Dùng để xác định hệ số phân tử của chất tham gia và thu được sau phản ứng hoá học, ta coi hệ số là các ẩn số và kí hiệu bằng các chữ cái a, b, c, d… rồi dựa vào mối tương quan giữa các n[r]
(1)11 phương pháp cân phản ứng hóa học
Để giải nhanh tốn hóa học ta cần biết cân nhanh các phản ứng có Có nhiều phương pháp để cân bằng, dưới xin giới thiệu số phương pháp (Từ dễ đến khó)
1 Phương pháp nguyên tử nguyên tố:
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: Cân phản ứng P + O2 –> P2O5
Ta viết: P + O –> 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 P2O5 tăng lên gấp 2, tức nguyên tử P phân tử P2O5
Do đó: 4P + 5O2 –> 2P2O5
2 Phương pháp hóa trị tác dụng: (7)
Hóa trị tác dụng hóa trị nhóm nguyên tử hay nguyên tử nguyên tố chất tham gia tạo thành PUHH
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)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 nguyên tố thường gặp
3 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 + 5/2O2 –> P2O5
(2)2.2P + 2.5/2O2 –> 2P2O5
hay 4P + 5O2 –> 2P2O5
4 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 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
là chẵn Fe2O3 oxi lẻ nên phải nhân đơi Từ cân tiếp
hệ số lại
2Fe2O3 –> 4FeS2 –> 8SO2 ® 11O2
Đó thứ tự suy hệ số chất Thay vào PTPU ta được: 4FeS2 + 11O2 –> 2Fe2O3 + 8SO2
5 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 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
6 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: 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
(3)Ta được:
KMnO4 + 8HCl –> KCl + MnCl2 + 5/2Cl2 + 4H2O
Sau nhân tất số với mẫu số chung ta có: 2KMnO4 + 16HCl –> 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
7 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 Vậy ta cân ln H:
2NH3 –> 3H2O (Tính BSCNN, sau lấy BSCNN chia cho số để
các 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
8 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 Tự lấy ví dụ
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
9 Phương pháp xuất phát từ chất hóa học phản ứng:
(4)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
đó 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 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 Phản ứng dung dịch bazo: NaCrO2 + Br2 + NaOH –> Na2CrO4 + NaBr
CrO2- + 4OH- –> CrO
42- + 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 Phản ứng dung dịch có H2O tham gia:
KMnO4 + K2SO3 + H2O –> MnO2 + K2SO4
MnO4- + 3e + 2H
2O –> MnO2 + 4OH- x2
SO32- + H2O –> SO42- + 2H+ + 2e x3
Phương trình ion: 2MnO4- + H
(5)2-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 hố học Ví dụ: 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