Đề tài Một số bí quyết giúp học sinh lớp 8 cân bằng nhanh và chính xác một phương trình hoá học

MỘT SỐ BÍ QUYẾT GIÚP HỌC SINH LỚP 8 CÂN BẰNG NHANH VÀ CHÍNH XÁC MỘT PHƯƠNG TRÌNH HOÁ HỌC. I. ĐẶT VẤN ĐỀ: Để làm tốt các bài tập hoá học, việc cần thiết trước hết là các em phải cân bằng nhanh và đúng các phương trình hoá học rồi với làm các Bướctiếp theo. Có nhiều phương pháp để cân bằng một phương trình hoá học trong đó có các phương pháp “thăng bằng electron và ion- eclectron” thăng bằng nhanh và chính xác. Tuy vậy với học sinh lớp 8 chưa thể cân bằng được theo các phương pháp này, SGK lớp 8 mới chỉ dừng lại ở mức độ nêu ra 3 Bướclập 1 phương trình hoá học là. Bước1: Viết sơ đồ phản ứng. Bước2: Cân bằng số nguyên tố của mỗi nguyên tố: Tìm hệ số thích hợp đặt trước các công thức. Bước3: Viết phương trình hoá học. Qua thực tế giảng dạy tôi thấy học sinh rất lúng túng ở Bước2 khi đi tìm hệ số thích hợp đặt trước các công thức do đó việc cân bằng hoá học là một nội dung khó đối với học sinh. Để góp phần làm đơn giản hoá các khó khăn đó, tôi đã tìm hiểu và lựa chọn một số phương pháp “giúp các em cân bằng nhanh và chính xác các phương trình hoá học” phù hợp với trình độ nhận thức của các em mà tôi gọi là các bí quyết. II. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ. Giải quyết 1: Cân bằng theo phương pháp “Hệ số thập phân”. Để cân bằng phản ứng theo phương pháp này ta cần thực hiện các Bướcpháp sau. Bước1: Đưa các hệ số là số nguyên hay phân số vào trước các công thức hoá học sao cho số nguyên tử hai vế bằng nhau. Bước2: Quy đồng mẫu số rồi khử mẫu để được PTHH hoàn chỉnh. t0 Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng sau. P + O2 -- P2O5 Ở phương trình này ta thấy ở vế phải có hai nguyên tử P và 5 nguyên tử 0 còn ở vế trái có một nguyên tử p và 2 nguyên tử O vậy. t0 Cách làm: Đưa hệ số 2 vào trước p hệ số vào trước O2 để cân bằng số nguyên tử. 2P + O2 --- P2O5 t0 Tiếp đó ta quy đồng mẫu số chung là 2 ta được. 2. O2 --- P2O5 t0 Khử mẫu ta được phương trình hoàn chỉnh. 4P + 5O2 ¦ 2P2O5 t0 Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng sau. C2H2 + O2 ---CO2 + H2O Ở phương trình này ta thấy ở vế phải có 1 nguyên tử C, ở bên trái có 2 C vậy. t0 Cách làm: Đặt hệ số 2 vào trước CO2 C2H2 + O2 ---2O2 + H2 O t0 Lúc này ta thấy ở vế trái có 2 nguyên tử O còn ở vế bên phải có 5 nguyên tử 0 vậy ta thêm hệ số vào O2 C2H2 + O2 ---2CO2 + H2O t0 Tương tự quy đồng rồi khử mẫu số ta được. t0 2C2H2 + 5O2 ’ 2CO2 + 2H2O Ví dụ 3: Al2O3 --- Al + O2 t0 Tương tự ta đặt 2 vào trước Al và vào trước O2 Al2O3 --- 2Al + O2 t0 Quy đồng mẫu số với 2 rồi khử mẫu ta được phương trình hoá học. 2Al2O --- 4Al + 3O2 * Nhận xét: phương pháp này áp dụng đặc biệt có hiệu quả với các phương trình có một hoặc nhiều chất là đơn chất tổng số chất trong PƯ từ 3 đến 4(như các phản ứng giữa kim loại, phi kim với các chất khác hay