Cân bằng phương trình hóa học: Fe2O3 + CO = Fe + CO2

1. Cân bằng phản ứng hoá học:

Fe2O3 + CO = Fe + CO2

Cân bằng phản ứng hóa học: Fe2O3 +3CO → 2Fe + 3CO2

Chất oxi hóa: Fe2O3, chất khử: CO

Quá trình oxi hóa: C+2→C+4+2e

Quá trình khử: Fe+3+3e→Fe0

2. Các phương pháp cân bằng phương trình hóa học:

2.1. Phương pháp cân bằng phương trình hóa học theo nguyên tử nguyên tố:

Đây là một phương pháp cân bằng phương trình hóa học khá thân thiện và dễ hiểu. Khi áp dụng nhiều lần, bạn sẽ nhanh chóng nhận ra đáp án.

Cách tiếp cận cân bằng dựa trên nguyên tử nguyên tố gồm:

• Bước 1: Chuyển phương trình về dạng nguyên tử, ví dụ: H2, O2,…

• Bước 2: Đếm số nguyên tử tại mỗi thành phần trong sản phẩm.

• Bước 3: Đặt lại các chất tham gia theo đúng bản chất của chúng.

Ví dụ: Giả sử bạn muốn cân bằng phương trình: P + O2 → P2O5

• Chuyển đổi thành: P + O → P2O5.

• Phân tích: Để tạo ra P2O5, cần 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O. Do đó, ta sẽ có 2P + 5O → P2O5.

• Tiếp tục phân tích, nếu sử dụng 5 phân tử oxi (tức là tăng gấp đôi so với ban đầu), ta sẽ có: 4P + 5O2 → 2P2O5.

2.2. Cân bằng PTHH bằng phương pháp chẵn – lẻ:

Một cách tiếp cận khác để kiểm tra phương trình đã cân bằng là xem xét số nguyên tử của một nguyên tố ở cả hai vế của phương trình. Nếu số nguyên tử của một nguyên tố ở một vế là chẵn, thì vế còn lại cũng cần phải là chẵn.

Ví dụ: Xem xét phương trình FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2

• Ở vế trái, số nguyên tử oxi (O2) đã là số chẵn. Tuy nhiên, ở vế phải, trong Fe2O3, số nguyên tử oxi là lẻ. Do đó, cần điều chỉnh số nguyên tử oxi trong Fe2O3 để cân bằng.

• Kết quả sau cùng sau khi cân bằng là: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 11SO2.

2.3. Phương pháp cân bằng PTHH theo nguyên tố tiêu biểu:

Để cân bằng phương trình hóa học theo phương pháp này, bạn cần hiểu nguyên tắc cơ bản về nguyên tố tiêu biểu. Một nguyên tố được xem là tiêu biểu khi:

• Xuất hiện ít nhất một lần trong phương trình.
• Có ảnh hưởng đến sự thay đổi số lượng các chất khác trong phản ứng.
• Cần được điều chỉnh số lượng nguyên tử.

Quy trình cân bằng theo phương pháp này như sau:

• Bước 1: Chọn nguyên tố tiêu biểu dựa trên các tiêu chí trên.
• Bước 2: Bắt đầu cân bằng với nguyên tố tiêu biểu đã chọn.
• Bước 3: Điều chỉnh và cân bằng các nguyên tố còn lại.

Ví dụ: Cân bằng phương trình: KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O

• Nguyên tố tiêu biểu ở đây là oxi.
• Cân bằng oxi: Với 4O ở vế trái và 1O ở vế phải, hệ số cân bằng là KMnO4 → 4H2O.
• Sau đó, điều chỉnh các chất khác: KMnO4 + 8HCl -> KCl + MnCl2 + 5/2Cl2 + 4H2O.

2.4. Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng cân bằng ion – electron:

2.5. Phương pháp cân bằng phương trình hóa học theo trình tự kim loại – phi kim:

Một cách để cân bằng phương trình hóa học đơn giản mà mọi người có thể áp dụng là tuân theo trình tự: kim loại → phi kim → hidro → oxi.

Ví dụ: Xem xét phương trình phản ứng sau: CuFeS2 + O2 → CuO + Fe2O3 + SO2

• Đầu tiên, chúng ta thấy rằng nguyên tử Cu đã được cân bằng trên hai bên. Vì vậy, chúng ta sẽ di chuyển đến cân bằng kim loại Fe, tiếp đó là Cu, sau đó là S và cuối cùng là O.

