11 phép cân bằng phản ứng Hóa học

 11 cách cân bằng phản ứng hóa học
Nguyên tắc cơ bản là để giải đúng các bài toán hóa học là phải biết cân bằng đúng và nhanh các Phương trình phản ứng xảy ra. Có rất nhiều cách để cân bằng một phản ứng HH, xin sưu tầm chia sẻ 11 cách có thể giúp các bạn dễ dàng trong việc cân bằng các phản ứng hóa học.
1. Phương pháp nguyên tử nguyên tố:
Phương pháp này khá đơn giản. Khi cân bằng ta cố ý viết các đơn chất khí (H2, O2, C12, N2) dưới dạng nguyên tử riêng biệt rồi lập luận qua một số bước.
Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng P + O2 –> P2O5
 Ta viết: P + O –> P2O5
Để tạo thành 1 phân tử P2O5 cần 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O:
 2P + 5O –> P2O5
Nhưng phân tử oxi bao giờ cũng gồm hai nguyên tử. Do đó nếu lấy 5 phân tử oxi tức là số nguyên tử oxi tăng lên gấp 2 thì số nguyên tử P và số phân tử P2O5 cũng tăng lên gấp 2, tức 4 nguyên tử P và 2 phân tử P2O5.
Do đó ta có: 4P + 5 O2 –> 2 P2O5
2. Phương pháp hóa trị tác dụng:
Hóa trị tác dụng là hóa trị của nhóm nguyên tử hay nguyên tử của các nguyên tố trong chất tham gia và tạo thành trong PUHH.
Áp dụng phương pháp này cần tiến hành các bước sau:
* Xác định hóa trị tác dụngà tìm BSCNN : thí dụ phản ứng sau
 BaCl2 + Fe2(SO4)3 –> BaSO4+ FeCl3
Hóa trị tác dụng lần lượt từ trái qua phải của 
 Ba, Cl, Fe, SO4, Ba, SO4, Fe, Cl 
 là: II – I – III – II – II – II – III – I
Tìm bội số chung nhỏ nhất của các hóa trị tác dụng: BSCNN(1, 2, 3) = 6
* Lấy BSCNN chia cho các hóa trị ta được các hệ số: 6/II = 3, 6/III = 2, 6/I = 6
Thay vào phản ứng chưa cân bằng: BaCl2 + Fe2(SO4)3 –> BaSO4+ FeCl3
Được PƯ đã cân bằng
 3BaCl2 + Fe2(SO4)3 ==> 3BaSO4+ 2FeCl3
Dùng phương pháp này cần nắm chắc khái niệm hóa trị, cách tính hóa trị, nhớ hóa trị của các nguyên tố thường gặp.
3. Phương pháp dùng hệ số phân số:
Đặt các hệ số vào các công thức của các chất tham gia phản ứng, không phân biệt số nguyên hay phân số sao cho số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau. Sau đó khử mẫu số chung của tất cả các hệ số.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng P + O2 ---> P2O5
+ Đặt hệ số để cân bằng: 2P + 5/2 O2 –> P2O5
+ Nhân các hệ số với mẫu số chung nhỏ nhất để khử các phân số. Ỏ đây ta nhân 2.
 2 x 2P + 2 x 5/2 O2 –> P2O5 hay 4P + 5O2 ==> 2 P2O5 
4. Phương pháp “chẵn – lẻ”:
Một phản ứng sau khi đã cân bằng thì số nguyên tử của một nguyên tố ở vế trái bằng số nguyên tử nguyên tố đó ở vế phải. Vì vậy nếu số nguyên tử của một nguyên tố ở một vế là số chẵn thì số nguyên tử của nguyên tố đó ở vế kia phải chẵn. Nếu ở một công thức nào đó số nguyên tử của nguyên tố đó còn lẻ thì phải nhân đôi.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng FeS2 + O2 –-> Fe2O3 + SO2
Ở vế trái số nguyên tử Oxy là chẵn với bất kỳ hệ số nào. Ở vế phải, trong SO2 oxi là chẵn nhưng trong Fe2O3 oxi là lẻ nên phải nhân đôi. Từ đó cân bằng tiếp các hệ số còn lại. Ta có 
 2 x Fe2O3 –> 4 x FeS2 –> 8 x SO2 --> 11 x O2
Đó là thứ tự suy ra các hệ số của các chất. Thay vào PTPU ta được:
 PTPU đã cân bằng: 4FeS2 + 11 O2 ==> 2Fe2O3 + 8SO2
5. Phương pháp xuất phát từ nguyên tố chung nhất:
Chọn nguyên tố có mặt ở nhiều hợp chất nhất trong phản ứng để bắt đầu cân bằng hệ số các phân tử.