các PƯ phân huỷ tạo ra đơn chất). Bí quyết 2: Cân bằng các phương trình hoá học theo phương pháp “chẵn-lẽ”. Để cân bằng theo phương pháp này ta làm như sau: Xét các chất trước và sau phản ứng. Nếu số nguyên tử của cùng một nguyên tố trong một số công thức hoá học là số chẵn còn ở công thức khác lại là số lẻ thì đặt hệ số 2 trước công thức có số nguyên tử là lẽ, sau đó tìm các hệ số còn lại. t0 Ví dụ 1: Cân bằng phương trình hoá học sau. FeS2 + O2 --- Fe2O3 + SO2 Ta thấy số nguyên tử oxi trong O2 và SO2 là chẵn còn trong Fe2O3 là lẽ vậy cần đặt hệ số 2 trước công thức Fe2O3 t0 Cách làm: FeS2 + O2 --- 2Fe2O3 + SO2 t0 Tiếp theo ta lần lượt cân bằng sắt và lưu huỳnh. t0 4FeS2 + O2 --- 2Fe2O3 + SO2 4FeS2 + O2 --- 2Fe2O3 + SO2 +8SO2 Cuối cùng ta cân bằng oxi ta thấy ở vế phải có tổng cộng 22 oxi vậy phải thêm hệ số 11 vào trước công thức 02 ta được phương trình hoá học. t0 4FeS2 + 11 O2 ---2Fe2O3 + 8SO2 t0 Ví dụ 2: Cân bằng phương trình hoá học sau. Al + CuCl2 ---AlCl3 + Cu Ta thấy clo trong công thức CuCl2 là chẵn còn trong AlCl3 lẻ vậy. t0 Cách làm: Thêm 2 trước công thức AlCl3 Al + CuCl2 ---2AlCl3 + Cu Tiếp theo ta cân bằng clo và nhân. 2Al + 3 CuCl2 ---2AlCl3 + Cu Cuối cùng ta cân bằng đồng ta được phương trình hoá học. 2Al + 3CuCl2 ’2AlCl3 + 3Cu Ví dụ 3: Lập PTHH của PƯ. Fe203 + HCl ---FeCl3 +H2O Ta thấy số nguyên tử Fe trong Fe203 là chẵn còn trong FeCl3 là lẽ ta thêm 2 trước FeCl3 Fe203 + HCl ---2FeCl3 +H2O Ta tiếp tục cân bằng clo Fe203 + 6HCl ---2FeCl3 +H2O Cuối cùng ta cân bằng Fe203 + 6HCl ’2FeCl3 +3H2O t0 * Nhận xét : Trong các trường hợp cụ thể có thể các PTHH có nhiều nguyên tố mà ở một số là chẵn ở một số bên là lẻ do đó ta nên chọn nguyên tố có số lẻ cao hơn để cân bằng. Ví dụ : Al + O2 --- Al2O3 t0 Cả nguyên tố nhóm và nguyên tố nhóm và nguyên tử oxi trong 1 công thức là chẵn 1công thức là lẻ nhưng oxi có số lẻ cao hơn nên cân bằng oxi trước. Al + O2 ---2Al2O3 t0 t0 Al + 3 O2 ---2Al2O3 4Al + 3 O2 ---2Al2O3 t0 t0 Nếu cân bằng nhôm trước hệ số tiếp theo thường lẻ phải quy đồng khử mẫu: 2Al + O2 ---Al2O3 2Al + O2 ---Al2O3 Nhân các hệ số với 2 rồi khử mẫu . t0 4 Al + 3O2 ---2Al2O3 * Lưu ý: Với PTHH có tất cả 3 chất trong đó có 2 chất là đơn chất thì sau khi chọn được nguyên tố thích hợp để cân bằng ta có thể tìm bội số chung nhỏ nhất của các chỉ số nguyên tố đó trong công thức hoá học để tìm 2 hệ số cùng lúc: t0 Ví dụ 1: Al + Cl2 ---AlCl3 t0 Cách làm ta chọn nguyên tố clo để cân bằng bội số chung nhỏ nhất của 2 chỉ số 2, 3 là 6. ta lấy 6 : 3 = 2 điền 2 trước AlCl3. Lấy 6 : 2 = 3 điền 3 trước Cl2 ta được. Al +3Cl2 ---2AlCl3 t0 Cân bằng nhôm: t0 2Al + 3Cl2 ---2AlCl3 Ví dụ 2: P + O2 ---P2O5 Ta chọn oxi để cân bằng. Bội số chung nhỏ nhất của 2 và 5 là 10. lấy bội số chung trên chia cho chỉ số của nguyên tố oxi trong từng công thức hoá học để tìm hệ số. t0 10 : 2 = 5 điền 5 vào trước O2; 10 : 5 = 2 điền 