• Bằng cách nhân đôi các hệ số thích hợp, chúng ta có thể cân bằng phương trình như sau:

4CuFeS2 + 13O2 → 4CuO + 2Fe2O3 + 8SO2

3. Bài tập cân bằng phương trình hóa học:

Bài tập 1: Cân bằng các phương trình hóa học cơ bản sau:

1. P + O2P2O5

2. Na + O2 Na2O

3. Al2(SO4)3 + Ba(NO3)2 → Al(NO3)3 + BaSO4↓

Đáp án và hướng dẫn giải:

1. P + O2 → P2O5

Với bài tập này, ta áp dụng các bước sau:

Bước 1: Cân bằng Oxi theo phương pháp chẵn lẻ:

– Số Oxi ở vế phải là số lẻ, nên ta nhân 2 vào phân tử P2O5, để số nguyên tử Oxi ở 2 vế bằng nhau, ta nhân 5 vào phân tử Oxi ở vế trái. Đạt được cân bằng Oxi.

Bước 2: Cân bằng nguyên tố còn lại – cân bằng P:

Nhân 4 vào nguyên tố P ở vế phải, hoàn thành PTHH sau:

4P + 5O2 → 2P2O5

2. Na + O2 Na2O

Áp dụng các bước:

Bước 1: Cân bằng Oxi

– Nhân 2 vào trước phân tử Na2O ở vế phải để số Oxi ở 2 vế bằng nhau.

Bước 2: Cân bằng Natri:

– Đối với kim loại Natri, ta nhân 4 trước nguyên tử Natri ở vế phải nhằm bảo toàn Natri ở hai vế.

Bước 3: Hoàn thành PTHH:

4Na + O2 2Na2O

3. Al2(SO4)3 + Ba(NO3)2 → Al(NO3)3 + BaSO4↓

Với bài tập này, ta áp dụng phương pháp đại số:

Bước 1: Đặt ẩn cho các hệ số:

aAl2(SO4)3 + bBa(NO3)2 → cAl(NO3)3 + dBaSO4↓

Bước 2: Cân bằng các hệ số dưới dạng các hệ phương trình chứa ẩn theo định luật bảo toàn khối lượng:

– Xét nguyên tử Al, ta có: 2a = c (1)

– Xét nhóm SO4, ta có: 3a = d (2)

– Xét nguyên tử Ba, ta có: b = d (3)

– Xét nhóm NO3, ta có: 2b =3c (4)

Bước 3: Giải hệ phương trình vừa lập và tìm các hệ số:

Chọn c =2. Từ (1), (2), (4) ta tìm được: a = = 1; b = = 3; d = 3a= 3

Bước 4: Thay các hệ số vừa tìm được vào phương trình ban đầu, ta được một phương trình hóa học đã cân bằng.

Al2(SO4)3 + 3Ba(NO3)2 → 2Al(NO3)3 + 3BaSO4↓

Bài tập 2: Cân bằng các phương trình hóa học sau:

1. FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2

2. FexOy+ H2 → Fe + H2O

Hướng dẫn giải:

1. FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2

– Số nguyên tử Oxi ở vế phải là lẻ, nên ta nhân 2 trước phân tử Fe2O3. Lúc đó, ta có:

FeS2 + O2 → 2Fe2O3 + SO2

– Nhân 4 ở vế trái, được phương trình đã cân bằng Fe:

4FeS2 + O2 → 2Fe2O3 + SO2

– Cân bằng S ở 2 vế bằng cách nhân 8 vào phân tử SO2 ở vế phải, ta được:

4FeS2 + O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

– Cuối cùng, cân bằng Oxi, ta có phương trình đã cân bằng tất cả nguyên tử ở 2 vế:

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

2. FexOy+ H2 → Fe + H2O

Sử dụng phương pháp cân bằng chẵn lẻ, ta có:

Bước 1: Cân bằng Oxi ở 2 vế: Nhân y vào phân tử nước chứa Oxi ở vế phải.

Bước 2: Cân bằng 2 nguyên tố còn lại:

– Cân bằng H: Nhân y vào nguyên tố H ở vế trái

– Cân bằng Fe: Nhân x vào nguyên tử Sắt (Fe) ở vế phải.

Bước 3: Hoàn thành PTHH: FexOy + yH2 → xFe + yH2O

4. Một số lưu ý khi làm bài tập cân bằng phương trình hóa học:

Trước hết, hãy đọc đề bài kỹ lưỡng để xác định các chất tham gia và sản phẩm. Điều này giúp bạn xác định đúng quy luật và phương pháp cần áp dụng. Đối với phương trình hóa học, việc cân bằng Oxi là bước quan trọng. Hãy đảm bảo rằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố và nhóm oxi trong phản ứng và sản phẩm là bằng nhau.

Thay vì thay đổi số nguyên tử, nên sử dụng hệ số phân tử để cân bằng phương trình. Điều này giúp tránh việc thay đổi thành phần hóa học của chất. Phải đảm bảo rằng khối lượng các chất tham gia bằng khối lượng các sản phẩm. Điều này tuân theo nguyên tắc bảo toàn khối lượng. Hiểu biết về cấu trúc và tính chất của các nguyên tố trên bảng tuần hoàn có thể giúp bạn dễ dàng hơn trong việc cân bằng phương trình.