → CO₂ + H₂O

5) C_nH_{2n + 2}O + O₂ → CO₂ + H₂O

Đáp án

Dạng 4. Chọn hệ số và công thức hóa học phù hợp điền vào dấu hỏi chấm trong phương trình hóa học

a) Al₂O₃ + ? → ?AlCl₃ + ?H₂O

b) H₃PO₄ + ?KOH → K₃PO₄ +?

c) ?NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + ?

d) Mg + ?HCl → ? +?H₂

e) ? H₂ + O₂ → ?

f) P₂O₅ +? → ?H₃PO₄

g) CaO + ?HCl → CaCl₂ + H₂O

h) CuSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + ?

Đáp án

a) Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ +3H₂O

b) H₃PO₄ + 3KOH → K₃PO₄ + 3H₂O

c) 2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

d) Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

e) 2H₂ + O₂ → 2H₂O

f) P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

g) CaO + 2HCl → CaCl₂ + H₂O

h) CuSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + CuCl₂

Dạng 5. Cân bằng các phương trình hóa học sau chứa ẩn

1) FexOy + H₂ → Fe + H₂O

2) FexOy + HCl → FeCl_2y/x + H₂O

3) FexOy + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)_2y/x + H₂O

4) M + H₂SO₄ → M₂(SO₄)_n + SO₂ + H₂O

5) M + HNO₃ → M(NO₃)_n + NO + H₂O

6) FexOy + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)_2y/x + SO₂ + H₂O

Đáp án

1) Fe_xO_y + yH₂ → xFe + yH₂O

2) Fe_xO_y + 2yHCl → xFeCl₂y/x + yH₂O

(3) 2Fe_xO_y+2yH₂SO₄ → xFe₂(SO₄)2y/x + 2yH₂O

4) 2M + 2nH₂SO₄ → M₂(SO₄)_n + nSO₂ +2nH₂O

5) M + 2nHNO₃ → M(NO₃)n + 2nNO + H₂O

Ghi chú đặc biệt: Phân tử không bao giờ chia đôi, do đó dù cân bằng theo phương pháp nào thì vẫn phải đảm bảo một kết quả đó là các hệ số là những số nguyên.

Xem thêm các bài viết liên quan hay, chi tiết khác:

Bài tập về Phương trình hóa học lớp 8 có lời giải

Lý thuyết Phương trình hóa học - Hóa học 8