Ví dụ: Cu + HNO3 –>Cu(NO3)2 + NO + H2O
Nguyên tố có mặt nhiều nhất là nguyên tố oxi, ở vế phải có 8 nguyên tử, vế trái có 3. Bội số chung nhỏ nhất của 8 và 3 là 24, vậy hệ số của HNO3 là 24 /3 = 8
Ta có 8 HNO3 –> 4 H2O –> 2NO (Vì số nguyên tử N ở vế trái chẵn)
 3 x Cu(NO3)2 –> 3 xCu è Vậy phản ứng cân bằng là:
 3Cu + 8HNO3 ==> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
6. Phương pháp cân bằng theo “nguyên tố tiêu biểu”:
Nguyên tố tiêu biểu là nguyên tố có đặc điểm sau:
 Có mặt ít nhất trong các chất ở phản ứng đó.
 Liên quan gián tiếp nhất đến nhiều chất trong phản ứng.
 Chưa cân bằng về nguyên tử ở hai vế.
Phương pháp cân bằng này tiến hành qua ba bước:
a. Chọn nguyên tố tiêu biểu.
b. Cân bằng nguyên tố tiêu biểu.
c. Cân bằng các nguyên tố khác theo nguyên tố này.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng Ba 
 KMnO4 + HCl ---> KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
a. Chọn nguyên tố tiêu biểu: O (vế trái 4O; phải 1O)
b. Cân bằng nguyên tố tiêu biểu: 1x KMnO4 –> 4x H2O
c. Cân bằng các nguyên tố khác:
+ Cân bằng H: 4xH2O –> 8 x HCl
+ Cân bằng Cl: 8xHCl ---> KCl + MnCl2 + 5/2x Cl2
Ta được:
 KMnO4 + 8 xHCl ---> KCl + MnCl2 + 5/2x Cl2 + 4 x H2O
Nhân tất cả hệ số với 2 để khử mẫu số ở phân số ta có PTPU được cân bằng:
 2KMnO4 + 16HCl ==> 2KCl + 2MnCl2 + 5 Cl2 + 8 H2O
7. Phương pháp cân bằng theo trình tự kim loại – phi kim:
Đầu tiên cân bằng số nguyên tử kim loại, tiếp đến phi kim và cuối cùng là H. Sau đó đưa các hệ số đã biết để cân bằng nguyên tử O.
*Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng NH3 + O2 ---> NO + H2O
Ta thấy, phản ứng này không có kim loại, nguyên tử phi kim N đã cân bằng, nên ta cân bằng luôn H: 2 x NH3 ---> 3 x H2O
 (Tính BSCNN, sau đó lấy BSCNN chia cho các chỉ số để được các hệ số)
+ Cân bằng N: 2 x NH3 ---> 2 x NO
+ Cân bằng O và thay vào ta có: 2 x NH3 + 5/2 x O2 ---> 2 x NO + 3 x H2O
Cuối cùng nhân các hệ số với 2 để khử mẫu số ta được PTPU cân bằng:
 4NH3 + 5 O2 ==> 4 NO + 6 H2O
*Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng 
 CuFeS2 + O2 ---> CuO + Fe2O3 + SO2 
Tương tự như trên, do nguyên tử Cu đã cân bằng, đầu tiên ta cân bằng Fe, tiếp theo cân bằng theo thứ tự
 Cu –> S –> O rồi nhân đôi các hệ số ta có PTPU cân bằng:
 4CuFeS2 + 13 O2 ==>  4CuO + 2Fe2O3 + 8SO2 
8. Phương pháp xuất phát từ bản chất hóa học của phản ứng:
Phương pháp này lập luận dựa vào bản chất của phản ứng để cân bằng.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng Fe2O3 + CO ---> Fe + CO2
Theo phản ứng trên, khi CO bị oxi hóa thành CO2 nó sẽ kết hợp thêm oxi. 
Trong phân tử Fe2O3 có 3 nguyên tử oxi, như vậy đủ để biến 3 phân tử CO thành 3 phân tử CO2
 èDo đó ta cần đặt hệ số 3 trước công thức CO và CO2 sau đó đặt hệ số 2 trước Fe:
Ta có PTPU cân bằng
 Fe2O3 + 3CO ==> 2Fe + 3CO2
9. Phương pháp cân bằng phản ứng cháy của chất hữu cơ:
a. Phản ứng cháy của hidrocacbon:
Nên cân bằng theo trình tự sau:
 *Cân bằng số nguyên tử H. Lấy số nguyên tử H của hidrocacbon chia cho 2, nếu kết quả lẻ thì nhân đôi phân tử hidrocacbon, nếu chẵn thì để nguyên.
 * Cân bằng số nguyên tử C.
 * Cân bằng số nguyên tử O.
b. Phản ứng cháy của hợp chất chứa O.
Cân bằng theo trình tự sau:
 *Cân bằng số nguyên tử C.
 * Cân bằng số nguyên tử H.
 * Cân bằng số nguyên tử O bằng cách tính số nguyên tử O ở vế phải rồi trừ đi số nguyên tử O có trong hợp chất. 
 Kết quả thu được đem chia đôi sẽ ra hệ số của phân tử O2. 
