Bài học

Cân bằng phương trình hóa học

Em sẽ làm được gì?

Viết được sơ đồ phản ứng từ tên chất và cân bằng phương trình hóa học bằng cách thêm hệ số cho đủ bốn dạng phản ứng cơ bản: kim loại + oxygen, acid + kim loại, acid + base, muối carbonate + acid.

Cần nhớ trước

Công thức hóa học (Chương 2), định luật bảo toàn khối lượng và việc nguyên tử được bảo toàn (bài trước).

Phản ứng giữa khí hydrogen và oxygen tạo nước, viết thô là H₂ + O₂ → H₂O. Nhưng đếm thử: vế trái có 2 nguyên tử O, vế phải chỉ 1 — nguyên tử oxygen không thể tự mất đi! Ta cần cân bằng để hai vế có số nguyên tử mỗi nguyên tố bằng nhau. Đây là kĩ năng em sẽ dùng lại ở hầu như mọi bài học Hóa 9 từ nay về sau, nên cần luyện tới mức thành thạo với nhiều dạng phản ứng khác nhau.

Phản ứng giữa khí hydrogen và oxygen tạo nước, viết thô là H₂ + O₂ → H₂O. Nhưng đếm thử: vế trái có 2 nguyên tử O, vế phải chỉ 1 — nguyên tử oxygen không thể tự mất đi! Ta cần **cân bằng** để hai vế có *số nguyên tử mỗi nguyên tố bằng nhau*. Đây là kĩ năng em sẽ dùng lại ở hầu như mọi bài học Hóa 9 từ nay về sau, nên cần luyện tới mức thành thạo với nhiều dạng phản ứng khác nhau.

Vì sao phải cân bằng?

Vì nguyên tử được bảo toàn, số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế phải bằng nhau. Một phương trình hóa học chỉ đúng khi đã cân bằng. Để cân bằng ta chỉ được thêm hệ số (con số đặt trước công thức), tuyệt đối không đổi chỉ số trong công thức — vì đổi chỉ số là đổi sang chất khác.

Lỗi thường gặp

Sai lầm kinh điển: để cân bằng O trong H₂O, có bạn sửa thành H₂O₂. Nhưng H₂O₂ là hydrogen peroxide, một chất hoàn toàn khác! Chỉ được thêm hệ số, không đổi chỉ số.

Các bước cân bằng phương trình

Viết sơ đồ phản ứng với công thức đúng của các chất, đặt dấu mũi tên.
Đếm số nguyên tử mỗi nguyên tố ở hai vế.
Thêm hệ số để cân bằng từng nguyên tố một, thường bắt đầu từ nguyên tố xuất hiện nhiều nhất hoặc có số lẻ.
Kiểm tra lại toàn bộ và viết phương trình hoàn chỉnh.

1. **Viết sơ đồ phản ứng** với công thức đúng của các chất, đặt dấu mũi tên. 2. **Đếm số nguyên tử** mỗi nguyên tố ở hai vế. 3. **Thêm hệ số** để cân bằng từng nguyên tố một, thường bắt đầu từ nguyên tố xuất hiện nhiều nhất hoặc có số lẻ. 4. **Kiểm tra lại** toàn bộ và viết phương trình hoàn chỉnh.

Cân bằng = chỉ thêm hệ số cho tới khi số nguyên tử mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau.

Bốn dạng phản ứng cần luyện thành thạo

Ví dụ

Ví dụ 1 — Kim loại + oxygen: nhôm cháy trong oxygen

1
Al + O₂ → Al₂O₃.
2
Vế phải có 3 O, vế trái chẵn (O₂). Bội chung của 3 và 2 là 6: đặt 2 trước Al₂O₃ (6 O) và 3 trước O₂ (6 O).
3
Vế phải 2 × 2 = 4 Al → đặt 4 trước Al.
4
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃: Al 4 = 4, O 6 = 6 ✓.

Ví dụ

Ví dụ 2 — Acid + kim loại: sắt phản ứng với hydrochloric acid

1
Fe + HCl → FeCl₂ + H₂.
2
Vế phải có 2 Cl (trong FeCl₂) và 2 H (trong H₂); vế trái mới có 1 Cl, 1 H.
3
Đặt 2 trước HCl: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂.
4
Fe: 1 = 1; H: 2 = 2; Cl: 2 = 2 ✓. Phương trình: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂.

Ví dụ

Ví dụ 3 — Acid + base: phản ứng trung hòa

1
NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O.
2
Nhóm Na₂SO₄ cần 2 Na, nhưng vế trái mới có 1 Na (từ NaOH). Đặt 2 trước NaOH: 2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O.
3
Đếm H: vế trái có 2 (từ 2NaOH) + 2 (từ H₂SO₄) = 4 H; vế phải mới có 2 H (từ 1 phân tử H₂O). Đặt 2 trước H₂O.
4
2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O. Na: 2 = 2; S: 1 = 1; O: 2 + 4 = 6 và 4 + 2 = 6; H: 4 = 4 ✓.

Ví dụ

Ví dụ 4 — Muối carbonate + acid: đá vôi tan trong acid

1
CaCO₃ + HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂.
2
Vế phải có 2 Cl (trong CaCl₂), vế trái mới có 1 Cl.
3
Đặt 2 trước HCl: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂.
4
Ca: 1 = 1; C: 1 = 1; Cl: 2 = 2; H: 2 = 2; O: 3 = 1 + 2 = 3 ✓. Phương trình đúng: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂ — đây chính là phản ứng giải thích vì sao giấm (chứa acid) làm đá vôi sủi bọt khí CO₂.

