Bài Tập Cân Bằng Phương Trình Hóa Học Và 5 Cách Cân Bằng Đơn Giản

Để cân bằng phương trình hóa học sẽ không còn là nỗi ám ảnh, Team Marathon Education đã tổng hợp 5 phương pháp cân bằng phương trình hóa học gửi đến các em. Các phương pháp này có cách thực hiện đơn giản, chính xác và có thể áp dụng cho nhiều dạng phương trình khác nhau. Các em hãy tham khảo ngay bài viết dưới đây nhé!

Cân bằng phương trình hóa học là gì?

Phương trình hóa học được dùng để biểu diễn một phản ứng hóa học. Theo định luật bảo toàn khối lượng, số nguyên tử của mỗi nguyên tố trước khi tham gia phản ứng sẽ bằng số nguyên tử sau khi tham gia phản ứng. Vì vậy, chúng ta cần phải cân bằng phương trình hóa học. Từ một phương trình hóa học đã được cân bằng, ta có thể nhận biết được số lượng các chất phản ứng, chất sản phẩm cũng như tỉ lệ về số nguyên tử, số phân tử giữa các chất.

Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng hóa trị tác dụng

Cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp hóa trị tác dụng (Nguồn: Internet)

Phương pháp hóa trị tác dụng được sử dụng để cân bằng phương trình hóa học dựa trên hóa trị của các nguyên tố trong chất tham gia và chất sản phẩm. Đây là phương pháp cơ bản nhất, có thể được sử dụng để cân bằng hầu hết các phương trình đơn giản. Các em hãy làm theo 4 bước sau:

Bước 1: Xác định hóa trị của từng nguyên tố và nhóm nguyên tử.

Bước 2: Tìm bội số chung nhỏ nhất các hóa trị này.

Bước 3: Tìm hệ số tương ứng.

Bước 4: Thay vào phương trình hoá học.

Ví dụ: Cân bằng phương trình hoá học sau

BaCl_2+Fe_2(SO_4)_3 \to BaSO_4\downarrow+FeCl_3

Bước 1: Xác định hóa trị tác dụng: Ba(II) – Cl(I) – Fe(III) – SO4(II)

Bước 2: Tìm bội số chung nhỏ nhất của hóa trị tác dụng: 6

Bước 3: Tìm hệ số tương ứng:

\footnotesize\frac{6}{1}=6\ ; \frac{6}{2}=3\ ; \frac{6}{3}=2\

Bước 4: Thay vào phương trình hoá học

3BaCl_2+Fe_2(SO_4)_3 \to 3BaSO_4\downarrow +\ 2FeCl_3

>>> Xem thêm: Lý Thuyết Bảng Hóa Trị Các Nguyên Tố Hóa Học Và Bài Ca Hóa Trị

Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng hệ số phân số

Các bước để cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp hệ số phân số:

Bước 1: Thay các hệ số vào phương trình hoá học sao cho thoả điều kiện số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở 2 vế phương trình bằng nhau, không phân biệt phân số hay số nguyên.

Bước 2: Khử mẫu số bằng cách nhân mẫu số chung ở tất cả các hệ số.

Ví dụ: Cân bằng phương trình:

P+O_2\xrightarrow{t^\circ} P_2O_5

Bước 1: Đặt hệ số để cân bằng:

2P+\frac{5}{2}O_2\xrightarrow{t^\circ}P_2O_5

Bước 2: Khử các phân số bằng cách nhân hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất:

2.2P+2.\frac{5}{2}O_2\xrightarrow{t^\circ}2.P_2O_5\\ 4P+5O_2\xrightarrow{t^\circ} 2P_2O_5

Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng đại số

Cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp đại số (Nguồn: Internet)

Phương pháp đại số thường được dùng để cân bằng những phương trình hóa học phức tạp mà không thể áp dụng được hai phương pháp đã được đề cập ở trên. Để thực hiện phương pháp này, các em làm theo 3 bước sau:

Bước 1: Đặt ẩn cho các hệ số.

Bước 2: Cân bằng và lập phương trình đại số dựa trên định luật bảo toàn khối lượng.

Bước 3: Chọn một nghiệm bất kỳ, sau đó suy ra các ẩn còn lại bằng cách giải hệ phương trình.

Ví dụ: Cân bằng phương trình hoá học:

Cu+HNO_3 \to Cu(NO_3)_2+NO\uparrow+H_2O

Bước 1: Đặt ẩn cho các hệ số.

