Đang tải... (xem toàn văn)
11 phương pháp thường được sử dụng để cân bằng các phương trình phản ứng hóa học. Mô tả chính xác cách làm và có những ví dụ cụ thể trong mỗi phương pháp. Đó là những phương pháp: Phương pháp nguyên tử nguyên tố, Phương pháp hóa trị tác dụng, Phương pháp dùng hệ số phân số, Phương pháp “chẵn – lẻ”, Phương pháp xuất phát từ nguyên tố chung nhất, Phương pháp cân bằng theo “nguyên tố tiêu biểu”, Phương pháp cân bằng theo trình tự kim loại – phi kim, Phương pháp cân bằng phản ứng cháy của chất hữu cơ, Phương pháp xuất phát từ bản chất hóa học của phản ứng, Phương pháp cân bằng electron, Phương pháp cân bằng đại số.
CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG PHẢN ỨNG HÓA HỌC Phương pháp nguyên tử nguyên tố: Đây phương pháp đơn giản Khi cân ta cố ý viết đơn chất khí (H 2, O2, C12, N2…) dạng nguyên tử riêng biệt lập luận qua số bước Ví dụ: Cân phản ứng: P + O2 Ta viết: P + O P2O5 P2O5 Để tạo thành phân tử P2O5 cần nguyên tử P nguyên tử O: 2P + 5O P2O5 Nhưng phân tử oxi gồm hai nguyên tử, lấy phân tử oxi tức số nguyên tử oxi tăng lên gấp số nguyên tử P số phân tử P 2O5 tăng lên gấp 2, tức nguyên tử P phân tử P2O5 Do đó: 4P + 5O2 2P2O5 Phương pháp hóa trị tác dụng: Hóa trị tác dụng hóa trị nhóm nguyên tử hay nguyên tử nguyên tố chất tham gia tạo thành PƯHH Áp dụng phương pháp cần tiến hành bước sau: + Xác định hóa trị tác dụng: II - I III - II II - II III - I BaCl2 +Fe2 ( SO4 ) → BaSO4 +FeCl3 Hóa trị tác dụng từ trái qua phải là: II – I – III – II – II – II – III – I Page Tìm bội số chung nhỏ hóa trị tác dụng: BSCNN(1, 2, 3) = + Lấy BSCNN chia cho hóa trị ta hệ số: 6/II = 3, 6/III = 2, 6/I = Thay vào phản ứng: 3BaCl2 + Fe2(SO4)3 3BaSO4 + 2FeCl3 Dùng phương pháp củng cố khái niệm hóa trị, cách tính hóa trị, nhớ hóa trị nguyên tố thường gặp Phương pháp dùng hệ số phân số: Đặt hệ số vào công thức chất tham gia phản ứng, không phân biệt số nguyên hay phân số cho số nguyên tử nguyên tố hai vế Sau khử mẫu số chung tất hệ số Ví dụ: P + O2 P2O5 + Đặt hệ số để cân bằng: 2P + 2O P2O5 + Nhân hệ số với mẫu số chung nhỏ để khử phân số Ở nhân 2x2P + 2x O 2P2O5 hay 4P + 5O2 2P2O5 Phương pháp “chẵn – lẻ”: Một phản ứng sau cân số nguyên tử nguyên tố vế trái số nguyên tử nguyên tố vế phải Vì số nguyên tử nguyên tố vế số chẵn số nguyên tử nguyên tố vế phải chẵn Nếu công thức số nguyên tử nguyên tố lẻ phải nhân đôi Ví dụ: FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2 Page Ở vế trái số nguyên tử O2 chẵn với hệ số Ở vế phải, SO2 oxi chẵn Fe2O3 oxi lẻ nên phải nhân đôi Từ cân tiếp hệ số lại 2Fe2O3 4FeS2 8SO2 11O2 Đó thứ tự suy hệ số chất Thay vào PTPƯ ta được: 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 Phương pháp xuất phát từ nguyên tố chung nhất: Chọn nguyên tố có mặt nhiều hợp chất phản ứng để bắt đầu cân hệ số phân tử Ví dụ: Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O Nguyên tố có mặt nhiều nguyên tố oxi, vế phải có nguyên tử, vế trái có