Phương Trình Hóa Học Khó Lớp 12: Bí Kíp Cân Bằng “Siêu Tốc” Cho Học Sinh

Chào mừng các bạn học sinh lớp 12 đến với thế giới đầy thử thách nhưng cũng không kém phần thú vị của hóa học! Hẳn là bạn đã từng “đau đầu” với những phương trình hóa học phức tạp, nhất là khi bước vào chương trình lớp 12 với nhiều phản ứng “xoắn não” hơn? Đừng lo lắng, bài viết này sẽ giúp bạn chinh phục “nỗi ám ảnh” mang tên cân bằng phương trình hóa học khó lớp 12, trang bị cho bạn những “bí kíp” hữu hiệu để giải quyết mọi phương trình một cách dễ dàng.

Cân bằng phương trình hóa học là gì?

Trước khi “lao vào” những phương trình phức tạp, chúng ta cần nắm vững khái niệm cơ bản: Cân bằng phương trình hóa học. Hãy tưởng tượng phương trình hóa học như một chiếc cân, hai bên phải luôn cân bằng về số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố. Nói cách khác, số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở chất tham gia (vế trái) phải bằng số nguyên tử của nguyên tố đó ở sản phẩm (vế phải). Quá trình “điều chỉnh” số lượng nguyên tử này chính là cân bằng phương trình hóa học.

Các phương pháp cân bằng phương trình hóa học

1. Phương pháp đại số

Phương pháp này giống như việc bạn giải một hệ phương trình toán học vậy.

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

Bước 1: Đặt hệ số cân bằng là a, b, c, d:
aFeS2 + bO2 → cFe2O3 + dSO2

Bước 2: Dựa vào nguyên tắc bảo toàn nguyên tố, ta có hệ phương trình:

• Fe: a = 2c
• S: 2a = d
• O: 2b = 3c + 2d

Bước 3: Giải hệ phương trình, ta được a = 4, b = 11, c = 2, d = 8

Bước 4: Phương trình cân bằng hoàn chỉnh:
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

2. Phương pháp chẵn – lẻ

Phương pháp này dựa trên việc quan sát số nguyên tử chẵn lẻ của các nguyên tố trong phương trình.

Ví dụ: Cân bằng phương trình Fe + O2 → Fe2O3

Bước 1: Số nguyên tử Fe bên trái là lẻ, bên phải là chẵn, ta thêm hệ số 2 trước Fe:
2Fe + O2 → Fe2O3

Bước 2: Số nguyên tử O bên trái là chẵn, bên phải là lẻ, ta thêm hệ số 2 trước Fe2O3:
2Fe + O2 → 2Fe2O3

Bước 3: Cân bằng lại số nguyên tử Fe:
4Fe + 3O2 → 2Fe2O3

3. Phương pháp thăng bằng electron

Phương pháp này dựa trên việc bảo toàn electron trong các phản ứng oxi hóa – khử.

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

Bước 1: Xác định số oxi hóa: P (0) → P(+5), O(0) → O(-2)

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử:

• Oxi hóa: P → P(+5) + 5e
• Khử: O2 + 4e → 2O(-2)

Bước 3: Tìm bội chung nhỏ nhất của số electron nhường và nhận (20), từ đó suy ra hệ số:

• 4P → 4P(+5) + 20e
• 5O2 + 20e → 10O(-2)

Bước 4: Phương trình cân bằng: 4P + 5O2 → 2P2O5

4. Phương pháp nguyên tố tiêu biểu

Phương pháp này áp dụng cho những phương trình phức tạp, chứa nhiều nguyên tố.

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

Bước 1: Chọn nguyên tố O làm nguyên tố tiêu biểu.

Bước 2: Cân bằng nguyên tố O:
KMnO4 → 4H2O

Bước 3: Cân bằng các nguyên tố còn lại:

• 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O

5. Phương pháp dựa trên nguyên tố chung nhất

Phương pháp này tập trung vào nguyên tố xuất hiện nhiều nhất trong phương trình.

Ví dụ: Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O

Nguyên tố O xuất hiện nhiều nhất. Bội chung nhỏ nhất của 3 (vế trái) và 8 (vế phải) là 24. Suy ra hệ số HNO3 là 8. Từ đó cân bằng các nguyên tố còn lại:

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

6. Cân bằng phương trình cháy chất hữu cơ

a. Cháy hidrocacbon:

Ví dụ: Cân bằng phương trình C3H8 + O2 → CO2 + H2O

• Số nguyên tử H trong C3H8 là 8, chia 2 được 4, là số chẵn nên giữ nguyên C3H8.
• Cân bằng C: C3H8 + O2 → 3CO2 + H2O
• Cân bằng H: C3H8 + O2 → 3CO2 + 4H2O
• Cân bằng O: C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

b. Cháy hợp chất chứa O:

Ví dụ: Cân bằng phương trình C2H5OH + O2 → CO2 + H2O

• Cân bằng C: C2H5OH + O2 → 2CO2 + H2O
• Cân bằng H: C2H5OH + O2 → 2CO2 + 3H2O
• Tính số nguyên tử O bên phải (7), trừ đi số nguyên tử O trong C2H5OH (1) được 6, chia đôi được 3.
• Phương trình cân bằng: C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

Các dạng bài tập cân bằng phương trình hóa học

1. Bài tập cân bằng phương trình hóa học

Ví dụ: Cân bằng phương trình:

• Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + H2O

Giải:

Áp dụng phương pháp thăng bằng electron, ta có phương trình cân bằng:
Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O

2. Bài tập lập sơ đồ nguyên tử và tìm số phân tử

Ví dụ: Lập sơ đồ nguyên tử và tìm số phân tử trong phương trình: 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O

Giải:

Tỉ lệ phân tử Fe(OH)3 : phân tử Fe2O3 : số phân tử H2O = 2 : 1 : 3

Sơ đồ nguyên tử:

Cân bằng phương trình hóa học

3. Bài tập PTHH hợp chất hữu cơ

Ví dụ: Cân bằng phương trình:
C2H4 + O2 → CO2 + H2O

Giải:

C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O

4. Bài tập cân bằng phương trình hóa học chứa ẩn

Ví dụ: Cân bằng phương trình:
Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

Giải:

2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

5. Bài tập chọn hệ số và công thức hóa học

Ví dụ: Điền hệ số và công thức phù hợp:
? Na + ? → 2Na2O

Giải:

4Na + O2 → 2Na2O

Bài tập tự luyện

Để nắm vững kiến thức, bạn hãy tự luyện tập với các bài tập sau đây nhé:

Bài tập 1: Cân bằng phương trình:

• KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + Fe2(SO4)3 + H2O

Bài tập 2: Lập sơ đồ nguyên tử và tìm số phân tử trong phương trình:

• CH4 + O2 → CO2 + H2O

Bài tập 3: Cân bằng phương trình:

• C6H6 + O2 → CO2 + H2O

Bài tập 4: Cân bằng phương trình:

• Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

Bài tập 5: Cân bằng phương trình:

• FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2

Kết luận

Cân bằng phương trình hóa học là một trong những “chìa khóa” quan trọng để chinh phục môn Hóa học lớp 12. Hy vọng bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về các phương pháp cân bằng phương trình cũng như tự tin hơn khi đối mặt với những bài tập “nâng cao”. Hãy luyện tập thường xuyên để thành thạo các phương pháp này nhé. Chúc các bạn thành công!

Hãy tiếp tục theo dõi website “Hóa Học Phổ Thông” để cập nhật thêm nhiều kiến thức bổ ích và bài tập hay khác!

Giải bài tập cân bằng phương trình hóa học