Khi học sinh thực hiện lập phương trình hóa học nhanh và chính xác thì các em cần nắm vững hệ thống kiến thức cơ bản về: kí hiệu hóa học của nguyên tố; phân biệt được kim loại với phi ki
Trang 1PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH YÊN
TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ ĐỒNG TÂM
BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CHUYÊN ĐỀ
Tên chuyên đề: Hướng dẫn học sinh lớp 8 lập phương trình hóa học Tên tác giả chuyên đề: Trần Thị Hằng
Địa chỉ tác giả chuyên đề: Trường THCS Đồng Tâm – Thành phố Vĩnh Yên – Tỉnh Vĩnh Phúc
Số điện thoại: 0974769105 E_mail: tranhangdtvy2009@gmail.com.vn
Trang 2Vĩnh Phúc, Năm 2024
Trang 3BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CHUYÊN ĐỀ
1 Lời giới thiệu
Trong chương trình THCS, đa số các bài tập trong hệ thống bài tập hóa học đều có liên quan đến phương trình hóa học Do đó việc lập phương trình hóa học có vai trò hết sức quan trọng, đặc biệt nó là yếu tố tiên quyết để giải bài toán tính theo phương trình hóa học Khi học sinh thực hiện lập phương trình hóa học nhanh và chính xác thì các em cần nắm vững hệ thống kiến thức
cơ bản về: kí hiệu hóa học của nguyên tố; phân biệt được kim loại với phi kim; hóa trị của nguyên tố, nhóm nguyên tử; lập công thức hóa học của đơn chất và hợp chất…
Thực tế khi học môn khoa học tự nhiên 8 đặc biệt khi học Bài 3: Định luật bảo toàn khối lượng Phương trình hóa học Sau khi học xong bài này, nhiều em
vẫn lúng túng khi lập phương trình hóa học, một số em biết lập nhưng vẫn rất chậm nên đây là một nội dung khó đối với học sinh và cũng là một trong những nguyên nhân làm giảm kết quả chất lượng bộ môn Do đó rèn kĩ năng lập phương trình hóa học là một trong những khâu rất quan trọng trong quá trình dạy và học môn khoa học tự nhiên 8, giúp học sinh củng cố kiến thức đã học, đồng thời là cơ sở quan trọng để thực hiện tiếp và hoàn chỉnh các dạng bài tập định tính, định lượng trong dạy học môn khoa học tự nhiên Vì vậy tôi đã chọn