Gọi a, b, c, d, e là các hệ số cần tìm:

aCu+bHNO_3 \to cCu(NO_3)_2+dNO\uparrow+\ eH_2O

+ Xét nguyên tử Cu: a = c (1)

+ Xét nguyên tử H: b = 2e (2)

+ Xét nguyên tử N: b = 2c + d (3)

+ Xét nguyên tử O: 3b = 6c + d + e (4)

Bước 2: Cân bằng và lập phương trình đại số dựa trên định luật bảo toàn khối lượng.

\begin{aligned} &\footnotesize \text{Ta có }e=\frac{b}{2}\ \text{từ phương trình (2) và }d=b-2c\ \text{từ phương trình (3)}\\ &\footnotesize \text{Thay các ẩn vào phương trình (4): }3b=6x+b-2c+\frac{b}{2}\\ &\footnotesize \text{Ta được phương trình: }b=\frac{8c}{3} \end{aligned}

Bước 3: Chọn một nghiệm bất kỳ, sau đó suy ra các ẩn còn lại bằng cách giải hệ phương trình.

Để ẩn b là số nguyên thì c phải chia hết cho 3. Thông thường, các em sẽ chọn nghiệm sao cho hệ số của phương trình hoá học là nhỏ nhất.

Chọn c = 3, từ đó tính ra: a = 3, b = 8, d = 2, e = 4.

3Cu+8HNO_3 \to 3Cu(NO_3)_2+2NO\uparrow+\ 4H_2O

Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng cân bằng electron

Phương pháp cân bằng electron thường được áp dụng cho các phản ứng oxi hóa – khử. Phương pháp được tạo ra dựa trên nguyên tắc: Tổng số electron mà chất khử cho phải bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận.

Các bước cân bằng phương trình bằng phương pháp cân bằng electron:

Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa.

Bước 2: Thăng bằng electron.

Bước 3: Đặt hệ số tìm được vào phản ứng và tìm ra các hệ số còn lại.

Ví dụ:

FeS+HNO_3 \to Fe(NO_3)_3+N_2O\uparrow+ \ H_2SO_4+H_2O

Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa.

Fe+2 –> Fe+3

S-2 –> S+6

N+5 –> N+1

Bước 2: Thăng bằng electron.

Fe+2 → Fe+3 + 1e

S-2 → S+6 + 8e

FeS → Fe+3 + S. + 9e

2N+5 + 8e → 2N+1

→ 8FeS và 9N2O

Bước 3: Đặt hệ số tìm được vào phản ứng và tìm ra các hệ số còn lại.

\small 8FeS+42HNO_3 \to 8Fe(NO_3)_3+9N_2O\uparrow+8H_2SO_4+13H_2O

Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng cân bằng ion – electron

Cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp cân bằng ion electron — Cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp cân bằng ion – electron (Nguồn: Internet)

Bản chất của phương pháp cân bằng ion – electron dựa trên sự cân bằng khối lượng và cân bằng điện tích giữa các chất tham gia phản ứng. Phương pháp này được sử dụng nhiều để cân bằng phương trình diễn ra trong môi trường axit, bazơ hoặc là nước. Các em thực hiện các bước như sau:

Bước 1: Xác định nguyên tố thay đổi số oxi hóa và viết các bán phản ứng oxi hóa – khử.

Bước 2: Cân bằng bán phản ứng.

Bước 3: Nhân hai phương trình với hệ số tương ứng để thăng bằng electron.

Bước 4: Viết phương trình ion đầy đủ bằng cách cộng gộp hai bán phản ứng.

Bước 5: Cân bằng phương trình hóa học dựa trên hệ số của phương trình ion.

Ví dụ: Cân bằng phương trình:

Cu+HNO_3 \to Cu(NO_3)_2+NO\uparrow+\ H_2O

Bước 1: Xác định nguyên tố thay đổi số oxi hóa và viết các bán phản ứng oxi hóa – khử.

Cu + H+ + NO3– → Cu2+ + 2NO3– + NO + H2O

Cu0 → Cu2+

NO → NO3–

Bước 2: Cân bằng bán phản ứng.

Cu → Cu2+ + 2e

NO3– + 4H+ + 3e → NO + 2H2O

Bước 3: Nhân hai phương trình với hệ số tương ứng để thăng bằng electron.

3 x Cu → Cu2+ + 2e

2 x NO3– + 4H+ + 3e → NO + 2H2O

Bước 4: Viết phương trình ion đầy đủ bằng cách cộng gộp hai bán phản ứng.

3Cu^++8H^++2NO_3^- \to 3Cu^{2+}+2NO\uparrow+4H_2O

Bước 5: Cân bằng phương trình hóa học dựa trên hệ số của phương trình ion.

3Cu+8HNO_3 \to 3Cu(NO_3)_2+2NO\uparrow+\ 4H_2O