Bài 4: Định luật bảo toàn khối lượng và phương trình hoá học

- Khi một phản ứng hoá học xảy ra, tổng khối lượng các chất trước và sau phản ứng không thay đổi.

- Để thuận tiện cho việc trình bày ngắn gọn một phản ứng hoá học, người ta sử dụng các công thức hoá học biểu diễn cho các chất, gọi là phương trình hoá học.

Ban đầu cả dung dịch đều trong suốt, không có màu.

Sau khi rót cốc (1) vào cốc (2):

+ Hiện tượng: có kết tủa trắng xuất hiện.

+ Dấu hiệu có phản ứng hoá học xảy ra: có kết tủa trắng xuất hiện.

Tổng khối lượng của 2 cốc trước và sau phản ứng không thay đổi.

Trong phản ứng hoá học diễn ra sự thay đổi liên kết giữa các nguyên tử còn số nguyên tử mỗi nguyên tố vẫn giữ nguyên và khối lượng của các nguyên tử không đổi, vì vậy tổng khối lượng các chất được bảo toàn.

Phương trình hoá học biểu diễn phản ứng hoá học bằng công thức hoá học của chất tham gia và chất sản phẩm.

Sơ đồ phản ứng dạng chữ:

Khí hydrogen + khí oxygen → nước.

Phương trình được cân bằng là: \(H_2\) + \(Cl_2\) → 2HCl

Do số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế của phương trình là bằng nhau.

Sơ đồ phản ứng (*): \(\mathrm{P}+\mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{P}_2 \mathrm{O}_5\).
- Ở vế trái: \(\mathrm{P}+\mathrm{O}_2\)
+ Có 1 nguyên tử \(P\) và 2 nguyên tử \(O\).
+ Số nguyên tử \(\mathrm{O}\) lớn hơn.
- Ở vế phải: \(\mathrm{P}_2 \mathrm{O}_5\)
+ Có 2 nguyên tử \(\mathrm{P}\) và 5 nguyên tử \(\mathrm{O}\).
+ Số nguyên tử O lớn hơn.

Để cân bằng, bắt đầu cân bằng từ nguyên tố O trước.

Ta làm chẵn số nguyên tử \(\mathrm{O}\) vế phải bằng cách đặt hệ số 2 trước \(\mathrm{P}_2 \mathrm{O}_5\) :
\(\mathrm{P}+\mathrm{O}_2 \rightarrow 2 \mathrm{P}_2 \mathrm{O}_5\)
Để số nguyên tử \(\mathrm{O}\) vế trái bằng với vế phải, ta thêm hệ số 5 :
\(\mathrm{P}+5 \mathrm{O}_2 \rightarrow 2 \mathrm{P}_2 \mathrm{O}_5\)

Phương trình hoá học cho biết tỉ lệ về số nguyên tử hoặc số phân tử giữa các chất trong phản ứng.

a) Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng:
\(\mathrm{Na}+\mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{Na}_2 \mathrm{O}\)
Bước 2: Làm chẵn số nguyên tử \(\mathrm{O}\) vế phải bằng cách đặt hệ số 2 trước \(\mathrm{Na}_2 \mathrm{O}\).
\(\mathrm{Na}+\mathrm{O}_2 \rightarrow 2 \mathrm{Na}_2 \mathrm{O}\)
Số nguyên tử Na vế trái và phải chưa bằng nhau, ta đặt hệ số 4 trước Na.
\(4 \mathrm{Na}+\mathrm{O}_2 \rightarrow 2 \mathrm{Na}_2 \mathrm{O}\)
Bước 3: Viết phương trình hoá học hoàn chỉnh:
\(4 \mathrm{Na}+\mathrm{O}_2 \rightarrow 2 \mathrm{Na}_2 \mathrm{O}\)
Tỉ lệ: 4 nguyên tử \(\mathrm{Na}: 1\) phân tử \(\mathrm{O}_2: 2\) phân tử \(\mathrm{Na}_2 \mathrm{O}\).
Hay cứ 4 nguyên tử Na tác dụng với 1 phân tử \(\mathrm{O}_2\) tạo ra 2 phân tử \(\mathrm{Na}_2 \mathrm{O}\).
b) Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng
\(\mathrm{Na}_2 \mathrm{CO}_3+\mathrm{Ba}(\mathrm{OH})_2 \rightarrow \mathrm{NaOH}+\mathrm{BaCO}_3\)
Bước 2: Số nhóm \((\mathrm{OH})\) ở vế phải và vế trái chưa bằng nhau, ta đặt hệ số 2 trước \(\mathrm{NaOH}\).
\(\mathrm{Na}_2 \mathrm{CO}_3+\mathrm{Ba}(\mathrm{OH})_2 \rightarrow 2 \mathrm{NaOH}+\mathrm{BaCO}_3\)
Bước 3: Viết phương trình hoá học hoàn chỉnh:
\(\mathrm{Na}_2 \mathrm{CO}_3+\mathrm{Ba}(\mathrm{OH})_2 \rightarrow 2 \mathrm{NaOH}+\mathrm{BaCO}_3\)