chuyên đề: “Hướng dẫn học sinh lớp 8 lập phương trình hóa học” nhằm góp
phần nâng cao chất lượng giảng dạy đại trà
2 Tên chuyên đề
Hướng dẫn học sinh lớp 8 lập phương trình hóa học
3 Tác giả chuyên đề.
- Họ và tên: Trần Thị Hằng
- Địa chỉ tác giả chuyên đề: Trường THCS Đồng Tâm – Vĩnh Yên – Vĩnh Phúc
- Số điện thoại: 0974769105 E_mail: tranhangdtvy2009@gmail.com
4 Chủ đầu tư tạo ra chuyên đề.
Trường THCS Đồng Tâm, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc
5 Lĩnh vực áp dụng chuyên đề.
Bộ môn Khoa học tự nhiên ở trường trung học cơ sở
6 Ngày chuyên đề được áp dụng lần đầu.
Từ tháng 09 năm 2023
7 Mô tả bản chất của chuyên đề.
7.1 Nội dung của chuyên đề.
7.1.1 Các bước lập phương trình hóa học
Lập phương trình hóa học theo các bước sau:
Trang 4- Bước 1: Viết sơ đồ của phản ứng: gồm công thức hóa học của các chất phản ứng và sản phẩm
- Bước 2: So sánh số nguyên tử của các nguyên tố
- Bước 3: Cân bằng số nguyên tử mỗi nguyên tố: tìm hệ số thích hợp đặt trước các công thức hóa học
- Bước 4: Kiểm tra và viết phương trình hóa học
Trong quá trình thực hiện ba bước trên đặc biệt ở bước 1 và bước 2
học sinh rất hay mắc lỗi và lúng túng mất nhiều thời gian Để hình thành kĩ
năng lập phương trình hóa học cho học sinh tôi đưa ra các giải pháp cụ thể cho từng bước như sau:
7.1.1.1 Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng
Để học sinh thực hiện thành thạo bước nay giáo viên cần chú ý trong quá trình giảng dạy phải thực hiện được các yêu cầu sau:
- Giúp học sinh khi đọc đề bài xác định đúng chất phản ứng và chất sản phẩm của phản ứng Khi lập sơ đồ phản ứng phải viết đủ công thức hóa học của các chất phản ứng và chất sản phẩm
- Giúp học sinh thông thạo kí hiệu hóa học các nguyên tố thường gặp để có thể viết đúng công thức hóa học của các chất và phân biệt được kim loại với phi kim
- Giúp học sinh nắm vững hóa trị của các nguyên tố, nhóm nguyên tử Nắm vững hóa trị giúp học sinh lập đúng công thức hóa học của các chất trong sơ
đồ phản ứng
- Giúp học sinh nắm vững kiến thức về cách lập công thức hóa học của đơn chất kim loại và phi kim, cách lập nhanh công thức hóa học của hợp chất để
có thể viết nhanh, đúng công thức hóa học của các chất khi lập phương trình hóa học
7.1.1.2 Bước 2: So sánh số nguyên tử của các nguyên tố
Học sinh đếm số nguyên tử của các nguyên tố và chọn ra thứ tự các nguyên
tố cần cân bằng
7.1.1.3 Bước 3: Cân bằng số nguyên tử mỗi nguyên tố
- Giáo viên cần nhấn mạnh cho học sinh lưu ý một số điểm sau:
+ Không được thay đổi chỉ số trong các công thức hóa học đã viết đúng Viết hệ số cao bằng kí hiệu hóa học, viết trước công thức hóa học của chất
Hệ số nên để ở dạng số nguyên tối giản
+ Trong công thức hóa học có nhóm nguyên tử OH, SO4, NO3, … thì coi cả nhóm như một đơn vị để cân bằng, trước và sau phản ứng số nhóm nguyên
tử phải bằng nhau
+ Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố theo các phương pháp sau:
7.1.1.3.1 Phương pháp hệ số thập phân
Trang 5Ta cần thực hiện như sau:
Bước 1: Đưa các hệ số là số nguyên hay phân số vào trước các công thức
hóa học sao cho số nguyên tử mỗi nguyên tố hai vế bằng nhau
Bước 2: Qui đồng mẫu số rồi khử mẫu.Viết phương trình hóa học.
Khi cân bằng nên theo trình tự sau:
1- Cân bằng số nguyên tử của nguyên tố kim loại.
2- Cân bằng số nguyên tử của nguyên tố phi kim hoặc nhóm nguyên
tử (trừ phi kim H và O).
3- Cân bằng số nguyên tử của nguyên tố H.
4- Cân bằng số nguyên tử của nguyên tố O.
(Thực hiện theo trình tự trên có thể áp dụng cho một số các sơ đồ phản ứng hóa học đơn giản)
Các ví dụ minh họa cụ thể:
Ví dụ 1: Lập phương trình hóa học theo các sơ đồ phản ứng sau:
a) P + O2 P2O5
b) K + O2 K2O
c) Al + O2 Al2O3.
d) P2O5 + H2O H3PO4
e) CH4 + O2 CO2 + H2O
Hướng dẫn:
Chọn hệ số cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố theo thứ tự:
a) P, rồi đến O:
P + O2 P2O5
Hệ số tạm thời: 2 25 1
Hệ số cần chọn: 4 5 2
Phương trình hóa học: 4P + 5O2 → 2P2O5.
b) K, rồi đến O:
K + O2 K2O
Hệ số tạm thời: 2
2
1
1
Hệ số cần chọn: 4 1 2
Phương trình hóa học: 4K + O2 → 2K2O.
c) Al, rồi đến O:
Trang 6
Al + O2 Al2O3.