Mẹo cân bằng nhanh và ý nghĩa của phương trình đã cân bằng

Một mẹo hữu ích khi cân bằng phương trình có nhóm nguyên tử (như SO₄, NO₃, CO₃) là coi cả nhóm như một đơn vị duy nhất, không tách nó ra thành từng nguyên tử riêng lẻ — miễn là nhóm đó xuất hiện nguyên vẹn ở cả hai vế. Ví dụ ở Ví dụ 3, ta cân bằng nhóm SO₄ như một khối, không cần đếm riêng S và 4 O bên trong nó. Một mẹo khác là luôn cân kim loại và phi kim trước, cân H và O sau cùng — vì H và O thường xuất hiện ở nhiều chất nên dễ bị ảnh hưởng bởi các hệ số đã đặt trước đó, còn nếu cân H, O trước thì dễ phải sửa đi sửa lại nhiều lần.

Một mẹo hữu ích khi cân bằng phương trình có nhóm nguyên tử (như SO₄, NO₃, CO₃) là **coi cả nhóm như một đơn vị duy nhất**, không tách nó ra thành từng nguyên tử riêng lẻ — miễn là nhóm đó xuất hiện nguyên vẹn ở cả hai vế. Ví dụ ở Ví dụ 3, ta cân bằng nhóm SO₄ như một khối, không cần đếm riêng S và 4 O bên trong nó. Một mẹo khác là luôn **cân kim loại và phi kim trước, cân H và O sau cùng** — vì H và O thường xuất hiện ở nhiều chất nên dễ bị ảnh hưởng bởi các hệ số đã đặt trước đó, còn nếu cân H, O trước thì dễ phải sửa đi sửa lại nhiều lần.

Phương trình 2H₂ + O₂ → 2H₂O cho biết tỉ lệ số phân tử (cũng là tỉ lệ số mol): cứ 2 phân tử H₂ phản ứng với 1 phân tử O₂ tạo 2 phân tử H₂O. Tỉ lệ này là chìa khóa để tính theo phương trình ở chương sau — mọi bài toán tính khối lượng, thể tích khí trong Hóa học 9 đều bắt đầu từ việc đọc đúng tỉ lệ hệ số này.

Ví dụ

Ví dụ 5 — Áp dụng mẹo “coi nhóm nguyên tử là một khối”

1
Cân bằng phương trình: Ba(OH)₂ + HCl → BaCl₂ + H₂O.
2
Vế phải BaCl₂ cần 2 Cl, vế trái mới có 1 Cl (từ HCl). Đặt 2 trước HCl.
3
Ba(OH)₂ có 2 nhóm OH, tức 2 H và 2 O; sau khi có 2HCl, vế trái có tổng 2 (từ OH) + 2 (từ HCl) = 4 H. Đặt 2 trước H₂O để đủ 4 H.
4
Ba(OH)₂ + 2HCl → BaCl₂ + 2H₂O. Ba: 1 = 1; Cl: 2 = 2; O: 2 = 2; H: 2 + 2 = 4 và 4 ✓.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Nhìn lại bốn ví dụ trong bài, em sẽ thấy một quy luật chung: dù phản ứng thuộc dạng nào — kim loại cháy trong oxygen, kim loại tan trong acid, acid trung hòa base, hay muối carbonate gặp acid — quy trình bốn bước (viết sơ đồ, đếm nguyên tử, thêm hệ số, kiểm tra lại) luôn áp dụng được. Sự khác biệt duy nhất là thứ tự nguyên tố nên cân trước: với hợp chất có nhóm nguyên tử, hãy cân nhóm đó như một khối; với oxide có chỉ số lẻ, hãy tìm bội chung trước khi đặt hệ số. Luyện đủ bốn dạng này là đã đủ nền cho gần như mọi phương trình Hóa học 9.

Nhìn lại bốn ví dụ trong bài, em sẽ thấy một quy luật chung: dù phản ứng thuộc dạng nào — kim loại cháy trong oxygen, kim loại tan trong acid, acid trung hòa base, hay muối carbonate gặp acid — quy trình bốn bước (viết sơ đồ, đếm nguyên tử, thêm hệ số, kiểm tra lại) luôn áp dụng được. Sự khác biệt duy nhất là **thứ tự nguyên tố nên cân trước**: với hợp chất có nhóm nguyên tử, hãy cân nhóm đó như một khối; với oxide có chỉ số lẻ, hãy tìm bội chung trước khi đặt hệ số. Luyện đủ bốn dạng này là đã đủ nền cho gần như mọi phương trình Hóa học 9.

Ghi nhớ

Cân bằng = thêm hệ số (không đổi chỉ số) để số nguyên tử mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau. Bốn dạng cần thành thạo: kim loại + oxygen, acid + kim loại, acid + base, carbonate + acid. Hệ số cho biết tỉ lệ số phân tử/mol.

Để biến phương trình thành con số khối lượng và thể tích cụ thể, ta còn thiếu một đại lượng đếm hạt rất lớn: mol — bài sau sẽ giới thiệu nó.