Cách cân bằng phương trình hóa học và các dạng bài tập có lời giải chi tiết từ A- Z

Cân bằng phương trình hóa học là một bước quan trọng khi giải các bài toán liên quan đến phản ứng hóa học. Nhưng thực tế lại có nhiều em học sinh ngán ngẩm vì phải cân bằng phương trình hóa học trong quá trình làm bài. Để việc giải các bài tập trở nên dễ dàng hơn, các em hãy tham khảo ngay 13 cách cân bằng phương trình hóa học nhanh chóng và chính xác qua bài viết sau đây nhé

Tham khảo thêm:

Nội Dung

Cân bằng phương trình hóa học là gì?

Trong phản ứng hóa học, cân bằng hóa học là trạng thái mà cả chất phản ứng và sản phẩm đều có nồng độ không có xu hướng thay đổi theo thời gian, do đó không có sự thay đổi có thể quan sát được về tính chất của hệ thống.

Các cách cân bằng phương trình hoá học

Cân bằng PTHH theo nguyên tử nguyên tố

Đây là cách cân bằng PTHH đầu tiên cũng như là đơn giản nhất mà các bạn có thể dễ dàng áp dụng. Nếu thông thạo, các bạn chỉ cần nhìn là sẽ ra đáp án. Các bước thực hiện như sau:

Bước 1: Đầu tiên, bạn viết lại phương trình dưới dạng nguyên tử riêng biệt như H2, O2,…
Bước 2: Sau đó, tiến hành lập luận số nguyên tử theo thành phần của chất sản phẩm
Bước 3: Cuối cùng, viết lại đúng bản chất của các chất tham gia

Ví dụ: Cân bằng phương trình hóa học sau: P + O₂ → P₂O₅

Ta viết: P + O → P₂O₅.

Lập luận: Để tạo thành 1 phân tử P₂O₅, ta cần 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O, do đó 2P + 5O → P₂O₅.

Phân tích: Phân tử oxi luôn tồn tại gồm 2 nguyên tử, nếu ta lấy 5 phân tử oxi tức là số nguyên tử oxi tăng lên gấp 2 thì số nguyên tử P và số nguyên tử P₂O₅ cũng tăng lên gấp 2, tức là 4 nguyên tử P và 2 phân tử P₂O₅.

Cuối cùng, ta có:

4P + 5O₂ → 2P₂O₅.

Cân bằng PTHH bằng đại số

Phương pháp cân bằng theo đại số là phương pháp cân bằng được dùng để xử lý các PTHH phức tạp. Để có thể cân bằng theo phương pháp đại số, bạn làm như sau:

Bước 1: Đầu tiên, đặt ẩn cho các hệ số.
Bước 2: Tiếp theo, bạn cân bằng và lập phương trình đại số dựa trên định luật bảo toàn khối lượng.
Bước 3: Sau đó, chọn 1 nghiệm bất kỳ, từ đó suy ra các ẩn còn lại bằng cách giải hệ phương trình.

Ví dụ : Cân bằng PTHH: Cu + H2SO4 đặc, nóng → CuSO4 + SO2 + H2O

aCu + bH2SO4 đặc, nóng → cCuSO4 + dSO2 + eH2O

Số nguyên tử của Cu: a = c (1)

Số nguyên tử của S: b = c + d (2)

Số nguyên tử của H: 2b = 2e (3)

Số nguyên tử của O: 4b = 4c + 2d + e (4)

– Từ pt (3), chọn e = b = 1 (có thể chọn bất kỳ hệ số khác).

– Từ pt (2), (4) và (1) => c = a = d = ½ => c = a = d = 1; e = b =2 (quy đồng khử mẫu).

Cân bằng PTHH bằng phương pháp chẵn – lẻ

Một PTHH đã được cân bằng thì tổng số nguyên tử của 1 nguyên tố ở vế trái sẽ bằng vế phải. Suy ra, nếu số nguyên tử nguyên tố này ở vế trái là số chẵn thì tổng số nguyên tử nguyên tố đó cũng là số chẵn ở vế phải.

Ngược lại, nếu số nguyên tử nguyên tố ở vế trái là số lẻ thì số nguyên tử nguyên tố bên vế trái phải được nhân đôi lên. Sau đó, ta tiếp tục cân bằng các hệ số còn lại.

Ví dụ:Cân bằng phương trình: FeS₂ + O₂ → Fe₂O₃ + SO₂

Xét thấy, ở vế trái hiện đang có 2 nguyên tử oxi, tức là nguyên tử O₂ luôn chẵn với bất kỳ hệ số nào. Trong khi ở vế phải, oxi trong SO₂ chẵn nhưng trong F₂O₃ thì lẻ, do đó chúng ta cần nhân đôi số nguyên tử oxi trong Fe₂O₃ lên.

Sau đó, cân bằng thêm các hệ số còn lại, ta được:

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 11O₂

Cân bằng PTHH bằng theo nguyên tố tiêu biểu

Để có thể cân bằng PTHH theo cách này, bạn cần nắm được thế nào là nguyên tố tiêu biểu. Các đặc điểm để nhận dạng nguyên tố tiêu biểu:

Có mặt ít nhất trong phương trình phản ứng
Có liên quan gián tiếp đến nhiều chất trong phản ứng
Số nguyên tử chưa cân bằng

Phương pháp cân bằng PTHH theo nguyên tố tiêu biểu thực hiện như sau:

Bước 1: Đầu tiên, bạn chọn nguyên tố tiêu biểu dựa theo các đặc điểm trên
Bước 2: Sau đó, bắt đầu cân bằng nguyên tố tiêu biểu trước
Bước 3: Cuối cùng, cân bằng các nguyên tố còn lại là xong.

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

Ta chọn nguyên tố tiêu biểu trong phản ứng là oxi.

Bắt đầu cân bằng nguyên tố oxi: Xét thấy vế trái có 4O, vế phải có 1O, do vậy ta lấy bội chung là 4, hệ số cân bằng lúc này là KMnO₄ → 4H₂O.

Tiếp đến, xem xét và cân bằng các phân tử còn lại, ta được:

Cân bằng PTHH bằng theo nguyên tố chung nhất

Để cân bằng PTHH theo nguyên tố chung nhất, trước tiên bạn bắt đầu cân bằng hệ số của phân tử có chứa nguyên tố xuất hiện nhiều nhất trong phản ứng, sau đó cân bằng các hệ số còn lại là hoàn tất.

Ví dụ:Cân bằng phản ứng: Cu + HNO₃ → Cu(NO3)₂ + NO + H₂O

Ta thấy, trong phản ứng trên, nguyên tố xuất hiện nhiều nhất là nguyên tố oxi, do vậy ta sẽ bắt đầu cân bằng số các nguyên tử oxi trước. Vế trái hiện có 3 nguyên tử oxi, vế phải có 8 nên ta sẽ lấy bội chung của 3 và 8 là 24, suy ra hệ số của HNO₃ là 24÷3 = 8.

Kế đến, tiến hành cân bằng các hệ số còn lại của phương trình, ta được:

3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Cân bằng PTHH dựa vào phản ứng cháy của hợp chất chứa O

Đối với phản ứng cháy của hợp chất chứa oxi, để cân bằng PTHH bạn thực hiện theo trình tự sau:

Bước 1: Trước tiên, bạn cân bằng nguyên tố C
Bước 2: Sau đó, cân bằng nguyên tố H
Bước 3: Cuối cùng là cân bằng nguyên tố O = (tổng số nguyên tử O ở vế phải) – (số nguyên tử O có trong hợp chất) -> Chia đôi để được hệ số của phân tử O2 (nếu hệ số là số lẻ thì nhân các hệ số ở cả hai vế cho 2).

