Chủ đề tự chọn I hướng dẫn học sinh cân bằng phương trình hóa học

Tuần thứ 28, 29 Ngày soạn: 09.03.2009 Ngày dạy: 10.03.2009 CHỦ ĐỀ TỰ CHỌN 1 HƯỚNG DẪN HỌC SINH CÂN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC I. MỤC TIÊU Sau khi học xong phần tự chọn này thì học sinh có thể thực hiện tốt những vấn đề sau: - Viết đúng phương trình hóa học từ đơn giản đến khó - Nâng cao kỹ năng cân bằng phương trình hóa học - Chủ đề này được dạy trong 4 tiết II. CHUẨN BỊ - Tham khảo tài liệu liên quan đến phần giảng dạy này - Tham khảo sách giáo khoa hóa học 8 - Soạn giáo án phần chủ đề tự chọn III. TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY 1. Ổn định lớp học 2. Nội dung bài dạy Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Hoạt động 1. PHƯƠNG PHÁP CHẲN LẼ Như chúng ta đã biết, các số học 2, 4, 6, 8, … là những số chẵn còn các số 1, 3, 5, 7, … là những số lẽ. Do đó muốn cho các số đều chẵn thì ta phải nhân với 2 hoặc 4 hoặc 6 … Nhưng đối với hóa học thì các chỉ số phải là những số đơn giản và nhỏ nhất. Do đó ta chỉ chọn số 2 mà thôi. 1.Thế nào là chẵn lẽ Một số thí dụ minh họa cụ thể Thí dụ 1: sắt + khí oxi → oxit sắt từ: Fe + O2 ---> Fe3O4 Ta thấy ở bên trái chỉ có sắt là có nguyên tử lẽ (1 nguyên tử Fe), bên phải sắt có 3 nguyên tử. Do đó ta đặt số 2 vào trước công thức có số nguyên tử lẽ lớn hơn. Fe + O2 ---> 2Fe3O4 Nhưng lúc bấy giờ thì số nguyên tử ở bên trái không bằng bên phải, ta thêm số 6 trước công thức hóa học của Fe và số 4 trước công thức hóa học của O2: 6Fe + 4O2 ---> 2Fe3O4 Tuy nhiên ta chọn hệ số đơn giản nhất, vì 2, 4, 6 đều có ước số chung là 2 nên ta đơn giản đi. Do đó ta chia các hệ số này cho 2 ta được phương trình hóa học sau đây. 3Fe + 2O2 → Fe3O4 Lưu ý: đối với phương trình hóa học này, ta không cần áp dụng phương pháp chẵn lẽ cũng được mà chỉ cần đếm số nguyên tử và cân bằng thôi. Do đó ta có thể làm như sau: Fe + O2 ---> Fe3O4 Ta đặt hệ số 3 trước Fe và hệ số 2 vào O2 là được 3Fe + 2O2 → Fe3O4 Thí dụ 2: kali pemanganat → kali manganat + mangan đioxit + khí oxi KMnO4 ---> K2MnO4 + MnO2 + O2 Ta thấy ở vế trái có 1 nguyên tử K (1K); 1 nguyên tử Mn (1Mn); 4 nguyên tử oxi (4O). Ở vế phải có 2 nguyên tử K (2K); 2 nguyên tử Mn (2Mn); 8 nguyên tử oxi (8O). Do đó ta đặt hệ số 2 vào trước công thức hóa học KMnO4: 2KMnO4 ---> K2MnO4 + MnO2 + O2 Ta đếm lại số nguyên tử ở 2 vế thấy đã cân bằng. Ta viết thành phương trình hóa học 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 Thí dụ 3: kai clorat → kali corua + khí oxi: KClO3 ---> KCl + O2 Ta thấy ở vế trái có 1 nguyên tử K (1K); 1 nguyên tử Cl (1Cl); 3 nguyên tử oxi (3O). Ở vế phải có nguyên tử K (1K); 1 nguyên tử Cl (1Cl); 2 nguyên tử oxi (2O). Ta thấy ở vế trái, oxi có số nguyên tử lẽ lớn hơn (3O). Do đó ta đặt hệ số 2 vào trước công thức hóa học KClO3 2KClO3 ---> KCl + O2 Ta đếm lại thấy chưa cân bằng, nên ta thêm hệ số 2 vào trước công thức hóa học KCl và hệ số 3 vào trước công thức hóa học O2: 2KClO3 ---> 2KCl + 3O2 Ta đếm lại số nguyên tử ở 2 vế thấy đã cân bằng. Ta viết thành phương trình hóa học 2KClO3 → 2KCl + 3O2 Thí dụ 4: photpho + khí oxi → điphotpho penta oxit: P + O2 ---> P2O5 Ta thấy ở vế trái có 1 nguyên tử P (1P); 2 nguyên tử oxi (2O). Ở vế phải có 2 nguyên tử P (2P); 5 nguyên tử oxi (5O). Ta thấy ở vế phải, oxi có số nguyên tử lẽ lớn hơn (5O). Do đó ta đặt hệ số 2 vào trước công thức hóa học P2O5: P + O2 ---> 2P2O5 Ta đếm lại thấy chưa cân bằng, nên ta thêm hệ số 4 vào trước công thức hóa học P và hệ số 5 vào trước công thức hóa học O2: 4P + 5O2 ---> 2P2O5 Ta đếm lại số nguyên tử ở 2 vế thấy đã cân bằng. Ta viết thành phương trình hóa học 4P + 5O2 → 2P2O5 2.Các bước cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp chẵn lẽ Bước 1: Viết sơ đồ của phản ứng hóa học gồm chất tham gia phản ứng và chất tạo thành. Thí dụ: khí hidro + khí oxi → nước: H2 + O2 ---> H2O Bước 2: Đếm số nguyên tử của các nguyên tố từ trái sang phải. Sau đó cộng lại với nhau (lưu ý là cộng tất cả những nguyên tử của cùng một nguyên tố, chứ không phải là cộng toàn bộ các nguyên tử của các nguyên tố: H2 + O2 ---> H2O Ta thấy rằng bên trái mũi tên có 2 nguyên tử hidro (2H), 2 nguyên tử oxi (2O), bên phải mũi tên có 2 nguyên tử hidro (2H), 1 nguyên tử oxi (1O). Do đó số nguyên tử của hai bên chưa cân bằng. Bước 3: Nhân hệ số 2 vào trước công thức hóa học có số nguyên tử lẽ (ưu tiên cho nguyên tố nào có tổng số nguyên tử lẽ lớn nhất). Ta nhận thấy chỉ có nguyên tử oxi ở bên phải mũi tên là lẽ, còn các nguyên tử khác đều chẵn. Do đó ta đặt số 2 vào trước công thức của nước (H2O) H2 + O2 ---> 2H2O Lúc bấy giờ số nguyên tử oxi đã bằng nhau, nhưng số nguyên tử hidro lại không bằng nhau. Ta đặt tiếp số 2 trước công thức khí hidro (H2): 2H2 + O2 ---> 2H2O Bước 4: Kiểm tra lại số nguyên tử của các nguyên tố ở 2 vế có bằng nhau chưa. Nếu chưa thì tiếp tục cân bằng. Lưu ý: ta nên chọn những hệ số đơn giản nhất. Bước 5: Viết phương trình hóa học: 2H2 + O2 → 2H2O Hoạt động 2. PHƯƠNG PHÁP ĐẠI SỐ Cân bằng các phản ứng sau đây theo phương pháp đại số: 1. aAl + bH2SO4 → cAl2(SO4)3 + dSO2 + eH2O Ta có: Al: a = 2c H: 2b = 2e S: b = 3c + d O: 4b = 12c + 2d + e Chọn c = 1, ta có: a = 2; b = 6; d = 3; e = 6 do đó ta có phương trình hóa học: 2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O -------------------------------------------- 2. aFe3O4 + bHNO3 → cFe(NO3)3 + dNO + eH2O Ta có: Fe: 3a = c O: 4a + 3b = 9c + d + 2e H: b = 2e N: b = 3c + d Chọn a = 1, ta có: c = 3; b = 14; d = 5; e = 7 do đó ta có phương trình hóa học: Fe3O4 + 14HNO3 → 3Fe(NO3)3 + 5NO + 7H2O -------------------------------------------- 3. aFeS2 + bH2SO4(đ, nóng) → cFe2(SO4)3 + dSO2 + eH2O Ta có: Fe: a = 2c S: 2a + b = 3c + d H: 2b = 2e O: 4b = 12c + 2d + e Chọn c = 1, ta có: a = 2; b = 14; d = 15; e = 14 do đó ta có phương trình hóa học: 2FeS2 + 14H2SO4(đ, nóng) → Fe2(SO4)3 + 15SO2 + 14H2O -------------------------------------------- 4. aFeO + bH2SO4(đ, nóng) → cFe2(SO4)3 + dSO2 + eH2O Ta có: Fe: a = 2c O: a + 4b = 12c + 2d + e H: 2b = 2e S: b = 3c + d Chọn c = 1, ta có: a = 2; b = 4; d = 1; e = 4 do đó ta có phương trình hóa học: 2FeO + 4H2SO4(đ, nóng) → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O -------------------------------------------- 5. aFexOy + bHCl → cFeCly + dH2O Ta có: Fe: ax = c O: ay = d H: b = 2d Cl: b = cx Chọn a = 1, ta có: c = x; b = 2y; d = y do đó ta có phương trình hóa học: FexOy + 2yHCl → xFeCl2y/x + yH2O -------------------------------------------- 6. aMg + bHNO3(rất loãng) → cMg(NO3)2 + dNH4NO3 + eH2O Ta có: Mg: a = c H: b = 4d + 2e N: b = 2c + 2d O: 3b = 6c + 3d + e Chọn a = 4, ta có: b = 10; c = 4; d = 1; e = 3 do đó ta có phương trình hóa học: 4Mg + 10HNO3(rất loãng) → 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O Các bước thực hiện Bước 1: Gán cho mỗi chất một hệ số Bước 2: Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tốBước 3: Viết phương trình hóa học thí dụ1: aFeS2 + bO2→ cFe2O3 + dSO2 Ta có: Fe : a = 2c S : 2a = d O : 2b = 3c + 2d Chọn c = 1 thì a=2, d=4, b = 11/2 Nhân hai vế với 2 ta được phương trình: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 Thí dụ 2: KMnO4 + HCl → MnCl2 + Cl2 + KCl + H2O aKMnO4 + bHCl → cMnCl2 + dCl2 + eKCl + fH2O K : a = e Mn : a = c O : 4a = f H : b = 2f Cl : b = 2c + 2d + e Chọn e = 1 → ta có: a = 1 c = 1 f = 4 b = 8 d = 2 KMnO4 + 8HCl → MnCl2 + 2Cl2 + KCl + 4H2O Nhưng lúc bấy giờ số nguyên tử Cl chưa bằng nhau nên ta thêm 2 vào trước công thức KCl 2KMnO4 + 16HCl → 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O Thí dụ 3: Cl2 + KOH → KCl + KClO3 + H2O aCl2 + bKOH → cKCl + dKClO3 + eH2O Cl : 2a = c + d K : b = c + d O : b = 3d + e H : b = 2e Chọn e = 1 b = 2 d = 1/3 c = 5/3 a = 1 Nhân các nghiệm số tìm được với 3 Ta được: a = 3 b = 6 c = 5 d = 1 e = 3 Phương trình hóa học: 3Cl2 + 6KOH(rắn) t0 → 5KCl + KClO3 + 3H2O BÀI LUYÊN TẬP Các em hãy dùng phương pháp đại số hoặc phương pháp chẵn lẻ cân bằng các phương trình hóa học sau: 1. KMnO4 t0 → K2MnO4 + MnO2 + O2 2. Al + KNO3 + KOH + H2O → KAlO2 + NH3 3. Ca3(PO4)2 + SiO2 + C t0 → P4 + CO + CaSiO3 4. NaCrO2 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + H2O 5. Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NO + N2O + H2O 6. KMnO4 + K2SO3 + KOH → K2MnO4 + K2SO4 + H2O 7. KMnO4 + K2SO3 + H2O → MnO2 + K2SO4 + KOH 8. Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O 9. FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2 10. Zn + HNO3(loãng) → Zn(NO3)2 + NO2 + NO + H2O 11. Fe3O4 + H2SO4(đ, nóng) → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 12. Zn + KNO3 + KOH → K2ZnO2 + NH3 + H2O 13. FeS2 + H2SO4(đ, nóng) → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 14. FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O 15. FeCl3 + KI → FeCl2 + I2 + KCl 16. Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O 17. Zn + H2SO4 (đ, nóng) → ZnSO4 + SO2 + H2S + H2O 18. Mg + H2SO4(đ,nóng) → MgSO4 + H2S + H2O 19. Al + H2SO4 → Al2(SO4)3 + SO2 + H2S + H2O 20. Al + HCl → AlCl3 + H2 21. NO2 + H2O → 2HNO3 + NO 22. NO2 + 2NaOH → NaNO2 + NaNO3 + H2O 23. K2Cr2O7 t0 → K2CrO4 + Cr2O3 + O2 24. KClO3xt MnO2 , t0 → KCl + O2 25. Cl2 + NaOH → NaCl + NaClO + H2O HƯỚNG DẪN CÁCH LÀM: 1. aKMnO4 t0 → bK2MnO4 + cMnO2 + dO2 Ta có: K: a = 2b Mn: a = b + c O: 4a = 4b + 2c + 2d Chọn b = 1, ta có: a = 2; c = 1; d = 1 do đó ta có phương trình hóa học: 2KMnO4 t0 → K2MnO4 + MnO2 + O2 2. aFe3O4 + bHNO3 → cFe(NO3)3 + dNO + eH2O Ta có: Fe: 3a = c O: 4a + 3b = 9c + d + e H: b = 2e N: b = 3c + d Chọn a = 3, ta có: b = 28; c = 9; d = 1; e = 14 do đó ta có phương trình hóa học: 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O 3. aFeS2 + bO2 → cFe2O3 + dSO2 Ta có: Fe : a = 2c S : 2a = d O : 2b = 3c + 2d Chọn c = 1 thì a=2, d=4, b = 11/2, sau đó nhân toàn hệ hệ số cho 2 ta được a = 4; b = 11; c = 2; d = 8do đó ta có phương trình hóa học: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 4. aFe3O4 + bH2SO4(đ, nóng) → cFe2(SO4)3 + dSO2 + eH2O Ta có: Fe : 3a = 2c O : 4a + 4b = 12c + 2d + e H: 2b = 2e S : b = 3c + d 5. aFeS2 + bH2SO4(đ, nóng) → cFe2(SO4)3 + dSO2 + eH2O Ta có: Fe : a = 2c S : 2a + b = 3c + d H: 2b = 2e O : 4b = 12c + 2d + e 6. aFeO + bHNO3 → cFe(NO3)3 + dNO + eH2O Ta có: Fe : a = c O : a + 3b = 9c + d + e H: b = 2e N : b = 3c + d 7. aFeCl3 + bKI → cFeCl2 + dI2 + eKCl Ta có: Fe : a = c Cl : 3a = 2c + e K: b = e I : b = 2d 8. aZn + bH2SO4 (đ, nóng) → cZnSO4 + dSO2 + eH2S + fH2O Ta có: Zn: a = c H: 2b = 2e + 2f S: b = c + d + e O: 4b = 4c + 2d + f 9. aMg + bH2SO4(đ,nóng) → cMgSO4 + dH2S + eH2O Ta có: Mg: a = c H: 2b = 2d + 2e S: b = c + d O: 4b = 4c + e 10. aAl + bH2SO4 → cAl2(SO4)3 + dSO2 + eH2S + fH2O Ta có: Al: a = 2c H: 2b = 2e + 2f S: b = 3c + d + e O: 4b = 12c + 2d + f 11. aAl + bHCl → cAlCl3 + dH2 Ta có: Al: a = c H: b = 2d Cl: b = 3c 12. aNO2 + bH2O → cHNO3 + dNO Ta có: N: a = c + d O: 2a + b = 3c + d H: 2b = c 13. aNO2 + bNaOH → cNaNO2 + dNaNO3 + eH2O Ta có: N: a = c + d O: 2a + b = 2c + 3d + e Na: b = c + d H: b = 2e 14. aK2Cr2O7 t0 → bK2CrO4 + cCr2O3 + dO2 Ta có: K: 2a = 2b Cr: 2a = b + 2c O: 7a = 4b + 3c + 2d 15. aKClO3xt MnO2 , t0 → bKCl + cO2 Ta có: K: a = b Cl: a = b O: 3a = 2c 16. aCl2 + bNaOH → cNaCl + dNaClO + eH2O Ta có: Cl: 2a = c + d Na: b = c + d O: b = d + e H: b = 2e