Hệ số tạm thời: 2 23 1
Hệ số cần chọn: 4 3 2
Phương trình hóa học: 4Al + 3O2 → 2Al2O3.
d) P, H, rồi đến O:
P2O5 + H2O H3PO4
Hệ số tạm thời: 1 3 2
Hệ số cần chọn: 1 3 2
Phương trình hóa học: P2O5 + 3H2O → 2H3PO4.
e) C, H, rồi đến O:
CH4 + O2 CO2 + H2O
Hệ số tạm thời: 1 2 1 2
Hệ số cần chọn: 1 2 1 2
Phương trình hóa học: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Ví dụ 2: Lập phương trình hóa học cho các sơ đồ phản ứng sau:
a) Al + HCl AlCl3 + H2.
b) Fe(NO3)3 Fe2O3 + NO2 + O2
c) Fe(OH)2 + O2 + H2O Fe(OH)3
d) FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2
e) CxHy + O2 CO2 + H2O
Hướng dẫn:
Chọn hệ số cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố theo thứ tự a) Al, Cl, rồi đến H:
Al + HCl AlCl3 + H2.
Hệ số tạm thời: 1 3 1 23
Hệ số cần chọn: 2 6 2 3
Phương trình hóa học: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2.
b) Fe, N, rồi đến O:
Fe(NO3)3 Fe2O3 + NO2 + O2
Hệ số tạm thời: 2 1 6 23
Hệ số cần chọn: 4 2 12 3
Phương trình hóa học: 4Fe(NO3)3 → 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2.
Trang 7c) Fe, H, rồi đến O:
Fe(OH)2 + O2 + H2O Fe(OH)3
Hệ số tạm thời: 2 21 1 2
Hệ số cần chọn: 4 1 2 4
Phương trình hóa học: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3.
d) Fe, S, rồi đến O:
FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2
Hệ số tạm thời: 2 112 1 4
Hệ số cần chọn: 4 11 2 8
Phương trình hóa học: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
e) C, H, rồi đến O:
CxHy + O2 CO2 + H2O
Hệ số tạm thời: 1
2 2
2x y
x 2y
Hệ số cần chọn: 4 (4x +y) 4x 2y
Phương trình hóa học: 4CxHy + (4x +y)O2 → 4x CO2 + 2y H2O
* Lưu ý: Trường hợp có 2 nguyên tố kim loại trong một sơ đồ phản ứng
Giáo viên có thể hướng dẫn các em tiến hành cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố theo trình tự sau:
1- Cân bằng số nguyên tử của nguyên tố phi kim hoặc nhóm nguyên tử 2- Cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố kim loại.
Ví dụ: Lập phương trình hóa học cho các sơ đồ phản ứng sau:
a) BaCl2 + Al2(SO4)3 AlCl3 + BaSO4
b) CuSO4 + Al Cu + Al2(SO4)3.
Hướng dẫn:
Chọn hệ số cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố (hoặc nhóm nguyên tử) theo thứ tự:
a) Nhóm SO4 (hoặc Cl), Al, Ba (hoặc Ba, Al):
BaCl2 + Al2(SO4)3 AlCl3 + BaSO4
Hệ số tạm thời: 3 1 2 3
Hệ số cần chọn: 3 1 2 3
Phương trình hóa học: 3BaCl2 + Al2(SO4)3 →2AlCl3 + 3BaSO4
b) Nhóm SO4, Cu, Al (hoặc Al, Cu):
Trang 8CuSO4 + Al Cu + Al2(SO4)3.
Hệ số tạm thời: 3 2 3 1
Hệ số cần chọn: 3 2 3 1
Phương trình hóa học: 3CuSO4 + 2Al → 3Cu + Al2(SO4)3.