Cân bằng PTHH dựa vào phản ứng cháy của chất hữu cơ

Với các phản ứng cháy của Hidrocacbon, cách cân bằng phương trình hóa học được thực hiện theo 3 bước sau:

Bước 1: Trước tiên, bạn cân bằng nguyên tố H = (Số nguyên tử H của hidrocacbon)/2. Nếu kết quả cho số lẻ thì nhân đôi phân tử hidrocacbon, ngược lại nếu là số chẵn thì giữ nguyên.
Bước 2: Sau đó là cân bằng nguyên tố C
Bước 3: Cuối cùng, bạn cân bằng nguyên tố O là xong.

Cân bằng PTHH bằng hóa trị tác dụng

Phương pháp hóa trị tác dụng được sử dụng dựa trên hóa trị của các nguyên tố trong chất tham gia và chất sản phẩm để cân bằng PTHH. Đây là phương pháp cơ bản nhất và cũng có thể được sử dụng để cân bằng hầu hết các phương trình đơn giản. Các bước thực hiện như sau:

Bước 1: Đầu tiên, xác định hóa trị của từng nguyên tố và nhóm nguyên tử.
Bước 2: Tiếp theo, tìm bội số chung nhỏ nhất các hóa trị này.
Bước 3: Kế đến, tìm hệ số tương ứng.
Bước 4: Cuối cùng, thay vào phương trình hoá học là hoàn thành.

Ví dụ: Cân bằng phương trình sau:

Cân bằng PTHH dựa vào bản chất hóa học của phản ứng

Đây cũng là một dạng cân bằng PTHH nhanh chóng mà bạn chỉ cần dựa vào bản chất hóa học của phản ứng

Ví dụ:Cân bằng phương trình: Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂

Trong phản ứng này, khi CO bị oxi hóa thành CO₂ nó sẽ kết hợp thêm oxi, như vậy trong phân tử Fe₂O₃ có 3 nguyên tử oxi đã đủ để biến 3 phân tử CO thành 3 phân tử CO₂. Do đó, ta cần thêm hệ số 3 trước phân tử CO và CO₂, tiếp theo là hệ số 2 trước Fe.

Cuối cùng, ta được phương trình:

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

Cân bằng PTHH theo trình tự kim loại – phi kim

Bạn có thể dễ dàng thực hiện việc cân bằng PTHH theo trình tự kim loại → phi kim → hidro → oxi. Cách làm này cũng rất dễ thực hiện và mang lại hiệu quả cao.

Ví dụ:Cân bằng phương trình phản ứng: CuFeS₂ + O₂ → CuO + Fe₂O₃ + SO₂

Ta thấy, nguyên tử Cu đã cân bằng 2 vế nên sẽ bắt đầu cân bằng kim loại Fe, tiêp theo cân bằng lại Cu, S rồi tới O.

Sau đó nhân đôi hệ số, ta được phương trình như sau:

4CuFeS₂ + 13O₂ → 4CuO + 2Fe₂O₃ + 8SO₂

Cân bằng PTHH bằng cân bằng electron

Phương pháp cân bằng electron được tạo ra dựa trên nguyên tắc: Tổng số electron mà chất khử cho phải bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận và thường được áp dụng cho các phản ứng oxi hóa – khử.

Cách thực hiện như sau:

Bước 1: Đầu tiên, bạn xác định sự thay đổi số oxi hóa.
Bước 2: Sau đó, thăng bằng electron.
Bước 3: Cuối cùng, đặt hệ số tìm được vào phản ứng và tìm ra các hệ số còn lại.

VÍ dụ: cân bằng phương trình hóa học sau:

Cân bằng PTHH bằng cân bằng ion – electron

Bản chất của PP cân bằng ion – electron là dựa trên sự cân bằng khối lượng và cân bằng điện tích giữa các chất tham gia phản ứng. Đây là phương pháp được sử dụng nhiều để cân bằng phương trình diễn ra trong môi trường axit, bazơ hoặc là nước. Để cân bằng, bạn chỉ cần thực hiện các bước sau:

Bước 1: Đầu tiên, bạn xác định nguyên tố thay đổi số oxi hóa và viết các bán phản ứng oxi hóa – khử.
Bước 2: Tiếp theo, cân bằng bán phản ứng.
Bước 3: Sau đó, nhân 2 phương trình với hệ số tương ứng để thăng bằng electron.
Bước 4: Kế đến, bạn viết phương trình ion đầy đủ bằng cách cộng gộp 2 bán phản ứng.
Bước 5: Cuối cùng, cân bằng PTHH dựa trên hệ số của phương trình ion.