Bội số chung nhỏ 24, hệ số HNO3 Ta có: 8HNO3 3Cu(NO3)2 24 = 4H2O + 2NO (Vì số nguyên tử N vế trái chẵn) 3Cu Vậy phản ứng cân là: 3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Phương pháp cân theo “nguyên tố tiêu biểu”: Nguyên tố tiêu biểu nguyên tố có đặc điểm sau: Page + Có mặt chất phản ứng + Liên quan gián tiếp đến nhiều chất phản ứng + Chưa thăng nguyên tử hai vế Phương pháp cân tiến hành qua ba bước: a Chọn nguyên tố tiêu biểu b Cân nguyên tố tiêu biểu c Cân nguyên tố khác theo nguyên tố Ví dụ: KMnO4 + HCl KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O a Chọn nguyên tố tiêu biểu: O b Cân nguyên tố tiêu biểu: KMnO4 4H2O c Cân nguyên tố khác: + Cân H: 4H2O 8HCl + Cân Cl: 8HCl KCl + MnCl2 + 5/2Cl2 Ta được: KMnO4 + 8HCl KCl + MnCl2 + Cl + 4H2O Sau nhân tất số với mẫu số chung ta có: 2KMnO4 + 16HCl 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O Page Phương pháp cân theo trình tự kim loại – phi kim: Theo phương pháp cân số nguyên tử kim loại, sau đến phi kim cuối H, sau đưa hệ số biết để cân nguyên tử O Ví dụ 1: NH3 + O2 NO + H2O Phản ứng kim loại, nguyên tử phi kim N cân Vậy ta cân H: 2NH3 3H2O (Tính BSCNN, sau lấy BSCNN chia cho số để hệ số) + Cân N: 2NH3 2NO + Cân O thay vào ta có: 2NH3 + 2O 2NO + 3H2O Cuối nhân hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất: Ví dụ 2: CuFeS2 + O2 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O CuO + Fe2O3 + SO2 Hoàn toàn tương tự Do nguyên tử Cu cân bằng, ta cân Fe, cân theo thứ tự Cu S O nhân đôi hệ số: 4CuFeS2 + 13O2 4CuO + 2Fe2O3 + 8SO2 Phương pháp cân phản ứng cháy chất hữu cơ: a Phản ứng cháy hidrocacbon: Nên cân theo trình tự sau: Page - Cân số nguyên tử H Lấy số nguyên tử H hidrocacbon chia cho 2, kết lẻ nhân đôi phân tử hidrocacbon, chẵn để nguyên - Cân số nguyên tử C - Cân số nguyên tử O b Phản ứng cháy hợp chất chứa O: Cân theo trình tự sau: - Cân số nguyên tử C - Cân số nguyên tử H - Cân số nguyên tử O cách tính số nguyên tử O vế phải trừ số nguyên tử O có hợp chất Kết thu đem chia đôi hệ số phân tử O Nếu hệ số lẻ nhân đôi vế PT để khử mẫu số Phương pháp xuất phát từ chất hóa học phản ứng: Phương pháp lập luận dựa vào chất phản ứng để cân Ví dụ: Fe2O3 + CO Fe + CO2 Theo phản ứng trên, CO bị oxi hóa thành CO kết hợp thêm oxi Trong phân tử Fe2O3 có nguyên tử oxi, đủ để biến phân tử CO thành phân tử CO Do ta cần đặt hệ số trước công thức CO CO2 sau đặt hệ số trước Fe: Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 10 Phương pháp cân electron: Đây phương pháp cân áp dụng cho phản ứng oxi hóa khử Bản chất phương trình dựa nguyên tắc: Trong phản ứng oxi hóa – khử, số electron chất khử nhường phải số electron chất oxi hóa thu Page Việc cân qua ba bước: a Xác định thay đổi số oxi hóa b Lập thăng electron c Đặt hệ số tìm vào phản ứng tính hệ số lại Ví dụ: Cân phản ứng: FeS + HNO3 a Xác định thay đổi số oxi hóa: Fe+2 Fe+3 S-2 S+6 N+5 N+1 b Lập thăng electron: Fe+2 S-2 FeS Fe+3 + 1e S+6 + 8e Fe+3 + S+6 + 9e 2N+5 + 8e 2N+1 Có 8FeS 9N2O Page Fe(NO3)3 + N2O + H2SO4 + H2O c Đặt hệ số tìm vào phản ứng tính hệ số lại: 8FeS + 42HNO3 8Fe(NO3)3 + 9N2O + 8H2SO4 + 13H2O Ví dụ 2: Phản ứng dung dịch bazo: NaCrO2 + Br2 + NaOH Na2CrO4 + NaBr CrO2- + 4OH- CrO42- + 2H2O + 3e Br2 2Br- + 2e Phương trình ion: x2 x3 2CrO2- + 8OH- + 3Br2 Phương trình phản ứng phân tử: 2CrO42- + 6Br- + 4H2O 2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O Ví dụ 3: Phản ứng dung dịch có H2O tham gia: KMnO4 + K2SO3 + H2O MnO4- + 3e + 2H2O SO32- + H2O MnO2 + K2SO4 MnO2 + 4OH- SO42- + 2H+ + 2e Phương trình ion: x2 x3 2MnO4- + H2O + 3SO32- 2MnO2 + 2OH- + 3SO42- Page Phương trình phản ứng phân tử: 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH 11 Phương pháp cân đại số: Dùng để xác định hệ số phân tử chất tham gia thu sau phản ứng hoá học, ta coi hệ số ẩn số kí hiệu chữ a, b, c, d… dựa vào mối tương quan nguyên tử nguyên tố theo định luật bảo toàn khối lượng để lập hệ phương trình bậc nhiều ẩn số Giải hệ phương trình chọn nghiệm số nguyên dương nhỏ ta xác định hệ số phân tử chất phương trình phản ứng hoá học Ví dụ: Cân phản ứng: Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O Kí hiệu hệ số phải tìm chữ a, b, c, d, e ghi vào phương trình ta thu được: aCu + bHNO3 cCu(NO3)2 + dNO + eH2O + Xét số nguyên tử Cu: a = c (1) + Xét số nguyên tử H: b = 2e (2) + Xét số nguyên tử N: b = 2c + d (3) + Xét số nguyên tử O: 3b = 6c + d + e (4) Ta hệ phương trình ẩn giải sau: b Rút e = từ phương trình (2) d = b – 2c từ phương trình (3) thay vào phương trình (4): b 3b = 6c + b – 2c + 8c b= Page Ta thấy để b nguyên c phải chia hết cho Trong trường hợp để hệ số phương trình hoá học nhỏ ta cần lấy c = Khi đó: a = 3, b = 8, d = 2, e = Vậy phương trình phản ứng có dạng: 3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Ở ví dụ phương trình hoá học có chất (Cu, HNO 3, Cu(NO3)2, NO, H2O) nguyên tố (Cu, H, N, O) lập hệ phương trình đại số để cân ta hệ phương trình với ẩn số Hay nói cách tổng quát, ta có n ẩn số n – phương trình Như lập hệ phương trình đại số để cân phương trình hoá học, có chất phương trình hoá học có nhiêu ẩn số có nguyên tố tạo nên hợp chất có nhiêu phương trình Nguồn: http://hoahocngaynay.com/vi/nghien-cuu-giang-day/hoa-hoc-nha-truong/762-11- phuong-phap-can-bang-phan-ung-hoa-hoc.html Page 10 ... vế PT để khử mẫu số Phương pháp xuất phát từ chất hóa học phản ứng: Phương pháp lập luận dựa vào chất phản ứng để cân Ví dụ: Fe2O3 + CO Fe + CO2 Theo phản ứng trên, CO bị oxi hóa thành CO kết hợp... Fe: Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 10 Phương pháp cân electron: Đây phương pháp cân áp dụng cho phản ứng oxi hóa khử Bản chất phương trình dựa nguyên tắc: Trong phản ứng oxi hóa – khử, số electron chất... nguyên tử Cu cân bằng, ta cân Fe, cân theo thứ tự Cu S O nhân đôi hệ số: 4CuFeS2 + 13O2 4CuO + 2Fe2O3 + 8SO2 Phương pháp cân phản ứng cháy chất hữu cơ: a Phản ứng cháy hidrocacbon: Nên cân theo