2 vào trước P2O5 ta được: P + 5O2 ---2P2O5 t0 Sau đó cân bằng phốt pho bằng cách thêm 4 vào trước P ta được PTHH. 4P + 5O2 2P2O5 t0 Ví dụ 3: N2 + 3H2 ---2NH3 t0 Ta chọn Hidrô. Bội số chung gần nhất của 2 chỉ số, của nguyên tố Hiđrô là 6 lầy bội số chung vừa tìm được lần lượt chia cho chỉ số của các chỉ số trong từng công thức, ta tìm được các hệ số tương ứng là N2 + 3H2 2NH3 Bí quyết 3: Cân bằng phản ứng theo phương pháp “ Đại số”. Để cân bằng phương trình hoá học theo phương pháp này ta cần thực hiện các Bướcsau: Bước1: Đưa các hệ số a, b , c, d, e… lần lượt vào trước công thức hoá học ở 2 vế của PTHH. Bước2: Cân bằng số nguyên tử ở 2 vế của phương trình bằng 1 hệ phương trình đại số bậc nhất chứa các ẩn a, b, c, d, e…(lưu ý để lập được các phương trình cần nắm vững tổng số nguyên tử của 1 nguyên tố ở vế trái luôn bằng tổng số nguyên tử, nguyên tố đó ở vế phải. Như vậy với 1 PTHH bất kì nếu có tổng số chất là n thì ta luôn lập được(n – 1) phương trình). Bước3: Giải hệ phương trình vừa lập để tìm các hệ số a, b, c, d, e…(lưu ý vì hệ phương trình có n ẩn nhưng chỉ có(n-1) PTHH nên ta chọn 1 giá trị bất kì cho 1 ẩn số nào đó sao cho dễ tìm được các hệ số còn lại theo giá trị đó, giải tìm các hệ số còn lại). Bước4: Đưa các giá trị (a, b, c, d, e…) vừa tìm được vào PTHH (nếu hệ số tìm được là phân số ta quy đồng rồi khử mẫu) Ví dụ 1: Lập phương trình hoá học. Cu + HNO3 ---- Cu(NO3)2 + NO2 + H2O Bước1: Đặt các hệ số hợp thức vào PTHH. a Cu + b HNO3 ----c Cu(NO3)2 + d NO2 + e H2O Bước2: Thiết lập hệ phương trình dựa vào mối liên hệ tổng số nguyên tử của 1 nguyên tố phải bằng tổng số nguyên tử của nguyên tố đó ở bên phải: Ta lập được các PTHH(5 chất nên lập được 4 phương trình đại số). Cu : a = c (1) H : b = 2.e (2) N : b = 2 . c + d (3) O : 3b = 3.2.c + 2d + e 3b = 6c + 2d + e (4) Bước3: Giải hệ phương trình đại số trên bằng cách: chọn hệ số c = 1(có thể chọn 1 hệ số khác và 1 giá trị khác tuy vậy việc tính có thể gặp khó khăn hơn) từ (1) a = c = 1 Mặt khác ta có: b = 2e e = . Thay các giá trị trên vào(3) và(4) ta được. .b = 2 + d 3b = 6 + 2d + 5b = 12 + 4d Giải hệ phương trình trên ta được: d = 2; b = 4 b = 4 thay vào phương trình(2) ta được 4 = 2. e e = 2 Bước4: Đưa các hệ số vừa tìm được vào PTHH ta được phương trình hoàn chỉnh: Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O t0 Ví dụ 2: Lập PTHH của phản ứng: Cu + H2SO4 đ ----CuSO4 + SO2 + H2O t0 Bước1: Đưa hệ số hợp thức vào PTHH: a Cu + b H2SO4 ----c CuSO4 + d SO2 + e H2O Bước2: Cân bằng số nguyên ở hai vế của phản ứng: Cu : a = c (1) S : b = c + d (2) H : 2b = 2e (3) O : 4b = 4c + 2d + e (4) Bước3: Giải hệ PTHH trên bằng cách từ phương trình (3) chọn e = 1 b = 1. Tiếp tục giải bằng cách thế giá trị b và e vào phương trình 3, 4 sau đó giải hệ ta được c = d = . Thay c = vào phương trình (1) ta được a = . t0 Bước4. Thay vào PTHH ta được Cu + H2SO4đ ---- CuSO4 + SO2 + H2O t0 Quy đồng mẫu số với 2 rồi khử mẫu ta được PTHH: Cu + H2SO4đ CuSO4 + SO2 + 2H2O * Nhận xét: Ưu điểm của phương pháp là với bất kì phương trình hoá học nào, đặc biệt là với các phương trình khó nếu áp dụng đúng ta luôn tìm được các hệ số thích hợp. Nhược điểm phương pháp này dài, giải có thể ra nghiệm là phân số việc tính toán dễ nhầm lẫn do đó mất thời gian. Nếu chỉ áp dụng phương pháp này thì khi cân bằng các phương trình khó và không giới hạn về thời gian. Bí quyết 4: Đây không phải là một phương pháp dễ cân bằng PTHH mà chỉ là lưu ý cho các em học sinh cân bằng. Đó là trong khi lập nhiều phương trình hoá học có rất nhiều các phương trình tương tự nhau xong các em vẫn cân bằng từng phương trình một. Điều đó rất mất thời gian ảnh hưởng đến kết quả làm bài. Do đó khi cân bằng nên phân loại PTHH tương tự nhau. Sau đó cân bằng chính xác một PTHH rồi lấy các hệ số đó điền vào các PTHH tương tự. t0 Ví dụ: Cân bằng các PTHH sau: a. Fe + Cl2 ----FeCl3 t0 b. Fe2O3 + H2SO4 ----Fe2(SO4)3 + H2O c. Al + Br2 ----AlBr3 d. Al2O3 + H2SO4 ---- Al2(SO4)3 + H2O …………………………………………………………………………….. Ta thấy phương trình (a) giống với phương trình (c) và phương trình (b). vậy ta cân bằng PT (a) và (b) rồi lấy kết quả điền vào các PT giống nhau: t0 a. Fe + 3Cl2 ----2FeCl3 b. 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 t0 Suy ra: PTHH của (c) là: 2Al + 3Cl2 2AlCl3 Tương tự ta cân bằng PT (b) t0 Fe2O3 + 3H2SO4 ----Fe2(SO4)3 + H2O Fe2O3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3H2O t0 Suy ra PT (d) là: Al2O3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2O Cũng qua các ví dụ trên ta thấy 1 PTHH có thể có nhiều cách cân bằng khác nhau do đó. Cuối cùng: Muốn cân bằng nhanh và chính xác đòi hỏi các em phải tự giác vận dụng thường xuyên và linh hoạt các bí quyết cân bằng vào các PTHH cụ thể để thuần thục hoàn chỉnh kỹ năng cân bằng của mình. III. KẾT LUẬN Trên đây là một số bí quyết giúp học sinh cân bằng nhanh, chính xác và phù hợp với trình độ nhận thức chung của các em lớp 8 mà tôi đã áp dụng vào giảng dạy cho các em và đã thu được kết quả nhất định. Mặt khác trong SGK không đề cập đến vấn đề này hoặc chưa tổng hợp thành hệ thống và các sách tham khảo. Mỗi bí quyết tôi cố gắng nêu lên những phản ứng đơn giản và hay gặp nhất mà học sinh lớp 8 gặp phải trong khi thực hiện cân bằng. Các biện pháp đưa ra chắc chắn không thể tránh khỏi những thiéu sót . Rất mong sự đóng góp ý kiến từ đồng nghiệp và các em học sinh để tôi có thể sửa chữa bổ sung nhằm nâng cao hiệu quả dạy học. TÀI LIỆU THAM KHẢO - Báo thế giới trong ta số 50 + 51 - 04/05/2006 bài của tác giả Huỳnh Văn Út THCS Hoa Lư – Quận 9 – TP. Hồ Chí Minh. - Phương pháp dạy học trong nhà trường phổ thông – tác giả: Lê Văn Dũng – Nguyễn Thị Kim Cúc. - Hướng dẫn làm bài tập hoá học 8 – tác giả Ngô Ngọc An. - Một số tài liệu khác có liên quan.