Cân bằng phương trình hóa học đơn giản nhất

Hai phương pháp nhanh chóng và dễ dàng để cân bằng một phương trình hóa học được thảo luận trong bài viết này. Phương pháp đầu tiên là phương pháp cân bằng truyền thống và phương pháp thứ hai là phương pháp cân bằng đại số.

Contents

Mục lục

Thuật ngữ liên quan Phương trình hóa học Hệ số Stoichiometric

Phương pháp Cân bằng Truyền thốngPhương pháp Cân bằng Đại sốCác ví dụ đã giải quyết

Thuật ngữ liên quan

Phương trình hóa học

Một phương trình hóa học là một biểu diễn ký hiệu của một phản ứng hóa học, trong đó các chất phản ứng và sản phẩm được ký hiệu bằng công thức hóa học tương ứng của chúng.
Một ví dụ về phương trình hóa học là 2H ₂ + O ₂ → 2H ₂ O mô tả phản ứng giữa hydro và oxy để tạo thành nước
Phía chất phản ứng là phần của phương trình hóa học ở bên trái của ký hiệu ‘→’ trong khi phía sản phẩm là phần ở bên phải của ký hiệu mũi tên.

Hệ số Stoichiometric

Hệ số phân cực mô tả tổng số phân tử của một loại hóa chất tham gia vào một phản ứng hóa học.
Nó cung cấp một tỷ lệ giữa các loại phản ứng và các sản phẩm được hình thành trong phản ứng.
Trong phản ứng được mô tả bởi phương trình CH ₄ + 2O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O , hệ số góc của O ₂ và H ₂ O là 2 trong khi của CH ₄ và CO ₂ là 1.
Tổng số nguyên tử của một nguyên tố có trong một loài (trong một phương trình hóa học cân bằng) bằng tích của hệ số cân bằng và số nguyên tử của nguyên tố trong một phân tử của loài đó.
Ví dụ, tổng số nguyên tử oxy trong loại phản ứng ‘2O ₂ ‘ là 4.
Trong khi cân bằng các phương trình hóa học, hệ số cân bằng được gán theo cách cân bằng tổng số nguyên tử của một nguyên tố trên chất phản ứng và sản phẩm.

Phương pháp Cân bằng Truyền thống

Bước đầu tiên phải tuân theo trong khi cân bằng các phương trình hóa học là thu được phương trình không cân bằng hoàn chỉnh. Để minh họa phương pháp này, phản ứng cháy giữa propan và oxy được lấy làm ví dụ.

Bước 1

Phương trình không cân bằng phải được lấy từ công thức hóa học của chất phản ứng và sản phẩm (nếu nó chưa được cung cấp).
Công thức hóa học của propan là C ₃ H ₈ . Nó cháy với oxy (O ₂ ) để tạo thành carbon dioxide (CO ₂ ) và nước (H ₂ O)
Phương trình hóa học không cân bằng có thể được viết dưới dạng C ₃ H ₈ + O ₂ → CO ₂ + H ₂ O

Bước 2

Phải so sánh tổng số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở bên phản ứng và bên sản phẩm. Đối với ví dụ này, số lượng nguyên tử ở mỗi bên có thể được lập bảng như sau.

Phương trình hóa học: C ₃ H ₈ + O ₂ → CO ₂ + H ₂ O
Bên phản ứng	Mặt sản phẩm
3 nguyên tử cacbon từ C ₃ H ₈	1 nguyên tử cacbon từ CO ₂
8 nguyên tử hydro từ C ₃ H ₈	2 nguyên tử hydro từ H ₂ O
2 nguyên tử oxy từ O ₂	3 nguyên tử oxy, 2 từ CO ₂ và 1 từ H ₂ O