Tỉ lệ: 1 phân tử \(\mathrm{Na}_2 \mathrm{CO}_3: 1\) phân tử \(\mathrm{Ba}(\mathrm{OH})_2: 2\) phân tử \(\mathrm{NaOH}: 1\) phân tử \(\mathrm{BaCO}_3\).
Hay cứ 1 phân tử \(\mathrm{Na}_2 \mathrm{CO}_3\) tác dụng với 1 phân tử \(\mathrm{Ba}(\mathrm{OH})_2\) tạo ra 2 phân tử \(\mathrm{NaOH}\) và 1 phân tử \(\mathrm{BaCO}_3\).
c) Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng:
\(\mathrm{Fe}+\mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{Fe}_3 \mathrm{O}_4\)
Bước 2: Số nguyên tử \(\mathrm{O}\) ở vế phải và vế trái chưa bằng nhau, ta thêm hệ số 2 vào \(\mathrm{O}_2\) :
\(\mathrm{Fe}+2 \mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{Fe}_3 \mathrm{O}_4\)
Số nguyên tử Fe ở vế trái và vế phải chưa bằng nhau, ta thêm hệ số 3 vào Fe:
\(3 \mathrm{Fe}+2 \mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{Fe}_3 \mathrm{O}_4\)
Bước 3: Viết phương trình hoá học hoàn chỉnh:
\(3 \mathrm{Fe}+2 \mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{Fe}_3 \mathrm{O}_4\)
Tỉ lệ: 3 nguyên tử \(\mathrm{Fe}: 2\) phân tử \(\mathrm{O}_2: 1\) phân tử \(\mathrm{Fe}_3 \mathrm{O}_4\).
Hay cứ 3 nguyên tử Fe tác dụng với 2 phân tử \(\mathrm{O}_2\) được 1 phân tử \(\mathrm{Fe}_3 \mathrm{O}_4\).

Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng:
\(\mathrm{Al}+\mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3\)
Bước 2: Ta làm chẵn số nguyên tử \(\mathrm{O}\) vế phải bằng cách thêm 2 vào \(\mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3\) :
\(\mathrm{Al}+\mathrm{O}_2 \rightarrow 2 \mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3\)
Để số nguyên tử \(\mathrm{O}\) vế trái bằng vế phải, ta thêm hệ số 3 vào \(\mathrm{O}_2\) :
\(\mathrm{Al}+3 \mathrm{O}_2 \rightarrow 2 \mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3\)
Số nguyên tử \(\mathrm{Al}\) vế trái chưa bằng vế phải, ta thêm hệ số 4 vào \(\mathrm{Al}\) :
\(4 \mathrm{Al}+3 \mathrm{O}_2 \rightarrow 2 \mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3\)
Bước 3: Viết phương trình hoá học hoàn chỉnh:
\(4 \mathrm{Al}+3 \mathrm{O}_2 \rightarrow 2 \mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3\)
Người ta thường dùng nhôm để chế tạo đồ dùng và dụng cụ nhà bếp do nhôm bền, nhẹ, dẫn nhiệt tốt.