Bài học

Luyện cân bằng và kiểm tra số nguyên tử

Em sẽ làm được gì?

Học xong bài này, em cân bằng thành thạo thêm một số phương trình hay gặp, kể cả những phương trình cần bội chung, và tự kiểm tra kết quả bằng cách đếm số nguyên tử mỗi loại ở hai bên một cách có hệ thống.

Cần nhớ trước

Cần nhớ quy tắc cân bằng của bài trước — chỉ thêm hệ số, cân từng nguyên tố một, không sửa chỉ số.

Cân bằng phương trình hóa học là một kĩ năng, và kĩ năng thì cần luyện tập nhiều lần với các mức độ khó tăng dần mới thành thạo. Có phương trình chỉ cần một phép thử là xong, nhưng cũng có phương trình cần tìm bội chung nhỏ nhất của hai chỉ số mới ra được hệ số đúng. Bài này luyện thêm vài phương trình như vậy, và xây dựng cho em một cách kiểm tra chắc chắn: lập bảng đếm nguyên tử.

Cân bằng phương trình hóa học là một kĩ năng, và kĩ năng thì cần luyện tập nhiều lần với các mức độ khó tăng dần mới thành thạo. Có phương trình chỉ cần một phép thử là xong, nhưng cũng có phương trình cần tìm **bội chung nhỏ nhất** của hai chỉ số mới ra được hệ số đúng. Bài này luyện thêm vài phương trình như vậy, và xây dựng cho em một cách kiểm tra chắc chắn: lập bảng đếm nguyên tử.

Cách kiểm tra bằng cách đếm có hệ thống

Một phương trình được coi là đã cân bằng khi: với mỗi nguyên tố xuất hiện trong phản ứng, số nguyên tử ở vế trái bằng số nguyên tử ở vế phải. Cách kiểm tra chắc chắn nhất là lập một bảng đếm cho từng nguyên tố, tính bằng cách nhân hệ số với chỉ số của nguyên tố đó trong mỗi công thức, rồi cộng lại nếu nguyên tố xuất hiện ở nhiều chất trên cùng một vế.

Ví dụ với phương trình $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$ : đếm P thì vế trái có $4$ , vế phải có $2 \times 2 = 4$ (mỗi phân tử $P_2O_5$ có 2 nguyên tử P, có 2 phân tử); đếm O thì vế trái có $5 \times 2 = 10$ , vế phải có $2 \times 5 = 10$ (mỗi phân tử $P_2O_5$ có 5 nguyên tử O). Cả hai nguyên tố đều khớp, nên phương trình đã cân bằng.

Một phương trình được coi là đã cân bằng khi: với **mỗi nguyên tố xuất hiện trong phản ứng**, số nguyên tử ở vế trái bằng số nguyên tử ở vế phải. Cách kiểm tra chắc chắn nhất là lập một bảng đếm cho từng nguyên tố, tính bằng cách **nhân hệ số với chỉ số** của nguyên tố đó trong mỗi công thức, rồi cộng lại nếu nguyên tố xuất hiện ở nhiều chất trên cùng một vế. Ví dụ với phương trình $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$: đếm P thì vế trái có $4$, vế phải có $2 \times 2 = 4$ (mỗi phân tử $P_2O_5$ có 2 nguyên tử P, có 2 phân tử); đếm O thì vế trái có $5 \times 2 = 10$, vế phải có $2 \times 5 = 10$ (mỗi phân tử $P_2O_5$ có 5 nguyên tử O). Cả hai nguyên tố đều khớp, nên phương trình đã cân bằng.

Khi hai chỉ số cần cân không chia hết cho nhau — như 2 và 5 trong ví dụ trên — ta không thể chỉ nhân đơn giản một hệ số nhỏ. Lúc này, cách làm chắc chắn nhất là tìm bội chung nhỏ nhất (BCNN) của hai chỉ số đó, rồi suy ra hệ số của mỗi chất sao cho tổng số nguyên tử ở hai bên đều bằng đúng bội chung ấy. Đây chính là kĩ thuật mà Ví dụ 1 dưới đây sẽ áp dụng cho nguyên tố oxygen.

Khi hai chỉ số cần cân không chia hết cho nhau — như 2 và 5 trong ví dụ trên — ta không thể chỉ nhân đơn giản một hệ số nhỏ. Lúc này, cách làm chắc chắn nhất là tìm **bội chung nhỏ nhất (BCNN)** của hai chỉ số đó, rồi suy ra hệ số của mỗi chất sao cho tổng số nguyên tử ở hai bên đều bằng đúng bội chung ấy. Đây chính là kĩ thuật mà Ví dụ 1 dưới đây sẽ áp dụng cho nguyên tố oxygen.

Phương trình cân bằng: P (4=4) và O (10=10) khớp ở cả hai bên, xác nhận bằng cách đếm có hệ thống.