 Nếu hệ số đó lẻ thì nhân đôi cả 2 vế của PT để khử mẫu số.
10. Phương pháp cân bằng electron:
 Đây là phương pháp cân bằng áp dụng cho các phản ứng oxi hóa khử.
 Bản chất của phương trình này dựa trênm nguyên tắc: Trong một phản ứng oxi hóa – khử, số electron do chất khử nhường phải bằng số electron do chất oxi hóa thu.
 Việc cân bằng qua ba bước:
a. Xác định sự thay đổi số oxi hóa.
b. Lập thăng bằng electron.
c. Đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại.
Ví dụ. Cân bằng phản ứng:
 FeS + HNO3 -----> Fe(NO3)3 + N2O + H2SO4 + H2O
a. Xác định sự thay đổi số oxi hóa:
 Fe+2 –> Fe+3
 S-2 –> S+6
 N+5 –> N+1
(Viết số oxi hóa này phía trên các nguyên tố tương ứng)
b. Lập thăng bằng electron:
 Fe+2 –> Fe+3 + 1e
 S-2 –> S+6 + 8 e
 FeS –> Fe+3 + S+6 + 9 e
 2N+5 + 8e –> 2N+1
–> Có 8FeS và 9 N2O.
c. Đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại:
 8FeS + xx HNO3 -----> 8Fe(NO3)3 + 9N2O + 8H2SO4 + yyH2O
-Tính xx cho HNO3 ; tại vế phải N đã có 8 x 3 + 9x2 = 42 à xx = 42
- Tính yy cho H2O : sau khi lấy xx = 42 thì vế trái có 42 H à yy = 42/2 = 13
Cuối cùng ta được PTPU cân bằng là:
 8FeS + 42HNO3 ==> 8Fe(NO3)3 + 9N2O + 8H2SO4 + 13H2O
Ví dụ 2. Phản ứng trong dung dịch bazo: 
 NaCrO2 + Br2 + NaOH –---> Na2CrO4 + NaBr
 CrO 2- + 4OH -1 –> CrO4 2- + 2 H2O + 3e x 2
 Br2 + 2e –> 2Br - x3
è Phương trình ion:
 2CrO 2- + 8OH -1 + 3 Br2 –> 2CrO4 2- + 6Br -1 + 4 H2O
èPhương trình phản ứng phân tử:
 2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH ==> 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4 H2O
Ví dụ 3. Phản ứng trong dung dịch có H2O tham gia:
 KMnO4 + K2SO3 + H2O –> MnO2 + K2SO4 + KOH
*Cân bằng ion:
 MnO4 1 - + 3e + 2 H2O –> MnO2 + 4OH - x2
 SO3 2- + H2O –> SO4 2- + 2H1+ + 2e x3
*Phương trình ion:
 2MnO4 1 - + H2O + SO3 2- ––> 2MnO2 + 2OH 1 - + 3SO4 2
*Phương trình phản ứng phân tử:
 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O ==> 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH
11. Phương pháp cân bằng đại số:
Để xác định hệ số phân tử của chất tham gia và thu được sau phản ứng hoá học, ta xem 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 nguyên tử của các nguyên tố theo định luật bảo toàn khối lượng để lập ra một hệ phương trình bậc nhất nhiều ẩn số. 
Giải hệ phương trình này và chọn các nghiệm là các số nguyên dương nhỏ nhất ta sẽ xác định được hệ số phân tử của các chất trong phương trình phản ứng hoá học.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng: 
 Cu + HNO3 ––> Cu(NO3)2 + NO + H2O
Gọi các hệ số phải tìm là các chữ a, b, c, d, e và ghi vào phương trình ta có:
 a.Cu + b. HNO3 ––> c.Cu(NO3)2+ d..NO + e.H2O
 + 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 được hệ phương trình 5 ẩn và giải như sau:
Rút e = b/2 từ phương trình (2) và d = b – 2c từ phương trình (3) và thay vào phương trình (4): 3b = 6c + b – 2c + b/2 Þ b = 8c/3
Ta thấy để b nguyên thì c phải chia hết cho 3. Trong trường hợp này để hệ số của phương trình hoá học là nhỏ nhất ta cần lấy c = 3. Khi đó: a = 3, b = 8, d = 2, e = 4
 èVậy phương trình phản ứng trên đựợc cân bằng là :
 2Cu + 8HNO3 ==> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Ở ví dụ trên trong phương trình hoá học có 5 chất (Cu, HNO3, Cu(NO3)2, NO, H2O) và 4 nguyên tố (Cu, H, N, O) khi lập hệ phương trình đại số để cân bằng ta được một hệ 4 phương trình với 5 ẩn số. Hay nói một cách tổng quát: có n ẩn số và (n – 1) phương trình. Vì thế phương pháp này chỉ nên dùng khi các PP trên gặp khó khăn.
PHH sưu tầm và chỉnh lí 1 -2014 - Nguồn TK chính : hoctothoahoc