Các bạn đã có trong tay 7 phương pháp giúp cân bằng phản ứng hóa học một cách nhanh nhất. Sau đây là một số phương pháp phức tạp hơn.
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. Do đó ta cần đặt hệ số 3 trước công thức CO và CO2 sau đó đặt hệ số 2 trước Fe:
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 + 8e
FeS –> Fe+3 + S+6 + 9e
2N+5 + 8e –> 2N+1
–> Có 8FeS và 9N2O.
c. Đặt các hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại:
8FeS + 42HNO3 –> 8Fe(NO3)3 + 9N2O + 8H2SO4 + 13H2O
Ví dụ 2. Phản ứng trong dung dịch bazo:
NaCrO2 + Br2 + NaOH –> Na2CrO4 + NaBr
CrO2- + 4OH- –> CrO42- + 2H2O + 3e x2
Br2 + 2e –> 2Br- x3
Phương trình ion:
2CrO2- + 8OH- + 3Br2 –> 2CrO42- + 6Br- + 4H2O
Phương trình phản ứng phân tử:
2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH –> 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O
Ví dụ 3. Phản ứng trong dung dịch có H2O tham gia:
KMnO4 + K2SO3 + H2O –> MnO2 + K2SO4
MnO4- + 3e + 2H2O –> MnO2 + 4OH- x2
SO32- + H2O –> SO42- + 2H+ + 2e x3
Phương trình ion:
2MnO4- + H2O + 3SO32- –> 2MnO2 + 2OH- + 3SO42-
Phương trình phản ứng phân tử:
2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O –> 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH
11. Phương pháp cân bằng đại số:
Dùng 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:
aCu + bHNO3 –> cCu(NO3)2 + dNO + eH2O
+ 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
=> 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
Vậy phương trình phản ứng trên có dạng:
3Cu + 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, ta có n ẩn số và (n – 1) phương trình.
Ghi nhớ: khi lập một hệ phương trình đại số để
cân bằng một phương trình hoá học, nếu có bao nhiêu chất trong phương trình hoá học thì có bấy nhiêu ẩn số và nếu có bao nhiêu nguyên tố tạo nên các hợp chất đó thì có bấy nhiêu phương trình.