Bước 3

Bây giờ, hệ số phân tích được thêm vào các phân tử chứa một nguyên tố có số nguyên tử khác nhau trong thành phần chất phản ứng và thành phần sản phẩm.
Hệ số phải cân bằng số nguyên tử mỗi bên.
Nói chung, hệ số phân vị được gán cho các nguyên tử hydro và oxy cuối cùng.
Bây giờ, số nguyên tử của các nguyên tố trong chất phản ứng và sản phẩm phải được cập nhật.
Điều quan trọng cần lưu ý là phải lấy số nguyên tử của một nguyên tố trong một loài bằng cách nhân hệ số góc với tổng số nguyên tử của nguyên tố đó có trong 1 phân tử của loài.
Ví dụ, khi hệ số 3 được gán cho phân tử CO ₂ , tổng số nguyên tử oxy trong CO ₂ trở thành 6. Trong ví dụ này, hệ số đầu tiên được gán cho cacbon, như được lập bảng dưới đây.

Phương trình hóa học: C ₃ H ₈ + O ₂ → 3 CO ₂ + H ₂ O
Bên phản ứng	Mặt sản phẩm
3 nguyên tử cacbon từ C ₃ H ₈	3 nguyên tử cacbon từ CO ₂
8 nguyên tử hydro từ C ₃ H ₈	2 nguyên tử hydro từ H ₂ O
2 nguyên tử oxy từ O ₂	7 nguyên tử oxy, 6 từ CO ₂ và 1 từ H ₂ O

Bước 4

Bước 3 được lặp lại cho đến khi tất cả số nguyên tử của các nguyên tố tham gia phản ứng bằng nhau về chất phản ứng và sản phẩm. Trong ví dụ này, tiếp theo là hydro được cân bằng. Phương trình hóa học được biến đổi như sau.

Phương trình hóa học: C ₃ H ₈ + O ₂ → 3 CO ₂ + 4 H ₂ O
Bên phản ứng	Mặt sản phẩm
3 nguyên tử cacbon từ C ₃ H ₈	3 nguyên tử cacbon từ CO ₂
8 nguyên tử hydro từ C ₃ H ₈	8 nguyên tử hydro từ H ₂ O
2 nguyên tử oxy từ O ₂	10 nguyên tử oxy, 6 từ CO ₂ và 4 từ H ₂ O

Bây giờ các nguyên tử hydro đã cân bằng, nguyên tố tiếp theo cần được cân bằng là oxy. Có 10 nguyên tử oxy ở phía sản phẩm, có nghĩa là phía chất phản ứng cũng phải chứa 10 nguyên tử oxy.

Mỗi phân tử O ₂ chứa 2 nguyên tử oxi. Do đó, hệ số phân tử phải được gán cho phân tử O ₂ là 5. Phương trình hóa học cập nhật được lập bảng dưới đây.

Phương trình hóa học: C ₃ H ₈ + 5 O ₂ → 3 CO ₂ + 4 H ₂ O
Bên phản ứng	Mặt sản phẩm
3 nguyên tử cacbon từ C ₃ H ₈	3 nguyên tử cacbon từ CO ₂
8 nguyên tử hydro từ C ₃ H ₈	8 nguyên tử hydro từ H ₂ O
10 nguyên tử oxy từ O ₂	10 nguyên tử oxy, 6 từ CO ₂ và 4 từ H ₂ O

Bước 5

Khi tất cả các nguyên tố riêng biệt đã cân bằng, tổng số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong chất phản ứng và sản phẩm sẽ được so sánh một lần nữa.
Nếu không có bất đẳng thức, phương trình hóa học được cho là cân bằng.
Trong ví dụ này, mọi nguyên tố bây giờ đều có số nguyên tử bằng nhau trong chất phản ứng và sản phẩm.
Do đó, phương trình hóa học cân là C ₃ H ₈ + 5o ₂ → 3CO ₂ + 4H ₂ O .

Phương pháp Cân bằng Đại số

Phương pháp cân bằng phương trình hóa học này bao gồm việc gán các biến đại số dưới dạng hệ số phân vị cho từng loài trong phương trình hóa học không cân bằng. Các biến này được sử dụng trong các phương trình toán học và được giải để thu được các giá trị của mỗi hệ số phân vị. Để giải thích rõ hơn phương pháp này, phản ứng giữa glucozơ và oxi tạo ra khí cacbonic và nước đã được coi là một ví dụ.

Bước 1

Phương trình hóa học không cân bằng phải được lập bằng cách viết công thức hóa học của các chất phản ứng và các sản phẩm.
Trong ví dụ này, các chất phản ứng là glucozơ (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) và oxi (O ₂ ) và sản phẩm là cacbon đioxit (CO ₂ ) và nước (H ₂ O)
Phương trình hóa học không cân bằng là C ₆ H ₁₂ O ₆ + O ₂ → CO ₂ + H ₂ O

Bước 2

Giờ đây, các biến đại số được gán cho từng loài (dưới dạng hệ số phân vị) trong phương trình hóa học không cân bằng. Trong ví dụ này, phương trình có thể được viết như sau.

a C ₆ H ₁₂ O ₆ + b O ₂ → c CO ₂ + d H ₂ O

Bây giờ, một bộ phương trình phải được xây dựng (giữa chất phản ứng và sản phẩm) để cân bằng từng nguyên tố trong phản ứng. Trong ví dụ này, các phương trình sau có thể được hình thành.

Phương trình cacbon

Về phía chất phản ứng, các phân tử ‘a’ của C ₆ H ₁₂ O ₆ sẽ chứa các nguyên tử cacbon ‘6a’.
Về mặt sản phẩm, các phân tử ‘c’ của CO ₂ sẽ chứa các nguyên tử cacbon ‘c’.
Trong phương trình này, loại duy nhất có chứa cacbon là C ₆ H ₁₂ O ₆ và CO ₂ .

Do đó, phương trình sau có thể được lập cho cacbon: 6a = c

Phương trình cho Hydrogen

Loại chứa hydro trong phương trình này là C ₆ H ₁₂ O ₆ và H ₂
Phân tử ‘a’ của C ₆ H ₁₂ O ₆ chứa nguyên tử hydro ’12a’ trong khi phân tử ‘d’ H ₂ O sẽ chứa nguyên tử hydro ‘2d’.
Do đó, phương trình đối với hydro trở thành 12a = 2d .

Đơn giản hóa phương trình này (bằng cách chia cả hai vế cho 2), phương trình trở thành:

6a = d

Phương trình Oxy

Mọi loài trong phương trình hóa học này đều chứa oxy. Do đó, các quan hệ sau đây có thể được thực hiện để có được phương trình của oxi:

Đối với phân tử ‘a’ của C ₆ H ₁₂ O ₆ , tồn tại nguyên tử oxy ‘6a’.
phân tử ‘b’ của O ₂ chứa tổng số oxy ‘2b’.
phân tử ‘c’ của CO ₂ chứa ‘2c’ số nguyên tử oxi.
phân tử ‘d’ của H ₂ O giữ nguyên tử oxi ‘d’.

Do đó, phương trình của oxy có thể được viết dưới dạng:

6a + 2b = 2c + d

Bước 3

Các phương trình của mỗi nguyên tố được liệt kê cùng nhau để tạo thành một hệ phương trình. Trong ví dụ này, hệ phương trình như sau:

6a = c (đối với cacbon); 6a = d (đối với hiđro); 6a + 2b = 2c + d (đối với oxy)

Hệ phương trình này có thể có nhiều nghiệm, nhưng cần có nghiệm với giá trị nhỏ nhất của các biến. Để có được giải pháp này, một giá trị được gán cho một trong các hệ số. Trong trường hợp này, giá trị của a được giả sử là 1. Do đó, hệ phương trình được biến đổi như sau:

a = 1

c = 6a = 6 * 1 = 6

d = 6a = 6

Thay các giá trị của a, c và d vào phương trình 6a + 2b = 2c + d , giá trị của ‘b’ có thể nhận được như sau:

6 * 1 + 2b = 2 * 6 + 6

2b = 12; b = 6

Điều quan trọng cần lưu ý là các phương trình này phải được giải theo cách mà mỗi biến là một số nguyên dương. Nếu nhận được giá trị phân số, mẫu số chung nhỏ nhất giữa tất cả các biến phải được nhân với mỗi biến. Điều này là cần thiết vì các biến giữ giá trị của hệ số phân tích, phải là một số nguyên dương.

