phương pháp cân bằng hóa học phần 1
Trang 1CÂN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐẠI SỐ (PHẦN I)
Người soạn: Bùi Thanh Sơn – tổ Toán Câu lạc bộ TNV ZUNI
Hẳn đối với các sĩ tử chuẩn bị thi Đại học thì việc cân bằng phương trình hóa học không mấy lạ lẫm Đặc biệt là khi trong các đề thi thử, đề thi thật cũng có các bài cân bằng phương trình hóa học Và phương pháp thông thường, phổ biến và đã được sách giáo khoa đề cập đó là phương pháp oxi hóa khử Tuy nhiên, oxi hóa khử không phải lúc nào cũng là phương pháp dễ thực hiện cũng như nhanh chóng và đạt hiệu quả nhất Hãy cân nhắc đến yếu tố hiệu quả ở đây, bởi vì đây là một kì thi quan trọng và bằng phương pháp trắc nghiệm Điều quan trọng không phải bạn giải đúng như sách hay giải hay mà là hiệu quả Cũng vì lý do đó nên hôm nay mình muốn giới thiệu một phương pháp mà mình hay
sử dụng được trình bày theo kinh nghiệm của mình Đó là phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng hệ phương trình (hay còn gọi là cân bằng đại số)
Đây là phương pháp cân bằng dựa trên cơ sở bảo toàn nguyên tố Trước tiên hãy xét ví
dụ sau:
FeS2+ HNO3 + HCl → FeCl3 + H2SO4 + NO + H2O
Bước 1: các bạn hãy đặt hệ số cân bằng của các chất 1 bên của phương trình là các biến chưa biết a;b;c…
Lưu ý: theo mình thì mình thường đặt bên nào có ít chất hơn Bởi lẽ khi đó sẽ ít biến hơn
và ít rối hơn
Ta được:
a FeS2+ b HNO3 + c HCl → FeCl3 + H2SO4 + NO + H2O
Bước 2: đây là bước khó khăn và dễ nhầm nhất của phương pháp này Dựa trên việc bảo toàn nguyên tố ta sẽ được như sau (cái này để diễn giải cho bạn dễ hiểu chứ khi thực hiện không cần nhé)
Fe: a mol
S: 2a mol
H: b+c mol
Cl: c mol
N: b mol
O: 3b mol
Ở bên vế bên kia của phương trình hóa học, mỗi chất chúng ta hãy chọn 1 nguyên tố đại diện cho nó Tốt nhất nên chọn nguyên tố chỉ xuất hiện 1 lần trong phương trình:
Trang 2FeCl3: chọn Fe hoặc Cl đều được ở đây ta chọn Fe: a mol
H2SO4: chọn S vì H và O đã xuất hiện ở các chất sau: 2a mol
NO: chọn N: b mol
H2O: chọn H hoặc O đều được, ở đây ta chọn O: 3b-b-8a= 2b-8a mol
Lưu ý:
Thường thì H2O sẽ là nguyên tố cuối cùng cân bằng Ta nên chọn nguyên tố đại diện là O
để tránh dạng phân số Số mol H2O lúc này bằng tổng số mol O vế trái trừ cho tổng số mol O của các chất trước ở vế phải (ở đây là H2SO4 và NO)
Đối với các phương trình mà vế 2 các chất không xuất hiện 1 lần thì các bạn cứ tự do đặt thêm biến vào phương trình Đừng sợ giải không ra vì nếu dư thì vẫn bị triệt tiêu
Bước 3 : Sau đó ta được phương trình
a FeS2+ b HNO3 + c HCl → a FeCl3 + 2a H2SO4 +b NO +(2b-8a) H2O
Cân bằng 2 nguyên tố còn lại của pt là Cl và H ta sẽ được hệ sau
{ Đến đây bạn có thể giải ra tương quan giữa a,b,c nhưng theo mình thì nên cho 1 biến bằng 1 để bấm máy cho nhanh Khi đó ta được: a=1, c=3,b=5
Thế vào ta được:
FeS2+ 5 HNO3 + 3 HCl → FeCl3 +2 H2SO4 +5 NO +2 H2O
Ưu điểm: Mình nghĩ phương pháp này nếu thực hành và quen thì làm sẽ rất nhanh và
chính xác nữa Đối với những phương trình mà số chất tham gia quá lớn (>6 chất) thì phương pháp này vẫn khả thi, mặc dù số biến nhiều nhưng bằng phương pháp thế vẫn có thể giải ra dễ dàng (chuyển từ 4 biến thành 3 biến bằng phép thế 1 phương trình vào 3 phương trình còn lại) Và đặc biệt phương pháp này khá dễ thực hiện
Nhược điểm: Hơi phức tạp với những bạn nào chưa quen dùng Dễ nhầm lẫn nếu không
cẩn thận khi cân bằng các chất với nhau Và dễ bị choáng ngợp bởi số biến đồ sộ… Phương pháp này không hoàn toàn hoàn hảo, nhưng sẽ giúp các bạn nhìn nhận theo một hướng khác bài toán quá đỗi quen thuộc Cũng có thể đây sẽ là đường tắt đặc biệt đối với các bạn không rành về oxi hóa khử Nếu các bạn có bất cứ thắc mắc ý kiến thì hãy thẳng thắn nhé! Đừng ngại hỏi vì thi xong hỏi cũng không để làm gì đâu
Cuối cùng, mình xin chúc các bạn thi thật tốt và đậu vào trường mình mong muốn nhé!
Trang 3Và sau đây là màn bài tập ứng dụng:
1 FeCO3 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + CO2 + H2O
2 K2S + KMnO4 + H2SO4 → S + MnO4 + K2SO4 + H2O
3 CuS2 + HNO3 → Cu(NO3)2 + H2SO4 + N2O + H2O
4 K2Cr2O7 + KNO2 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + KNO3 + K2SO4 + H2O
5 K2Cr2O7 + KI + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + I2 + K2SO4 + H2O
6 NaCrO2 + Br2 + NaOH –> Na2CrO4 + NaBr + H2O
7 CuS2 + HNO3 → Cu(NO3)2 + H2SO4 + N2O + H2O
8 Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2 + H2O
9 FeS + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O + H2SO4 + H2O
10 FeaOb + CO > Fe + CO2