Giải KHTN 8 Bài 4 (Chân trời sáng tạo): Định luật bảo toàn khối lượng và phương trình hoá học

Giải KHTN 8 Bài 4: Định luật bảo toàn khối lượng và phương trình hoá học

Giải KHTN 8 trang 23

Mở đầu trang 23 KHTN 8: Khi hai chất phản ứng với nhau sẽ tạo thành chất mới do có sự hình thành liên kết mới giữa các nguyên tử trong phân tử. Sự biến đổi hoá học có làm khối lượng các chất bảo toàn không? Làm thế nào để biểu diễn phản ứng hoá học ngắn gọn và thuận tiện?

Trả lời:

- Khi một phản ứng hoá học xảy ra, tổng khối lượng các chất trước và sau phản ứng không thay đổi.

- Để thuận tiện cho việc trình bày ngắn gọn một phản ứng hoá học, người ta sử dụng các công thức hoá học biểu diễn cho các chất, gọi là phương trình hoá học.

1. Định luật bảo toàn khối lượng

Câu hỏi thảo luận 1 trang 23 KHTN 8: Nhận xét màu sắc của dung dịch BaCl₂ và dung dịch Na₂SO₄ ban đầu trong 2 cốc thuỷ tinh.

Trả lời:

Ban đầu cả dung dịch đều trong suốt, không có màu.

Câu hỏi thảo luận 2 trang 23 KHTN 8: Nêu hiện tượng sau khi rót cốc (1) vào cốc (2) và chỉ ra dấu hiệu có phản ứng hoá học xảy ra.

Trả lời:

Sau khi rót cốc (1) vào cốc (2):

+ Hiện tượng: có kết tủa trắng xuất hiện.

+ Dấu hiệu có phản ứng hoá học xảy ra: có kết tủa trắng xuất hiện.

Câu hỏi thảo luận 3 trang 23 KHTN 8: Em có nhận xét gì về tổng khối lượng của 2 cốc trước và sau phản ứng.

Trả lời:

Tổng khối lượng của 2 cốc trước và sau phản ứng không thay đổi.

Giải KHTN 8 trang 24

Luyện tập trang 24 KHTN 8: Giải thích vì sao trong một phản ứng hoá học, tổng khối lượng các chất được bảo toàn.

Trả lời:

Trong phản ứng hoá học diễn ra sự thay đổi liên kết giữa các nguyên tử còn số nguyên tử mỗi nguyên tố vẫn giữ nguyên và khối lượng của các nguyên tử không đổi, vì vậy tổng khối lượng các chất được bảo toàn.

2. Phương trình hoá học

Câu hỏi thảo luận 4 trang 24 KHTN 8: Phương trình hoá học biểu diễn gì? Gồm công thức hoá học của những chất nào?

Trả lời:

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

Giải KHTN 8 trang 25

Luyện tập trang 25 KHTN 8: Viết sơ đồ phản ứng của phản ứng giữa khí hydrogen và khí oxygen tạo ra nước.

Trả lời:

Sơ đồ phản ứng dạng chữ:

Khí hydrogen + khí oxygen → nước.

Câu hỏi thảo luận 5 trang 25 KHTN 8: Quan sát Hình 4.2, hãy cho biết phương trình nào đã được cân bằng. Vì sao?

Trả lời:

Phương trình được cân bằng là: H₂ + Cl₂ → 2HCl

Do số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế của phương trình là bằng nhau.

Giải KHTN 8 trang 26

Câu hỏi thảo luận 6 trang 26 KHTN 8: Quan sát sơ đồ phản ứng (*), hãy nhận xét số nguyên tử của nguyên tố P và O ở vế trái và vế phải. Số nguyên tử của nguyên tố nào lớn hơn?

Trả lời:

Sơ đồ phản ứng (*): P + O₂ → P₂O₅.

- Ở vế trái: P + O₂

+ Có 1 nguyên tử P và 2 nguyên tử O.

+ Số nguyên tử O lớn hơn.