* Nhận xét: Phương pháp này áp dụng đặc biệt có hiệu quả với các
phương trình có một hoặc nhiều chất là đơn chất tổng số chất trong phản ứng từ 3 đến 4 (như các phản ứng giữa kim loại, phi kim với các chất khác hay các phản ứng phân hủy tạo ra đơn chất) Phương pháp này rất khó đối
với những phương trình phức tạp
7.1.1.3.2 Phương pháp chẵn-lẻ
Để cân bằng theo phương pháp này ta làm như sau:
Xét các chất trước và sau phản ứng Nếu số nguyên tử của cùng một nguyên
tố trong một số công thức hoá học là số chẵn còn ở công thức khác lại là số lẻ thì đặt hệ số 2 trước công thức có số nguyên tử là lẻ để làm chẵn bên lẻ, sau đó tìm các hệ số còn lại
Trong trường hợp các PTHH có nhiều nguyên tố mà ở một bên là chẵn ở một bên là lẻ do đó ta nên bắt đầu từ nguyên tố có số nguyên tử nhiều hơn và không bằng nhau để cân bằng
Ví dụ 1 : Lập phương trình hóa học cho các sơ đồ phản ứng sau:
a Al + O2 Al2O3
b FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2
c Al + CuCl2 AlCl3 + Cu
d Fe2O3 + HCl FeCl3 +H2O
Hướng dẫn:
a Al + O2 Al2O3
Ta thấy cả số nguyên tử Al và nguyên tử O trong 1 công thức là chẵn 1 công thức là lẻ nhưng oxi có số nguyên tử nhiều hơn nên cân bằng oxi trước
Al + O2 2Al2O3
Al + 3O2 2Al2O3
4Al + 3O2 2Al2O3
Phương trình hoá học: 4 Al + 3O2 → 2Al2O3
b FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2
Ta thấy số nguyên tử O trong O2 và SO2 là chẵn còn trong Fe2O3 là lẻ vậy cần đặt hệ số 2 trước công thức Fe2O3
FeS2 + O2 2Fe2O3 + SO2
Tiếp theo ta lần lượt cân bằng Fe và S
4FeS2 + O2 2Fe2O3 + SO2
4FeS2 + O2 2Fe2O3 +8SO2
Trang 9Cuối cùng ta cân bằng oxi ta thấy ở vế phải có tổng cộng 22 oxi vậy phải thêm
hệ số 11 vào trước công thức O2 ta được phương trình hoá học:
4FeS2 + 11 O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
c Al + CuCl2 AlCl3 + Cu
Ta thấy số nguyên tử Cl trong công thức CuCl2 là chẵn còn trong AlCl3 lẻ vậy thêm 2 trước công thức AlCl3
Al + CuCl2 2AlCl3 + Cu
2Al + 3CuCl2 2AlCl3 + Cu
Cuối cùng ta cân bằng Cu ta được phương trình hoá học:
2Al + 3CuCl2 → 2AlCl3 + 3Cu
d Fe2O3 + HCl FeCl3 +H2O
Ta thấy số nguyên tử Fe trong Fe2O3 là chẵn còn trong FeCl3 là lẻ vậy thêm 2 trước FeCl3
Fe2O3 + HCl 2FeCl3 +H2O
Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 +H2O
Phương trình hoá học: Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 +3H2O
* Lưu ý: Với PTHH có tất cả 3 chất trong đó có 2 chất là đơn chất thì sau khi
chọn được nguyên tố thích hợp để cân bằng ta có thể tìm bội số chung nhỏ nhất của các chỉ số nguyên tố đó trong công thức hoá học để tìm 2 hệ số cùng lúc
Ví dụ 2: Lập phương trình hóa học cho các sơ đồ phản ứng sau:
a Al + Cl2 AlCl3
b P + O2 P2 O5
c N2 + H2 NH3
Hướng dẫn:
a Al + Cl2 AlCl3
Ta chọn nguyên tố Clo để cân bằng, bội số chung nhỏ nhất của 2 chỉ số 2, 3 là 6
Ta điền 2 trước AlCl3, điền 3 trước Cl2
Al +3Cl2 2AlCl3
2Al + 3Cl2 2AlCl3
Phương trình hoá học: 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
