- Các bước
- Viết phương trình không cân bằng
- Xem lại các hệ số và chỉ số phụ
- Cân bằng các nguyên tử theo tỷ lệ nhỏ nhất trước
- Cân bằng nguyên tử oxy
- Cuối cùng cân bằng các nguyên tử hydro
- Ví dụ
- Bài tập
- Bài tập 1
- Bài tập 2
- Bài tập 3
- Bài tập 4
- Người giới thiệu
Các thử và sai cân bằng bao gồm một thử và sai phương pháp mà tìm cách để đảm bảo rằng việc bảo tồn các vấn đề được thực hiện trong một phương trình hóa học cho một phản ứng nhất định; nghĩa là, để số nguyên tử của các chất phản ứng và sản phẩm bằng nhau. Do đó, chúng sẽ không biến mất hoặc tạo ra các nguyên tử ngoài không khí loãng.
Tùy thuộc vào thời gian gấp rút, đây thường là một hoạt động giải trí, củng cố hiểu biết về hệ số phân vị và chỉ số phụ. Mặc dù có vẻ không giống nhưng thử và sai liên quan đến việc nắm vững nhiều khái niệm, được áp dụng gần như vô thức đối với những người am hiểu về hóa học.
Cân bằng một phương trình hóa học bằng cách thử và sai giống như cố gắng điều chỉnh một chiếc bập bênh trong không khí. Hình ảnh được cung cấp bởi michael maggiore từ Pixabay
Do đó, cân bằng tương tự như nỗ lực sẽ được thực hiện để cân bằng một chiếc bập bênh (hoặc bập bênh), sao cho không có đầu nào rơi về một bên trong khi đầu kia tăng lên. Một thang điểm cũng minh họa điều này một cách hoàn hảo.
Nếu bạn có kinh nghiệm, việc cân bằng này thậm chí có thể được thực hiện bằng tinh thần, miễn là phương trình hóa học không quá phức tạp. Một cú xoay người không tốt sẽ phá hỏng hoàn toàn việc diễn giải phản ứng, vì vậy điều cần thiết là phải thực hiện nó một cách bình tĩnh để tránh mắc lỗi ăn vạ.
Các bước
Viết phương trình không cân bằng
Bất kể cân bằng là gì, bạn phải luôn bắt đầu với phương trình không cân bằng trong tầm tay. Tương tự như vậy, điều quan trọng là phải rõ ràng về các yếu tố của nó. Giả sử phương trình hóa học sau:
A + B → 3C + D
Trong đó các loài A, B, C và D là phân tử. Phương trình này không thể cân bằng vì nó không cho chúng ta biết gì về các nguyên tử của nó. Các nguyên tử là cân bằng, không phải là các phân tử.
Cả A, B và D đều có hệ số phân vị là 1, trong khi C là 3. Điều này có nghĩa là 1 phân tử hoặc số mol của A phản ứng với một phân tử hoặc số mol của B, tạo ra 3 phân tử hoặc số mol của C, và một phân tử hoặc số mol của D. Khi chúng tôi hiển thị các nguyên tử, chúng tôi giới thiệu các chỉ số dưới phương phân tích.
Xem lại các hệ số và chỉ số phụ
Bây giờ giả sử phương trình sau:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Các chỉ số đo phân tử cho chúng ta biết có bao nhiêu nguyên tử của mỗi nguyên tố tạo nên một phân tử và chúng được nhận biết vì chúng là những số nhỏ nhất ở phía bên phải của một nguyên tử. Ví dụ, CH 4 có một nguyên tử cacbon (mặc dù nguyên tử 1 không được liệt kê) và bốn nguyên tử hydro.
Cân bằng các nguyên tử theo tỷ lệ nhỏ nhất trước
Theo phương trình không cân bằng ở trên, cacbon là nguyên tử phụ: nó là một phần của một chất phản ứng duy nhất (CH 4 ) và một sản phẩm duy nhất (CO 2 ). Nếu bạn nhìn vào nó, có một nguyên tử C ở cả chất phản ứng và sản phẩm.
Cân bằng nguyên tử oxy
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 O 3 O
Chúng ta không thể thay đổi các chỉ số con, mà chỉ thay đổi các hệ số phân tích để cân bằng một phương trình. Có nhiều oxy hơn ở phía bên phải, vì vậy chúng tôi cố gắng thêm một hệ số vào O 2 :
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 hoặc 3
Chúng tôi không muốn ảnh hưởng đến hệ số của CO 2 vì nó sẽ làm mất cân bằng các nguyên tử C. Sau đó chúng tôi thay đổi hệ số của H 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 hoặc 4
Cuối cùng cân bằng các nguyên tử hydro
Một khi chúng ta đã cân bằng các nguyên tử oxy, cuối cùng chúng ta cân bằng các nguyên tử hydro. Nhiều khi chúng được cân bằng ở cuối.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
Và như vậy phương trình đã được cân bằng bằng phép thử và sai. Thứ tự của các bước này không phải lúc nào cũng được đáp ứng.
Ví dụ
Các phương trình cân bằng được hiển thị bên dưới để xác minh rằng số nguyên tử của nó là bằng nhau trên cả hai mặt của mũi tên:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
Bài tập
Một số bài tập đề xuất sẽ được giải dưới đây. Trong một số chúng, người ta sẽ thấy rằng đôi khi việc phá vỡ thứ tự các bước và cân bằng nguyên tử thiểu số cuối cùng là thuận tiện.
Bài tập 1
Cân bằng thử và sai trong phương trình hóa học sau:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 hoặc 4
Điều quan trọng cần nhấn mạnh là các hệ số nhân với các chỉ số con để cho chúng ta tổng số nguyên tử của một nguyên tố. Ví dụ, 6N 2 cho chúng ta tổng cộng 12 nguyên tử N.
Lưu huỳnh ở đầu đã được cân bằng, vì vậy chúng tôi tiếp tục với oxy:
3 O 4 O
Chúng tôi buộc phải thay đổi hệ số thành SO 3 để cân bằng oxy ở phía bên trái:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O
2S S
Bây giờ chúng ta quan tâm đến việc cân bằng nguyên tử lưu huỳnh trước nguyên tử oxy:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 HOẶC 6O
Lưu ý rằng cuối cùng các nguyên tử oxy vẫn tự cân bằng.
Bài tập 2
Cân bằng thử và sai trong phương trình hóa học sau:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
Cacbon và oxy đã cân bằng, không theo cùng cách của hydro:
6 giờ 2 giờ
Tất cả những gì chúng ta phải làm là sửa đổi hệ số của H 2 để có nhiều hydro hơn ở bên phải:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6 giờ 6 giờ
Và phương trình là hoàn toàn cân bằng.
Bài tập 3
Cân bằng thử và sai trong phương trình hóa học sau:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Chúng tôi bắt đầu cân bằng lại carbon:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
2O 5O
4H 2H
Lưu ý rằng lúc này cân bằng hydro trước tiên sẽ dễ dàng hơn oxy:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
2O 6O
Bây giờ, chúng tôi sửa đổi hệ số của O 2 để cân bằng oxy:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
6O 6O
Và phương trình đã được cân bằng.
Bài tập 4
Cuối cùng, một phương trình đầy thử thách sẽ được cân bằng bằng thử và sai:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NO
Nitơ và oxy đã được cân bằng, nhưng không phải là hydro:
2 giờ 3 giờ
Hãy thử thay đổi hệ số của H 2 O và NH 3 :
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NO
6 giờ 6 giờ
3O O
2N 3N
Bằng cách thử và sai, chúng tôi thay đổi hệ số NO:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6 giờ 6 giờ
3O 3O
2N 5N
Và bây giờ các nitrogens không cân bằng. Ở đây có thể thuận tiện để thực hiện một sự thay đổi đột ngột: nhân hệ số của N 2 lên gấp năm lần :
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6 giờ 6 giờ
3O 3O
Do đó, chúng ta vẫn tiếp tục chơi với các hệ số của NH 3 và NO theo cách chúng thêm 10 nitrogens và cân bằng nguyên tử oxy và hydro cùng một lúc. Hãy thử điểm này:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N
6 giờ 15 giờ
3O 5O
Tuy nhiên, các hydrogens trông rất mất cân bằng. Do đó, hãy thay đổi các hệ số một lần nữa:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6 giờ 12 giờ
3O 6O
Lưu ý rằng bây giờ phía bên trái có gấp đôi oxy và hydro. Tại thời điểm này, nó là đủ để tăng gấp đôi hệ số của H 2 O:
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12 giờ 12 giờ
6O 6O
Và cuối cùng phương trình đã được cân bằng.
Người giới thiệu
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
- Hóa học hữu cơ. (sf). Cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp thử và sai - Bài tập đã giải. Phục hồi từ: quimica-organica.com
- Nissa Garcia. (Năm 2020). Phương trình hóa học cân bằng: Định nghĩa và các ví dụ. Học. Phục hồi từ: study.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 21 tháng 10 năm 2019). Cách Cân Bằng Phương Trình Hóa Học. Phục hồi từ: thinkco.com
- Hướng dẫn học tập. (Ngày 11 tháng 5 năm 2019). Thử cân bằng phản ứng hóa học. Bài tập đã giải. Được khôi phục từ: quimicaencasa.com
- Đại học Colorado Boulder. (2019). Cân bằng phương trình hóa học. Phục hồi từ: phet.colorado.edu