Giải KHTN 8 Bài 3 (Cánh diều): Định luật bảo toàn khối lượng. Phương trình hóa học

Giải KHTN 8 Bài 3: Định luật bảo toàn khối lượng. Phương trình hóa học

Giải KHTN 8 trang 21

Mở đầu trang 21 Bài 3 KHTN 8: Quan sát hình 3.1:

Đặt hai cây nến trên đĩa cân, cân ở vị trí thăng bằng. Nếu đốt một cây nến, sau một thời gian, cân có còn thăng bằng không? Giải thích.

Trả lời:

Đặt hai cây nến trên đĩa cân, cân ở vị trí thăng bằng. Nếu đốt một cây nến, sau một thời gian, cân không còn thăng bằng. Do cây nến bị đốt đã ngắn lại và không còn nặng như ban đầu.

I. Định luật bảo toàn khối lượng

Thực hành 1 trang 21 KHTN 8:

Chuẩn bị:

● Dụng cụ: Cân điện tử, bình tam giác (loại 100 ml), ống hút nhỏ giọt, ống đong.

● Hoá chất: Dung dịch sodium sulfate (Na₂SO₄), dung dịch barium chloride (BaCl₂).

Tiến hành:

Bước 1: Đặt bình tam giác trong đó có chứa 10 ml dung dịch BaCl₂ trên đĩa cân điện tử và lấy đầy dung dịch Na₂SO₄ vào ống hút nhỏ giọt có bóp cao su đậy lên miệng bình (hình 3.2a). Ghi chỉ số khối lượng hiện trên mặt cân (kí hiệu là m_A).

Bước 2: Bóp nút cao su cho dung dịch Na₂SO₄ chảy xuống bình (hình 3.2b). Quan sát dấu hiệu của phản ứng xảy ra. Ghi chỉ số khối lượng hiện trên mặt cân (kí hiệu là m_B).

● Mô tả hiện tượng thí nghiệm, cho biết khối lượng m_A và m_B.

● So sánh m_A và m_B, từ đó rút ra nhận xét về tổng khối lượng của các chất trước và tổng khối lượng của các chất sau phản ứng.

Trả lời:

- Học sinh tiến hành thí nghiệm, ghi giá trị m_A và m_B. Hiện tượng thí nghiệm: Xuất hiện kết tủa trắng.

- Ta có m_A = m_B.

Nhận xét: tổng khối lượng của các chất trước phản ứng bằng tổng khối lượng của các chất sau phản ứng.

Giải KHTN 8 trang 22

Thực hành 2 trang 22 KHTN 8:

Chuẩn bị:

● Dụng cụ: Cân điện tử, bình tam giác (loại 100 ml), ống đong.

● Hoá chất: Bột sodium hydrogencarbonate (NaHCO₃), dung dịch giấm ăn (CH₃COOH).

Tiến hành:

Bước 1: Đặt bình tam giác có chứa 10 ml giấm ăn và một mẩu giấy có chứa một thì cafe bột NaHCO₃ trên đĩa cân điện tử. Ghi chỉ số khối lượng hiện trên mặt cân (kí hiệu là m_A).

Bước 2: Đổ bột NaHCO₃ vào bình tam giác, đặt lại mẩu giấy lên đĩa cân, ghi chỉ số khối lượng hiện trên mặt cân (kí hiệu là m_B).

● Mô tả hiện tượng thí nghiệm, cho biết khối lượng m_A và m_B.

● So sánh m_A và m_B. Giải thích.

Trả lời:

- Hiện tượng thí nghiệm: có khí thoát ra. Học sinh làm thí nghiệm và ghi lại giá trị m_A, m_B.

- So sánh: m_A > m_B. Giải thích:

Phản ứng hoá học xảy ra ở thí nghiệm 2 có thể được biểu diễn bằng sơ đồ ở dạng chữ như sau:

Acetic acid + Sodium hydrogencarbonate → Sodium acetate + Carbon dioxide + Nước

Vậy m_A > m_B do sau phản ứng có khí carbon dioxide thoát ra khỏi bình.

Giải KHTN 8 trang 23

Luyện tập 1 trang 23 KHTN 8: Tính khối lượng FeS tạo thành trong phản ứng của Fe và S, biết khối lượng của Fe và S đã tham gia phản ứng lần lượt là 7 gam và 4 gam.

Trả lời:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: Trong một phản ứng hoá học, tổng khối lượng của các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng cùa các chất tham gia phản ứng.

Vậy khối lượng FeS tạo thành = khối lượng Fe phản ứng + khối lượng S phản ứng = 7 + 4 = 11 gam.

Vận dụng 1 trang 23 KHTN 8: Trở lại thí nghiệm trong hoạt động mở đầu: Cân có còn giữ ở vị trí thăng bằng không? Giải thích.