Bước 4

Bây giờ giá trị nhỏ nhất của mỗi biến đã thu được, có thể thay giá trị của chúng vào phương trình hóa học ở bước 2.
Do đó, aC ₆ H ₁₂ O ₆ + bO ₂ → cCO ₂ + dH ₂ O trở thành: C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂ → 6CO ₂ + 6H ₂ O
Do đó, phương trình hóa học cân bằng thu được.

Phương pháp đại số cân bằng phương trình hóa học được đánh giá là hiệu quả hơn so với phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, nó có thể mang lại giá trị phân số cho hệ số phân vị, sau đó phải được chuyển đổi thành số nguyên.

Các ví dụ đã giải quyết

Một số ví dụ mô tả sự cân bằng của các phương trình hóa học được cung cấp trong phần phụ này. Các phương trình này đã được cân bằng bằng cách sử dụng cả hai phương pháp được mô tả ở trên.

ví dụ 1

Phương trình hóa học không cân bằng: Al + O ₂ → Al ₂ O ₃

Phương pháp truyền thống

Theo phương pháp truyền thống, phản ứng có thể được cân bằng như sau:

Phương trình: Al + O ₂ → Al ₂ O ₃
Bên phản ứng	Mặt sản phẩm
1 nguyên tử nhôm	2 nguyên tử nhôm
2 nguyên tử oxy	3 nguyên tử oxy

Đầu tiên, các nguyên tử nhôm được cân bằng. Phương trình trở thành 2Al + O ₂ → Al ₂ O ₃

Bây giờ, các nguyên tử oxy phải được cân bằng, có hai nguyên tử oxy ở phía chất phản ứng và 3 ở phía sản phẩm. Do đó, phải có 3 phân tử O ₂ nhường 2 nguyên tử Al ₂ O ₃ . Phương trình hóa học được biến đổi thành 2Al + 3O ₂ → 2Al ₂ O ₃

Vì số nguyên tử nhôm ở mặt sản phẩm tăng gấp đôi, nên số nguyên tử ở mặt chất phản ứng cũng vậy.

Phương trình: 4Al + 3O ₂ → 2Al ₂ O ₃
Bên phản ứng	Mặt sản phẩm
4 nguyên tử nhôm	4 nguyên tử nhôm
6 nguyên tử oxy	6 nguyên tử oxy

Vì mỗi nguyên tố đều cân bằng nên phương trình hóa học cân bằng được tìm thấy là 4Al + 3O ₂ → 2Al ₂ O ₃

Phương pháp đại số

Sử dụng phương pháp đại số để cân bằng phương trình hóa học, các biến sau đây có thể được gán cho phương trình không cân bằng.

a Al + b O ₂ → c Al ₂ O ₃

Phương trình nhôm: a = 2c

Phương trình Oxy: 2b = 3c

Giả sử a = 1, chúng ta nhận được:

c = a / 2; c = 1/2

2b = 3 * (½) = 3/2; b = ¾

Vì các giá trị phân số của b và c có được, nên mẫu số chung nhỏ nhất giữa các biến a, b và c phải được tìm và nhân với mỗi biến. Vì mẫu số chung nhỏ nhất là 4 nên mỗi biến số phải được nhân với 4.

Do đó, a = 4 * 1 = 4; b = (¾) * 4 = 3; c = (½) * 4 = 2

Thay các giá trị của a, b và c vào phương trình không cân bằng ta được phương trình hóa học cân bằng sau.

4Al + 3O ₂ → 2Al ₂ O ₃

Ví dụ 2

Phương trình hóa học không cân bằng: N ₂ + H ₂ → NH ₃

Phương pháp truyền thống

Trong phản ứng này, các nguyên tử nitơ được cân bằng trước. Bên phản ứng có hai nguyên tử nitơ, có nghĩa là mỗi phân tử N ₂ phải được hình thành 2 phân tử NH ₃ .