Ví dụ

Ví dụ 1 — Cân bằng phản ứng đốt phosphorus (cần tìm bội chung)

1
$P + O_2 \rightarrow P_2O_5$ .
$P + O_2 \rightarrow P_2O_5$.
2
Bên phải có 2 nguyên tử P (trong $P_2O_5$ ), bên trái chỉ có 1. Thêm hệ số 2 trước P: $2P + O_2 \rightarrow P_2O_5$ (tạm thời).
Bên phải có 2 nguyên tử P (trong $P_2O_5$), bên trái chỉ có 1. Thêm hệ số 2 trước P: $2P + O_2 \rightarrow P_2O_5$ (tạm thời).
3
Bên phải có 5 nguyên tử O, bên trái có 2 (trong mỗi $O_2$ ). Bội chung nhỏ nhất của 2 và 5 là 10, nên cần $5O_2$ (cho 10 O ở vế trái) và $2P_2O_5$ (cho 10 O ở vế phải). Khi đổi hệ số $P_2O_5$ thành 2, số P bên phải trở thành $2 \times 2 = 4$ , nên phải cập nhật lại hệ số P thành 4.
Bên phải có 5 nguyên tử O, bên trái có 2 (trong mỗi $O_2$). Bội chung nhỏ nhất của 2 và 5 là 10, nên cần $5O_2$ (cho 10 O ở vế trái) và $2P_2O_5$ (cho 10 O ở vế phải). Khi đổi hệ số $P_2O_5$ thành 2, số P bên phải trở thành $2 \times 2 = 4$, nên phải cập nhật lại hệ số P thành 4.
4
$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$ . Kiểm tra: P ( $4 = 4$ ), O ( $10 = 10$ ) → đã cân bằng hoàn toàn.
$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$. Kiểm tra: P ($4 = 4$), O ($10 = 10$) → đã cân bằng hoàn toàn.

Ví dụ

Ví dụ 2 — Nhận biết phương trình đã cân bằng sẵn (dạng câu hỏi hay gặp)

1
$CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$ (phản ứng nung đá vôi, rất quen thuộc trong đời sống).
$CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$ (phản ứng nung đá vôi, rất quen thuộc trong đời sống).
2
Vế trái có 1 nguyên tử Ca (trong $CaCO_3$ ); vế phải có 1 nguyên tử Ca (trong $CaO$ ) → khớp.
Vế trái có 1 nguyên tử Ca (trong $CaCO_3$); vế phải có 1 nguyên tử Ca (trong $CaO$) → khớp.
3
Carbon (C): $1 = 1$ . Oxygen (O): vế trái có 3 (trong $CaCO_3$ ), vế phải có $1 + 2 = 3$ (1 trong $CaO$ , 2 trong $CO_2$ ) → khớp.
Carbon (C): $1 = 1$. Oxygen (O): vế trái có 3 (trong $CaCO_3$), vế phải có $1 + 2 = 3$ (1 trong $CaO$, 2 trong $CO_2$) → khớp.
4
Phương trình $CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$ đã cân bằng sẵn, mọi hệ số đều là 1 — không phải phương trình nào cũng cần thêm hệ số lớn.
Phương trình $CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$ **đã cân bằng sẵn**, mọi hệ số đều là 1 — không phải phương trình nào cũng cần thêm hệ số lớn.

Lỗi thường gặp

Khi một nguyên tố xuất hiện ở nhiều chất khác nhau (thường là oxygen), hãy để nó cân sau cùng, sau khi các nguyên tố khác đã ổn định. Và luôn đếm lại toàn bộ các nguyên tố sau khi cân xong, vì việc chỉnh hệ số cho nguyên tố này rất dễ làm lệch nguyên tố khác đã cân trước đó — như đã thấy ở Ví dụ 1, việc cân oxygen làm số phosphorus bị lệch trở lại, buộc phải chỉnh lại từ đầu.

Khi một nguyên tố xuất hiện ở nhiều chất khác nhau (thường là oxygen), hãy để nó **cân sau cùng**, sau khi các nguyên tố khác đã ổn định. Và luôn **đếm lại toàn bộ** các nguyên tố sau khi cân xong, vì việc chỉnh hệ số cho nguyên tố này rất dễ làm lệch nguyên tố khác đã cân trước đó — như đã thấy ở Ví dụ 1, việc cân oxygen làm số phosphorus bị lệch trở lại, buộc phải chỉnh lại từ đầu.

Một thói quen tốt giúp tránh sai sót: sau khi cân xong, hãy viết lại toàn bộ phương trình một lần nữa và đếm từ đầu — đừng chỉ tin vào các bước tính nhẩm trước đó. Với những phương trình có ba nguyên tố trở lên, việc lập hẳn một bảng nhỏ (mỗi hàng một nguyên tố, hai cột trái–phải) sẽ giúp em không bỏ sót và tự tin khẳng định phương trình đã cân bằng hoàn toàn.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Kiểm tra cân bằng bằng cách đếm số nguyên tử mỗi nguyên tố ở hai bên (hệ số nhân chỉ số, cộng lại nếu nguyên tố xuất hiện ở nhiều chất). Khi hai chỉ số khác nhau, dùng bội chung nhỏ nhất để tìm hệ số đúng. Mọi nguyên tố khớp ⟹ phương trình cân bằng; luôn rút gọn hệ số về bộ số nhỏ nhất nếu có thể.

Phương trình cân bằng không chỉ đơn thuần “đúng số nguyên tử” — các hệ số của nó còn cho biết một thông tin quan trọng khác: tỉ lệ giữa các chất tham gia và sản phẩm. Chương cuối cùng của khóa học sẽ khai thác chính ý nghĩa này của phương trình hóa học.