Ẩn sau những phản ứng hóa học là quá trình cân bằng phương trình, một bước không thể thiếu để giải quyết các bài toán có liên quan đến hóa học. Tuy nhiên, việc cân bằng phương trình hóa học thường khiến nhiều học sinh cảm thấy khó khăn khi làm bài tập. Để giúp các em giải quyết vấn đề này một cách nhanh chóng và chính xác, hôm nay trungcapykhoa sẽ chia sẻ với các em 13 cách cân bằng phương trình hóa học. Cùng khám phá nhé!
Cân bằng phương trình hóa học là gì?
Phương trình hóa học được sử dụng để biểu diễn một phản ứng hóa học. Theo định luật bảo toàn khối lượng, số nguyên tử của mỗi nguyên tố trước và sau khi tham gia phản ứng phải bằng nhau. 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 và số phân tử giữa các chất.
Cách 1: Phương pháp cân bằng phương trình hóa học theo nguyên tử nguyên tố
Đây là một cách cân bằng phương trình hóa học đơn giản nhất mà các em có thể dễ dàng áp dụng. Nếu làm nhiều, các em có thể chỉ nhìn là biết được đáp án với cách cân bằng này.
Các bước cân bằng theo nguyên tử nguyên tố gồm:
- Bước 1: Viết lại phương trình dưới dạng nguyên tử riêng biệt như H2, O2,…
- Bước 2: Lập luận số nguyên tử theo thành phần của chất sản phẩm
- Bước 3: Viết lại đúng bản chất của các chất tham gia
Ví dụ: Cân bằng phương trình hóa học sau: P + O2 → P2O5
- Ta viết: P + O → P2O5.
- Lập luận: Để tạo thành 1 phân tử P2O5, ta cần 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O, do đó 2P + 5O → P2O5.
- Phân tích: Phân tử oxi luôn tồn tại gồm 2 nguyên tử, nếu ta lấy 5 phân tử oxi tức là số nguyên tử oxi tăng lên gấp 2 thì số nguyên tử P và số nguyên tử P2O5 cũng tăng lên gấp 2, tức là 4 nguyên tử P và 2 phân tử P2O5.
- Cuối cùng, ta có: 4P + 5O2 → 2P2O5.
Cách 2: Cân bằng PTHH bằng phương pháp chẵn – lẻ
Cách cân bằng phương trình hóa học này áp dụng cho phương trình đã được cân bằng, tức là tổng số nguyên tử của một nguyên tố ở vế trái bằng với vế phải. Nếu số nguyên tử nguyên tố này ở vế trái là số chẵn thì số nguyên tử nguyên tố đó ở vế phải cũng là số chẵn. Khi số nguyên tử nguyên tố ở vế trái là số lẻ thì số nguyên tử nguyên tố bên vế trái phải được nhân đôi lên. Sau đó, ta cân bằng các hệ số còn lại.
Ví dụ: Cân bằng phương trình: FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
- Xét thấy, ở vế trái hiện có 2 nguyên tử oxi, tức là nguyên tử O2 luôn chẵn với bất kỳ hệ số nào. Trong khi ở vế phải, oxi trong SO2 chẵn nhưng trong F2O3 thì lẻ, do đó chúng ta cần nhân đôi số nguyên tử oxi trong Fe2O3 lên.
- Sau đó, cân bằng thêm các hệ số còn lại, ta được: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 11O2
Cách 3: Cân bằng phương trình hóa học dựa trên nguyên tố chung nhất
Cách cân bằng phương trình hóa học này cũng rất dễ áp dụng, các em sẽ bắt đầu cân bằng hệ số của phân tử có chứa nguyên tố xuất hiện nhiều nhất trong phản ứng, sau đó cân bằng các hệ số còn lại.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng: Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O
- Ta thấy, trong phản ứng trên, nguyên tố xuất hiện nhiều nhất là nguyên tố oxi, do vậy ta sẽ bắt đầu cân bằng số các nguyên tử oxi trước. Vế trái hiện có 3 nguyên tử oxi, vế phải có 8 nên ta sẽ lấy bội chung của 3 và 8 là 24, suy ra hệ số của HNO3 là 24÷3 = 8.
- Kế đến, tiến hành cân bằng các hệ số còn lại của phương trình, ta được: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Cách 4: Phương pháp cân bằng PTHH theo nguyên tố tiêu biểu
Để có thể cân bằng phương trình hóa học theo cách này, các em cần nắm được thế nào là nguyên tố tiêu biểu. Nguyên tố tiêu biểu là nguyên tố có những đặc điểm sau:
- Có mặt ít nhất trong phương trình phản ứng
- Có liên quan giá tiếp đến nhiều chất trong phản ứng
- Số nguyên tử chưa cân bằng
Phương pháp cân bằng phương trình hóa học theo nguyên tố tiêu biểu thực hiện như sau:
- Bước 1: Chọn nguyên tố tiêu biểu dựa theo các đặc điểm trên
- Bước 2: Bắt đầu cân bằng nguyên tố tiêu biểu trước
- Bước 3: Cân bằng các nguyên tố còn lại
Ví dụ: Cân bằng phương trình sau: KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
- Ta chọn nguyên tố tiêu biểu trong phản ứng là oxi.
- Bắt đầu cân bằng nguyên tố oxi: Xét thấy vế trái có 4O, vế phải có 1O, do vậy ta lấy bội chung là 4, hệ số cân bằng lúc này là KMnO4 → 4H2O.
- Tiếp đến, xem xét và cân bằng các phân tử còn lại, ta được: 3KMnO4 + 4HCl → 3KCl + MnCl2 + 2Cl2 + 4H2O
Cách 5: Cân bằng PTHH dựa vào phản ứng cháy của chất hữu cơ
Với các phản ứng cháy của hidrocacbon, cách cân bằng phương trình hóa học được thực hiện như sau:
- Bước 1: Cân bằng nguyên tố H bằng cách lấy số nguyên tử H của hidrocacbon chia cho 2, nếu kết quả là số lẻ thì nhân đôi phân tử hidrocacbon, nếu là số chẵn thì giữ nguyên
- Bước 2: Tiếp đến là cân bằng nguyên tố C
- Bước 3: Cân bằng nguyên tố O
Ví dụ: Cân bằng PTHH sau: C2H6 + O2 → CO2 + H2O
Cách 6: Cân bằng PTHH dựa vào phản ứng cháy của hợp chất chứa O
Đối với phản ứng cháy của hợp chất chứa oxi, ta thực hiện theo trình tự sau:
- Bước 1: Cân bằng nguyên tố C
- Bước 2: Cân bằng nguyên tố H
- Bước 3: Cân bằng nguyên tố O bằng cách lấy tổng số nguyên tử O ở vế phải rồi trừ cho số nguyên tử O có trong hợp chất; tiếp theo, đem chia đôi để được hệ số của phân tử O2, nếu hệ số là số lẻ thì nhân các hệ số ở cả hai vế cho 2
Cách 7: Cân bằng PTHH dựa vào bản chất hóa học của phản ứng
Dựa vào bản chất hóa học của phản ứng, ta có thể cân bằng phương trình một cách nhanh chóng và chính xác.
Ví dụ: Cân bằng phương trình: Fe2O3 + CO → Fe + CO2
Cách 8: Cân bằng phương trình hóa học theo trình tự kim loại – phi kim
Một cách cân bằng phương trình hóa học đơn giản mà các em có thể dễ dàng thực hiện là cân bằng theo trình tự kim loại → phi kim → hidro → oxi
Cách 9: Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng hóa trị tác dụng
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.
Cách 10: 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 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.
Cách 11: Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng đại số
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.
Cách 12: 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 này được tạo ra dựa trên nguyên tắc: Tổng số electron mà chất khử cho phải bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận.
Cách 13: Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng cân bằng ion – electron
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.
Trên đây là 13 cách cân bằng phương trình hóa học mà trungcapykhoa muốn chia sẻ đến các em. Bằng cách nắm vững các lý thuyết về nguyên tử, nguyên tố cũng như cách nhận biết kim loại, phi kim, các em sẽ dễ dàng cân bằng được nhiều dạng phương trình phản ứng khác nhau. Chúc các em thành công trong việc học tập và rèn luyện kỹ năng cân bằng phương trình hóa học!