Phương trình hóa học: N ₂ + H ₂ → 2NH ₃
Bên phản ứng	Mặt sản phẩm
2 nguyên tử nitơ	2 nguyên tử nitơ
2 nguyên tử hydro	6 nguyên tử hydro

Mỗi phân tử H ₂ chứa 2 nguyên tử hiđro. Để cân bằng số nguyên tử hydro trong phương trình, tổng số nguyên tử hydro phải bằng 6. Do đó, hệ số cân bằng phải gán cho hydro là 3.

Phương trình hóa học: N ₂ + 3H ₂ → 2NH ₃
Bên phản ứng	Mặt sản phẩm
2 nguyên tử nitơ	2 nguyên tử nitơ
6 nguyên tử hydro	6 nguyên tử hydro

Như vậy, phương trình hóa học cân bằng là N ₂ + 3H ₂ → 2NH ₃

Phương pháp đại số

Các biến a, b và c phải được gán cho N ₂ , H ₂ và NH ₃ tương ứng. Phương trình hóa học có thể được viết dưới dạng:

a N ₂ + b H ₂ → c NH ₃

Phương trình nitơ: 2a = c

Phương trình cho hydro: 2b = 3c

Giả sử a = 1 , giá trị của b và c có thể nhận được như sau.

c = 2a = 2

2b = 3c = 3 * 2 = 6; b = 6/2 = 3

Vì a, b và c không có bội chung nên có thể thay chúng vào phương trình như sau.

N ₂ + 3H ₂ → 2NH ₃

Đây là dạng cân bằng của phương trình hóa học đã cho.

Bài tập

Để thực hành các phương pháp cân bằng phương trình hóa học khác nhau, có thể làm các phương trình không cân bằng sau đây.

FeCl ₃ + NaOH → NaCl + Fe (OH) ₃
Zn + HCl → ZnCl ₂ + H ₂
P ₂ O ₅ + H ₂ O → H ₃ PO ₄
FeSO ₄ + NaOH → Na ₂ SO ₄ + Fe (OH) ₂
Mg + HCl → MgCl ₂ + H ₂

Để tìm hiểu thêm về cách cân bằng phương trình hóa học và các khái niệm liên quan khác, hãy đăng ký với BYJU’S và tải xuống ứng dụng di động trên điện thoại thông minh của bạn.

Truy cập Giải pháp NCERT dành cho Lớp 10 Chương 1 Các phương trình và phản ứng hóa học tại đây .

Các câu hỏi thường gặp

Dạng cân bằng của phản ứng giữa canxi hiđroxit và axit nitric là gì? [Ca (OH) ₂ + HNO ₃ → Ca (NO ₃ ) ₂ + H ₂ O]

Phương trình hóa học cân bằng là: Ca (OH) ₂ + 2HNO ₃ → Ca (NO ₃ ) ₂ + 2H ₂ O

Nếu nước được phản ứng với oxi để tạo thành hiđro peoxit, phương trình hóa học cân bằng cho phản ứng sẽ như thế nào?

Phương trình hóa học cân bằng là: 2H ₂ O + O ₂ → 2H ₂ O ₂

Phương trình hóa học cân bằng cho phản ứng giữa clorua sắt và natri hiđroxit là gì?

Công thức hóa học của clorua sắt là FeCl ₃ và của natri hiđroxit là NaOH. Phương trình hóa học không cân bằng là:

FeCl ₃ + NaOH → Fe (OH) ₃ + NaCl

Cân bằng số nguyên tử oxi và hiđro trước rồi mới cân bằng số nguyên tử natri, phương trình hóa học cân bằng được tìm thấy là:

FeCl ₃ + 3NaOH → Fe (OH) ₃ + 3NaCl

Xem thêm:

Cổng Thông Tin Đại Học, Cao Đẳng Lớn Nhất Việt Nam

Mục lục