- Ở vế phải: P₂O₅

+ Có 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O.

+ Số nguyên tử O lớn hơn

Câu hỏi thảo luận 7 trang 26 KHTN 8: Để cân bằng, bắt đầu cân bằng từ nguyên tố nào trước?

Trả lời:

Để cân bằng, bắt đầu cân bằng từ nguyên tố O trước.

Câu hỏi thảo luận 8 trang 26 KHTN 8: Làm thế nào để cho số nguyên tử của nguyên tố O ở 2 vế bằng nhau?

Trả lời:

Ta làm chẵn số nguyên tử O vế phải bằng cách đặt hệ số 2 trước P₂O₅:

P + O₂ → 2P₂O₅.

Để số nguyên tử O vế trái bằng với vế phải, ta thêm hệ số 5:

P + 5O₂ → 2P₂O₅.

Câu hỏi thảo luận 9 trang 26 KHTN 8: Phương trình hoá học cho biết những thông tin gì?

Trả lời:

Phương trình hoá học cho biết tỉ lệ về số nguyên tử hoặc số phân tử giữa các chất trong phản ứng.

Luyện tập trang 26 KHTN 8: Lập phương trình hoá học và cho biết tỉ lệ số nguyên tử và số phân tử của các chất trong mỗi sơ đồ phản ứng sau:

a) Na + O₂ → Na₂O

b) Na₂CO₃ + Ba(OH)₂ → NaOH + BaCO₃

c) Fe + O₂ → Fe₃O₄

Trả lời:

a) Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng:

Na + O₂ → Na₂O

Bước 2: Làm chẵn số nguyên tử O vế phải bằng cách đặt hệ số 2 trước Na₂O.

Na + O₂ → 2Na₂O

Số nguyên tử Na vế trái và phải chưa bằng nhau, ta đặt hệ số 4 trước Na.

4Na + O₂ → 2Na₂O

Bước 3: Viết phương trình hoá học hoàn chỉnh:

4Na + O₂ → 2Na₂O

Tỉ lệ: 4 nguyên tử Na : 1 phân tử O₂ : 2 phân tử Na₂O.

Hay cứ 4 nguyên tử Na tác dụng với 1 phân tử O₂ tạo ra 2 phân tử Na₂O.

b) Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng

Na₂CO₃ + Ba(OH)₂ → NaOH + BaCO₃

Bước 2: Số nhóm (OH) ở vế phải và vế trái chưa bằng nhau, ta đặt hệ số 2 trước NaOH.

Na₂CO₃ + Ba(OH)₂ → 2NaOH + BaCO₃

Bước 3: Viết phương trình hoá học hoàn chỉnh:

Na₂CO₃ + Ba(OH)₂ → 2NaOH + BaCO₃

Tỉ lệ: 1 phân tử Na₂CO₃ : 1 phân tử Ba(OH)₂ : 2 phân tử NaOH : 1 phân tử BaCO₃.

Hay cứ 1 phân tử Na₂CO₃ tác dụng với 1 phân tử Ba(OH)₂ tạo ra 2 phân tử NaOH và 1 phân tử BaCO₃.

c) Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng:

Fe + O₂ → Fe₃O₄

Bước 2: Số nguyên tử O ở vế phải và vế trái chưa bằng nhau, ta thêm hệ số 2 vào O₂:

Fe + 2O₂ → Fe₃O₄

Số nguyên tử Fe ở vế trái và vế phải chưa bằng nhau, ta thêm hệ số 3 vào Fe:

3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄

Bước 3: Viết phương trình hoá học hoàn chỉnh:

3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄

Tỉ lệ: 3 nguyên tử Fe : 2 phân tử O₂ : 1 phân tử Fe₃O₄.

Hay cứ 3 nguyên tử Fe tác dụng với 2 phân tử O₂ được 1 phân tử Fe₃O₄.