Trả lời:

Cân không còn giữ ở trạng thái cân bằng. Do nến cháy sinh ra khí carbon dioxide và hơi nước làm cây nến ngắn dần so với ban đầu.

II. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

Vận dụng 2 trang 23 KHTN 8: Giải quyết tình huống:

a) Khi đốt cháy hoàn toàn một mẩu gỗ, ta thu được tro có khối lượng nhẹ hơn mẩu gỗ ban đầu. Theo em, sự thay đổi khối lượng này có mâu thuẫn với định luật bảo toàn khối lượng không?

b) Đề xuất các bước tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng định luật bảo toàn khối lượng trong tình huống trên.

Trả lời:

a) Sự thay đổi khối lượng này không có mâu thuẫn với định luật bảo toàn khối lượng.

Do sản phẩm thu được khi đốt cháy mẩu gỗ ngoài tro còn có carbon dioxide, hơi nước.

b) Đề xuất các bước tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng:

Chuẩn bị:

- Dụng cụ: Cân điện tử, bật lửa.

- Hoá chất: Bình chứa khí oxygen, 1 que đóm có độ dài ngắn hơn chiều cao của bình chứa khí oxygen.

Tiến hành:

- Bước 1: Đặt bình tam giác có chứa khí oxygen và que đóm trên đĩa cân điện tử. Ghi chỉ số khối lượng hiện lên mặt cân (kí hiệu là m_A).

- Bước 2: Đốt một đầu que đóm và cho nhanh vào bình chứa khí oxygen, sau đó đậy nút lại. Sau khi que đóm cháy hết hoặc dừng cháy, ghi chỉ số khối lượng hiện trên mặt cân (kí hiệu là m_B).

- Bước 3: So sánh m_A và m_B, rút ra kết luận.

Tìm hiểu thêm trang 23 KHTN 8: Tìm hiểu và viết một bài thuyết trình (khoảng 200 từ) về thân thế, sự nghiệp khoa học của hai nhà bác học Lô – mô – nô – xốp và La – voa – đi – ê.

Trả lời:

M.V. Lô – mô – nô − xốp sinh năm 1711 trong một gia đình sống bằng nghề chài lưới. Mãi tới năm 19 tuổi nhân một chuyến theo đoàn tàu buôn đến Mát – xcơ – va, Lô – mô – nô − xốp mới xin được vào học một trường giòng gọi là Viện Hàn lâm Xla − vơ Hy Lạp. Năm 1735 ông tốt nghiệp và được Viện gửi đến Pê – téc – bua tiếp tục học tập. Ngay năm sau 1736 ông lại được cử sang Đức nghiên cứu nghề luyện kim và khai mỏ. Năm 1741 ông trở về nước Nga với tư cách là một nhà tự nhiên học, nghiên cứu những vấn đề quan trọng nhất của vật lý và hoá học. Một số thành tựu tiêu biểu của Lô – mô – nô – xốp như xây dựng thành công thuyết hạt về cấu tạo các chất, phương pháp điều chế chất màu vô cơ và thuỷ tinh màu từ các nguyên liệu trong nước. Ngoài ra, ông còn sáng tạo ra “ngôn ngữ hoá học” Nga qua nghiên cứu phân tích các thành phần của các muối và các chất khoáng….

La – voa – đi – ê là nhà bác học Pháp, ông sinh ra ở Paris vào năm 1743 trong một gia đình trung lưu. Từ năm 1754 đến 1761, La – voa – đi – ê đã nghiên cứu về nhân văn và khoa học tại Đại học Ma – za – rin. Kết quả là sau này, ông được nhận vào Hội luật sư. Tuy nhiên, ông lại nghiêng về nghiên cứu khoa học, với những thành tựu đạt được ông đã được nhận vào Học viện Khoa học Paris vào năm 1768, ở tuổi 25 năm. Trong suốt quá trình nghiên cứu của mình La – voa – đi – ê đã có những phát kiến để đời như phát hiện vai trò của oxygen trong quá trình cháy và hô hấp, đồng thời xác định rằng nước là một hợp chất của hydrogen và oxygen. Ngoài ra ông còn là người đặt nền móng giúp chuyển đổi hóa học từ một ngành khoa học định tính thành một ngành khoa học định lượng…

Đặc biệt, hai nhà bác học Lô – mô – nô – xốp và La – voa – đi – ê đã tiến hành độc lập với nhau những thí nghiệm được cân đo chính xác, từ đó phát hiện ra định luật bảo toàn khối lượng.

III. Phương trình hoá học

Giải KHTN 8 trang 24

Câu hỏi 1 trang 24 KHTN 8: Dựa vào kiến thức đã học, cho biết tổng số nguyên tử của mỗi nguyên tố tham gia và tạo thành sản phẩm trong ví dụ bên cần phải tuân theo nguyên tắc như thế nào?