VÍ dụ: cân bằng phương trình hóa học sau:

Cân bằng PTHH bằng cân bằng hệ số phân số

Để cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp hệ số phân số, bạn làm như sau:

Bước 1: Đầu tiên, bạn thay các hệ số vào PTHH sao cho thoả điều kiện số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở 2 vế phương trình bằng nhau và không phân biệt phân số hay số nguyên.
Bước 2: Sau đó, bạn khử mẫu số bằng cách nhân mẫu số chung ở tất cả các hệ số là xong.

VÍ dụ: cân bằng phương trình hóa học sau:

Các dạng bài tập cân bằng phương trình hóa học thường gặp

Câu 1: Cân bằng PTHH sau:

Cu + NaNO₃ + H₂SO₄ → Cu(NO₃)₂ + NO + Na₂SO₄ + H₂O

Giải:

Phương trình dạng ion rút gọn:

3Cu + 2NO^3- + 8H⁺ → 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O

Phương trình dạng phân tử:

3Cu + 8NaNO₃ + 4H₂SO₄ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4Na₂SO₄ + 4H₂O

Câu 2: Hoàn thành các phương trình hóa học giữa các chất sau.cho biết phản ứng nào thể hiện tính oxi hóa mạnh?phản ứng thể hiện tính axit.

a) HNO₃ + NaOH

b) HNO₃(l) + CuO

c) HNO₃(l) + FeCO₃

d) HNO₃(đặc,nóng) + S

e) HNO₃(đặc nóng) + Fe(OH)₂

Giải:

a) HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

b) 2HNO₃ + CuO → Cu(NO₃)₂ + H₂O

c) 10HNO₃ loãng + 3FeCO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + 3CO₂ + NO + 5H₂O

d) 6HNO₃ đặc + S −^tº→ H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

e) 4HNO₃ đặc + Fe(OH)₂ −^tº→ Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 3H₂O

– PƯ thể hiện tính acid của HNO₃: a, b.

– PƯ thể hiện tính OXH của HNO₃: c, d, e.

Câu 3: a,Hãy dùng phương trình cân bằng nhiệt để tính nhiệt độ của hỗn hợp gồm 200 g nước đang sôi đổ vào 300 g nước ở nhiệt độ trong phòng.

b) Tiến hành thí nghiệm để kiểm tra giá trị của nhiệt độ tính được. Giải thích tại sao nhiệt độ tính được không bằng nhiệt độ đo được?

Giải:

a) Coi nhiệt độ nước sôi là t₁ = 100^oC, nhiệt độ nước trong phòng là t₂ = 25^oC.

Gọi t là nhiệt độ hỗn hợp khi có cân bằng nhiệt.

– Nhiệt lượng do m₁ = 200 g = 0,2 kg nước sôi tỏa ra: Q₁ = m₁.c.(t₁ – t)

– Nhiệt lượng do m₂ = 300 g = 0,3 kg nước thu vào: Q₂ = m₂.c(t – t₂)

Phương trình cân bằng nhiệt:

Q₂ = Q₁

hay m₁.c(t₁ – t) = m₂.c.(t – t₂)

b) Nhiệt độ tính được không bằng nhiệt độ đo được là vì trên thực tế có sự mất lên thêm bao nhiêu độ.

Câu 4: Người ta thả một miếng đồng khối lượng 0,5kg vào 500g nước. Miếng đồng nguội đi từ 80^oC xuống 20^oC. Hỏi nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao nhiêu và nóng lên thêm bao nhiêu độ.

Giải:

Nhiệt lượng nước nhận được bằng đúng nhiệt lượng do miếng đồng tỏa ra là:

Q₂ = Q₁ = m₁.c₁.(t₁ – t) = 0,5.380.(80 – 20) = 11400 J

Độ tăng nhiệt độ của nước là: