11 Phương pháp cân phản ứng hóa học Để giải nhanh tốn hóa học ta cần biết cân nhanh phương trình phản ứng có Có nhiều phương pháp để cân bằng, xin giới thiệu số phương pháp (Từ dễ đến khó) Phương pháp Lấy số nguyên tử nguyên tố làm mốc: Đây phương pháp đơn giản Khi cân ta cố ý viết đơn chất khí (H2, O2, C12, N2…) dạng nguyên tử riêng biệt lập luận qua số bước Ví dụ 1: Cân phản ứng P + O2 P2O5 Ta viết vế phương trình cần có P + O2 Để tạo thành phân tử … P2O5 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 P2O5 tăng lên gấp 2, tức nguyên tử P phân tử P2O5 Do phương trình phản ứng cân 4P + 5O2 = P2O5 Phương pháp lấy hóa trị tác dụng làm mốc: Hóa trị tác dụng hóa trị nhóm nguyên tử hay nguyên tử nguyên tố chất tham gia tạo thành phản ứng hóa học (PUHH) Áp dụng phương pháp cần tiến hành bước sau: Ví dụ * Xác định hóa trị tác dụng: II – I III – II II-II III – I BaCl2 + Fe2(SO4)3 –> BaSO4 + FeCl3 Hóa trị tác dụng từ trái qua phải là: II – I – III – II – II – II – III – I 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 ngun 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 3: Phản ứng P + O2 P2O5 + Đặt hệ số để cân bằng: 2P + 5/2O2 –> P2O5 + Nhân hệ số với mẫu số chung nhỏ để khử phân số Ỏ nhân 2.2P + 2.5/2O2 –> 2P2O5 hay ứng 4P + 5O2 = P2O5 Phương pháp “chẵn – lẻ”: Một phản ứng sau cân số nguyên tử nguyên tố vế trái số ngun tử ngun tố vế phải Vì số nguyên tử nguyên tố vế số chẵn số nguyên tử nguyên tố vế phải chẵn Nếu cơng thức số ngun tử ngun tố cịn lẻ phải nhân đơi Ví dụ : FeS2 + O2 –> Fe2O3 + SO2 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 cịn lại 2Fe2O3 4FeS2 8SO2 Đó thứ tự suy hệ số chất Thay vào PTPU 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 5: 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 24 /3 = Ta có 8HNO3 –> 4H2O ® 2NO (Vì số ngun tử N vế trái chẵn) 3Cu(NO3)2 –> 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: + 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 6: 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 + 5/2Cl2 + 4H2O Sau nhân tất hệ số với mẫu số chung ta có: 2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O 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 NH3 + O2 –> NO + H2O Phản ứng khơng có kim loại, ngun tử phi kim N cân ta cân ln 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 + 5/2O2 –> 2NO + 3H2O Cuối nhân hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất: 4NH3 + 5O2 –> 4NO + 6H2O Ví dụ CuFeS2 + O2 -> 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: - Cân số nguyên tử H Lấy số nguyên tử H hidrocacbon chia cho 2, kết lẻ nhân đơi 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 O2 Nếu hệ số lẻ nhân đơi 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 9: Fe2O3 + CO –> Fe + CO2 Theo phản ứng trên, CO bị oxi hóa thành CO2 kết hợp thêm oxi Trong phân tử Fe2O3 có nguyên tử oxi, đủ để biến phân tử CO thành phân tử CO2 Do ta cần đặt hệ số trước cơng 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 trênm nguyên tắc Trong phản ứng oxi hóa – khử, số electron chất khử nhường phải số electron chất oxi hóa thu 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 cịn lại Ví dụ 10: Cân phản ứng: FeS + HNO3 –> Fe(NO3)3 + N2O + H2SO4 + H2O a Xác định thay đổi số oxi hóa: Fe+2 –> Fe+3 S-2 –> S+6 N+5 –> N+1 (Viết số oxi hóa phía ngun tố tương ứng) b Lập thăng electron: Fe+2 –> Fe+3 + 1e S-2 –> S+6 + 8e FeS –> Fe+3 + S+6 + 9e 2N+5 + 8e –> 2N+1 –> Có 8FeS 9N2O c Đặt hệ số tìm vào phản ứng tính hệ số cịn lại: 8FeS + 42HNO3 –> 8Fe(NO3)3 + 9N2O + 8H2SO4 + 13H2O Ví dụ 11 Phản ứng dung dịch bazo: NaCrO2 + Br2 + NaOH –> Na2CrO4 + NaBr CrO2- + 4OH- –> CrO42- + 2H2O + 3e x2 Br2 + 2e –> 2Br- x3 * Phương trình ion: 2CrO2- + 8OH- + 3Br2 –> 2CrO42- + 6Br- + 4H2O *Phương trình phản ứng phân tử: 2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH –> 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O Ví dụ 12 Phản ứng dung dịch có H2O tham gia: KMnO4 + K2SO3 + H2O –> MnO2 + K2SO4 MnO4- + 3e + 2H2O –> MnO2 + 4OH- x2 SO32- + H2O –> SO42- + 2H+ + 2e x3 *Phương trình ion: 2MnO4- + H2O + 3SO32- –> 2MnO2 + 2OH- + 3SO42Phương 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 hố học Ví dụ 13: Cân phản ứng: Cu + HNO3 –> Cu(NO3)2 + NO + H2O Kí hiều 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: Rút e = b/2 từ phương trình (2) d = b – 2c từ phương trình (3) thay vào phương trình (4): 3b = 6c + b – 2c + b/2 b = 8c/3 Ta thấy để b nguyên c phải chia hết cho Trong trường hợp để hệ số phương trình hố 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 hố học có chất (Cu, HNO3, 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 hố học, có chất phương trình hố học có nhiêu ẩn số có nguyên tố tạo nên hợp chất có nhiêu phương trình PHH sưu tầm chỉnh lí - 2013 Nguồn : Nguyễn Xuân ngocbinh.webdayhoc.net Trường-BTHH trường phổ thông - ... 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 9: Fe2O3 + CO –> Fe + CO2 Theo phản ứng trên, CO bị oxi hóa thành CO2 kết... 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 trênm nguyên tắc Trong phản ứng oxi hóa – khử, số electron chất... 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