b P + O2 P2O5
Ta chọn nguyên tố Oxi để cân bằng, bội số chung nhỏ nhất của 2 và 5 là 10
Ta điền 5 vào trước O2, điền 2 vào trước P2O5
P + 5O2 2P2O5
4P + 5O2 2P2O5
Phương trình hóa học: 4P + 5O2 → 2P2O5
c N2 + H2 NH3
Trang 10
Ta chọn nguyên tố H, bội số chung nhỏ nhất của 2 và 3 là 6 Ta điền 3 vào trước H2, điền 2 vào trước NH3
N2 + 3H2 2NH3
Phương trình hoá học: N2 + 3H2 → 2NH3
* Nhận xét: Vận dụng phương pháp này học sinh có thể lập nhanh và đúng với
đa số các phương trình hóa học đơn giản Tuy nhiên lại rất khó đối với phương trình phức tạp
7.1.1.3.3.Cân bằng theo phương pháp đại số
Để cân bằng phương trình hoá học theo phương pháp này ta cần thực hiện các
bước sau:
Bước 1: Đưa các hệ số a, b , c, d, e… lần lượt vào trước công thức hoá học ở
2 vế của sơ đồ phản ứng
Bước 2: Thiết lập các phương trình toán học chứa các ẩn trên theo nguyên tắc
số nguyên tử của mỗi nguyên tố trước và sau phản ứng bằng nhau Từ đó được một hệ phương trình chứa các ẩn (Như vậy với 1 PTHH bất kì nếu có tổng số chất là n thì ta luôn lập được(n – 1) phương trình)
Bước 3: Giải hệ phương trình vừa lập để tìm các hệ số a, b, c, d, e…(lưu ý vì
hệ phương trình có n ẩn nhưng chỉ có(n-1) PTHH nên ta chọn 1 giá trị bất kì cho
1 ẩn số nào đó sao cho dễ tìm được các hệ số còn lại theo giá trị đó, giải tìm các
hệ số còn lại)
Bước 4: Đưa các giá trị (a, b, c, d, e…) vừa tìm được vào sơ đồ phản ứng ta
được phương trình hóa học
Ví dụ 1: Lập phương trình hoá học:
K + H2O KOH + H2
B1:
aK + bH2O cKOH + dH2
B2: Thiết lập hệ phương trình:
B3: Giải hệ phương trình đại số trên bằng cách: chọn hệ số c = 1
từ (1) a = c = 1
từ (3) b = c = 1
Thay các giá trị trên vào(2) ta được d =1/2.Nhân tất cả các nghiệm với 2 ta được a = 2, b = 2, c =2, d =1
B4: Đưa các hệ số vừa tìm được vào sơ đồ phản ứng
Phương trình hóa học: 2K + 2H2O → 2KOH + H2
Ví dụ 2: Lập phương trình hoá học:
Trang 11FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2
B1:
a FeS2 + b O2 c Fe2O3 + d SO2
B2: Thiết lập hệ phương trình:
Ta có: Fe: a = 2c (1)
S : 2a = d (2)
O : 2b = 3c + 2d (3)
B3: Giải hệ phương trình:
Chọn c = 1 thì từ (1) a = 2
từ (2) d = 4
từ (3) b = 11/2
Nhân tất cả các nghiêm với 2 ta được: a = 4, b = 11, c = 2, d = 8
B4: Đưa các hệ số vừa tìm được vào sơ đồ phản ứng
Phương trình hóa học:
4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2
Ví dụ 3 : Lập phương trình hoá học:
Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
B1: a Cu + b HNO3 c Cu(NO3)2 + d NO2 + e H2O
B2: Thiết lập hệ phương trình:
O : 3b = 3.2.c + 2d + e 3b = 6c + 2d + e (4)
B3: Giải hệ phương trình đại số trên bằng cách:
chọn hệ số c = 1từ (1) a = c = 1
Mặt khác ta có: b = 2e e =
2
b
Thay các giá trị trên vào(3) và(4) ta được
b = 2 + d
3b = 6 + 2d +
2
b
5b = 12 + 4d Giải hệ phương trình trên ta được: d = 2; b = 4
b = 4 thay vào phương trình(2) ta được
4 = 2 e e = 2
B4: Đưa các hệ số vừa tìm được vào sơ đồ phản ứng