Trả lời:

Trong phản ứng hoá học, tổng số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong các chất tham gia phản ứng luôn bằng tổng số nguyên tử của nguyên tố đó trong các chất sản phẩm.

Câu hỏi 2 trang 24 KHTN 8: Cho biết số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong các chất tham gia phản ứng và các chất sản phẩm trong các ô trống trên hình 3.3.

• 
• Trả lời:
• 

Giải KHTN 8 trang 25

Luyện tập 2 trang 25 KHTN 8: Lập phương trình hoá học của phản ứng magnesium (Mg) tác dụng với oxygen (O₂) tạo thành magnesium oxide (MgO).

Trả lời:

Bước 1: Viết sơ đồ của phản ứng: Mg + O₂ − − − → MgO.

Bước 2: So sánh số nguyên tử của mỗi nguyên tố có trong phân tử các chất tham gia phản ứng và các chất sản phẩm:

Mg + O₂ − − − → MgO

Số nguyên tử: 1 2 1 1

Bước 3 + 4: Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố, viết phương trình hoá học:

2Mg + O₂ → 2MgO.

Luyện tập 3 trang 25 KHTN 8: Lập phương trình hoá học của phản ứng khi cho dung dịch sodium carbonate (Na₂CO₃) tác dụng với dung dịch calcium hydroxide (Ca(OH)₂) tạo thành calcium carbonate (CaCO₃) không tan (kết tủa) và sodium hydroxide (NaOH).

Trả lời:

Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng:

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ − − − → CaCO₃↓ + NaOH

Bước 2: So sánh số nguyên tử/ nhóm nguyên tử của mỗi nguyên tố/ chất trước và sau phản ứng.

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ − − − → CaCO₃↓ + NaOH

Số nguyên tử/ nhóm nguyên tử: 2 1 1 2 1 1 1 1

Bước 3: Cân bằng số nguyên tử/ nhóm nguyên tử:

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ − − − → CaCO₃↓ + 2NaOH

Số nguyên tử/ nhóm nguyên tử: 2 1 1 2 1 1 2 2

Bước 4: Kiểm tra và viết phương trình hoá học:

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + 2NaOH

Giải KHTN 8 trang 26

Luyện tập 4 trang 26 KHTN 8: Xét phương trình hoá học của phản ứng sau: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

a) Cho biết số nguyên tử, số phân tử của các chất tham gia phản ứng và các chất sản phẩm.

b) Cho biết tỉ lệ hệ số của các chất trong phương trình hoá học.

Trả lời:

a) Số nguyên tử Al : Số phân tử O₂ : Số phân tử Al₂O₃ = 4 : 3 : 2.

• b) Tỉ lệ hệ số của các chất trong phương trình hoá học = 4 : 3 : 2.

Vận dụng 3 trang 26 KHTN 8: Trong dạ dày người có một lượng hydrochloric acid (HCl) tương đối ổn định, có tác dụng trong tiêu hoá thức ăn. Nếu lượng acid này tăng lên quá mức cần thiết có thể gây ra đau dạ dày. Thuốc muối có thành phần chính là sodium hydrogencarbonate (NaHCO₃) giúp giảm bớt lượng acid dư thừa trong dạ dày theo phương trình hoá học:

NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂↑ ^*

Tìm hiểu và cho biết các thực phẩm có thể gây tăng lượng acid có trong dạ dày.

Trả lời:

Một số thực phẩm có thể gây tăng lượng acid có trong dạ dày:

- Đồ ăn chua: Quả chua như chanh, quất … và đồ ăn lên men như dưa muối, cà muối … là những thực phẩm có lượng acid cao, khi xuống đến dạ dày có thể làm tăng lượng acid có trong dạ dày.

- Nước uống có gas: Các loại nước uống có gas phổ biến như Pepsi và Coca – cola có giá trị pH khoảng 2,5 – 3,5, do đó chúng cũng làm tăng lượng acid có trong dạ dày.

- Đồ ăn giàu chất béo: Chất béo tồn tại lâu hơn trong dạ dày và khiến tăng tiết acid dạ dày liên tục trong suốt quá trình co bóp để tiêu hóa.

- Đồ ăn cay nóng: Đồ ăn cay nóng cũng được liệt vào danh sách những thực phẩm người bị đau dạ dày không nên ăn. Gia vị cay nóng có thể khiến cho dạ dày bị tổn thương, làm tình trạng dư thừa acid dạ dày càng trở nên trầm trọng.

Ngoài ra, bia, rượu và các đồ uống có cồn cũng góp phần làm tăng lượng acid có trong dạ dày.