Vận dụng trang 26 KHTN 8: Kim loại nhôm (Al) với ưu điểm là nhẹ, dẻo, dẫn nhiệt tốt và dễ dàng phản ứng với oxygen (O₂) tạo lớp màng oxide mỏng (Al₂O₃) bao phủ bên ngoài giúp cho kim loại nhôm được bảo vệ vững chắc trong không khí. Em hãy lập phương trình hoá học biểu diễn phản ứng hoá học giữa kim loại nhôm với khí oxygen và giải thích tại sao người ta thường dùng nhôm để chế tạo đồ dùng và dụng cụ nhà bếp.

Trả lời:

Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng:

Al + O₂ → Al₂O₃

Bước 2: Ta làm chẵn số nguyên tử O vế phải bằng cách thêm 2 vào Al₂O₃:

Al + O₂ → 2Al₂O₃

Để số nguyên tử O vế trái bằng vế phải, ta thêm hệ số 3 vào O₂:

Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Số nguyên tử Al vế trái chưa bằng vế phải, ta thêm hệ số 4 vào Al:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Bước 3: Viết phương trình hoá học hoàn chỉnh:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Người ta thường dùng nhôm để chế tạo đồ dùng và dụng cụ nhà bếp do nhôm bền, nhẹ, dẫn nhiệt tốt.

Kiến thức trọng tâm KHTN 8 Bài 4: Định luật bảo toàn khối lượng và phương trình hoá học

I. Định luật bảo toàn khối lượng

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, diễn ra sự thay đổi liên kết giữa các nguyên tử, còn số nguyên tử của mỗi nguyên tố vẫn giữ nguyên và khối lượng của các nguyên tử không đổi, vì vậy tổng khối lượng các chất được bảo toàn.

II. Phương trình hoá học

1. Tìm hiểu phương trình hoá học

Sơ đồ tổng quát của một phản ứng:

Chất phản ứng → Sản phẩm

Để thuận tiện cho việc trình bày ngắn gọn một phản ứng hoá học, người ta sử dụng các công thức hoá học biểu diễn cho các chất, gọi là phương trình hoá học.

Khi chuyển từ sơ đồ phản ứng thành phương trình hoá học, ta cần chú ý:

+ Viết đúng công thức hoá học cho tất cả các chất.

+ Sắp xếp theo đúng vị trí công thức hoá học của chất phản ứng và sản phẩm.

+ Liên kết các công thức hoá học bằng dấu + và kí hiệu → để được một phương trình hoá học hoàn chỉnh.

Ví dụ:

Phản ứng hoá học giữa đinh sắt (iron, Fe) và dung dịch sulfuric acid (H₂SO₄) tạo ra iron(II) sulfate (FeSO₄) và khí hydrogen (H₂).

Ta biểu diễn thành sơ đồ phản ứng dạng chữ như sau:

Iron + Sulfuric acid → Iron(II) sulfate + Hydrogen

Thay tên các chất bằng công thức hoá học, được sơ đồ phản ứng:

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

2. Các bước lập phương trình hoá học

Một phương trình hoá học được xem là cân bằng khi nó thoả mãn định luật bảo toàn khối lượng, tức là số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế phương trình phải bằng nhau.

Để lập phương trình hoá học hay còn gọi là cân bằng số nguyên tử của các chất trong phản ứng, ta tiến hành theo 3 bước:

Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng.

Bước 2: Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố.

Bước 3: Viết phương trình hoá học hoàn chỉnh.

Lưu ý:

+ Không được thay đổi chỉ số trong những công thức hoá học đã viết đúng. Ví dụ không thay 5O₂ thành 10O.

+ Nếu trong công thức hoá học có nhóm nguyên tử (ví dụ nhóm (OH), nhóm (SO₄), …) ta xem cả nhóm như một đơn vị để cân bằng.

3. Ý nghĩa của phương trình hoá học

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

Xem thêm lời giải bài tập Khoa học tự nhiên lớp 8 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 5: Mol và tỉ khối của chất khí

Bài 6: Tính theo phương trình hoá học

Bài 7: Nồng độ dung dịch

Bài 8: Tốc độ phản ứng và chất xúc tác

Ôn tập chương 1