Kiến thức trọng tâm KHTN 8 Bài 3: Định luật bảo toàn khối lượng. Phương trình hóa học

I. Định luật bảo toàn khối lượng

Định luật bảo toàn khối lượng được phát biểu như sau: Trong một phản ứng hoá học, tổng khối lượng của các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng.

Giải thích:

Trong phản ứng hoá học chỉ diễn ra sự thay đổi liên kết giữa các nguyên tử; số nguyên tử của mỗi nguyên tố trước và sau phản ứng không thay đổi, khối lượng nguyên tử không thay đổi. Vì vậy, tổng khối lượng của các chất được bảo toàn.

Xét phản ứng:

Barium chloride + Sodium sulfate → Barium sulfate + Sodium chloride

Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

m_{Barium chloride} + m_{Sodium sulfate} = m_{Barium sulfate} + m_{Sodium chloride}

Lưu ý: Với các phản ứng hoá học có tạo thành chất khí, khi tính khối lượng của các chất sản phẩm cần lưu ý tính cả khối lượng của chất khí bay ra.

II. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

1. Phương trình bảo toàn khối lượng

Giả sử có sơ đồ phản ứng hoá học của các chất:

A + B → C + D

Kí hiệu: m_A, m_B, m_C, m_D lần lượt là khối lượng của các chất đã tham gia và tạo thành sau phản ứng.

Phương trình bảo toàn khối lượng:

m_A + m_B = m_C + m_D

2. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

Nếu biết khối lượng của (n – 1) chất thì ta tính được khối lượng của chất còn lại (n là tổng số chất phản ứng và chất sản phẩm).

III. Phương trình hoá học

1. Phương trình hoá học là gì?

Phương trình hoá học là cách thức biểu diễn phản ứng hoá học bằng công thức hoá học của các chất tham gia phản ứng và các chất sản phẩm.

Ví dụ: Phương trình hoá học của phản ứng giữa khí hydrogen và khí oxygen:

2H₂ + O₂ → 2H₂O

2. Các bước lập phương trình hoá học

Việc lập phương trình hoá học có thể được tiến hành theo bốn bước. Sau đây chúng ta cùng xét ví dụ lập phương trình hoá học của phản ứng giữa khí hydrogen và khí oxygen để hình dung:

Bước 1: Viết sơ đồ của phản ứng gồm công thức hoá học của các chất phản ứng và chất sản phẩm.

H₂ + O₂→H₂O

Bước 2: So sánh số nguyên tử của mỗi nguyên tố có trong phân tử các chất tham gia phản ứng và các chất sản phẩm. Nếu có nguyên tố mà số nguyên tử không bằng nhau thì cần phải cân bằng.

H₂ + O₂→H₂O

Số nguyên tử:          2  2  2 1

Bước 3: Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố.

- Thêm hệ số 2 vào phân tử nước để cân bằng số nguyên tử O.

H₂ + O₂→2H₂O

Số nguyên tử:          2  2  4 2

- Thêm hệ số 2 vào phân tử H₂ để cân bằng số nguyên tử H.

2H₂ + O₂→2H₂O

Số nguyên tử:          4  2  4 2

Bước 4: Kiểm tra và viết phương trình hoá học.

2H₂ + O₂ → 2H₂O

*Lưu ý: Nếu trong các chất phản ứng và các chất sản phẩm có nhóm nguyên tử không thay đổi trước và sau phản ứng (ví dụ nhóm OH, SO₄…) thì coi cả nhóm nguyên tử đó như là một đơn vị để cân bằng.

3. Ý nghĩa của phương trình hoá học

Phương trình hoá học cho biết:

- Các chất phản ứng và các chất sản phẩm.

- Tỉ lệ về số nguyên tử hoặc số phân tử giữa các chất trong phản ứng. Tỉ lệ này bằng đúng tỉ lệ hệ số của mỗi chất trong phương trình hoá học.

Ví dụ: Xét phương trình hoá học: 2H₂ + O₂ → 2H₂O

Ta có:

Số phân tử H₂ : Số phân tử O₂ : Số phân tử nước = 2 : 1 : 2.

Tức là cứ 2 phân tử H₂ tác dụng với 1 phân tử O₂ tạo ra 2 phân tử H₂O.

Hoặc tỉ lệ theo từng cặp chất:

+ Cứ 2 phân tử H₂ tác dụng với 1 phân tử O₂.

+ Cứ 2 phân tử H₂ tham gia phản ứng tạo ra 2 phân tử H₂O.

+ Cứ 1 phân tử O₂ tham gia phản ứng tạo ra 2 phân tử H₂O.

Xem thêm lời giải bài tập Khoa học tự nhiên lớp 8 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 4: Mol và tỉ khối của chất khí

Bài 5: Tính theo phương trình hóa học

Bài 6: Nồng độ dung dịch

Bài 7: Tốc độ phản ứng và chất xúc tác

Bài tập Chủ đề 1