Xét phản ứng giữa canxi với nước tạo thành canxihidroxit. Lập PTHH

Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng:

Ca + H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

Bước 2: Cân bằng số nguyên tử mỗi nguyên tố

Bên phải số nguyên tử O là 2, nguyên tử H là 4 còn ở vế bên trai trong phân tử nước số nguyên tử O là 1, nguyên tử H là 2. Tức là số nguyên tử O, H ở vế phải gấp 2 lần vế trái

Do vậy cần thêm hệ số 2 vào trước phân tử nước ở vế trái.
Sau khi thêm hệ số ta thấy số nguyên tử Ca, O, H ở 2 vế bằng nhau.

Vậy phương trình đã cân bằng xong.

Bước 3: Viết PTHH:

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

Cho biết tỉ lệ về số nguyên tử, phân tử giữa các chất trong phản ứng. Tỉ lệ này bằng tỉ số hệ số các chất trong phương trình

VD: ở phản ứng trên, tỉ lệ

số nguyên tử Ca : số phân tử H₂O : số phân tử Ca(OH)₂ : số phân tử H₂ = 1:2:1:1

hiểu là cứ 1 nguyên tử Ca sẽ tác dụng với 2 phân tử H₂O tạo ra 1 phân tử Ca(OH)₂ và giải phóng 1 phân tử H₂O

- Phương trình hóa học biểu diễn ngắn gọn phản ứng hóa học.

- Các bước lập phương trình hóa học:

+ Bước 1. Viết sơ đồ của phản ứng, gồm công thức hóa học của các chất phản ứng và sản phẩm.

+ Bước 2. Cân bằng số nguyên tử mỗi nguyên tố: Tìm hệ số thích hợp đặt trước các công thức.

+ Bước 3. Viết phương trình hóa học.
Ví dụ:

Cho sơ đồ phản ứng sau: Al + HCl → AlCl₃ + H₂. Lập phương trình hóa học của phản ứng.

- Thêm hệ số 2 vào trước AlCl₃ để cho số nguyên tử Cl chẵn. Khi đó, vế phải có 6 nguyên tử Cl trong 2AlCl₃, nên vế trái thêm hệ số 6 trước HCl.

Al + 6HCl → 2AlCl₃ + H₂

- Vế phải có 2 nguyên tử Al trong 2AlCl₃, vế trái ta thêm hệ số 2 trước Al.

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + H₂

- Vế trái có 6 nguyên tử H trong 6HCl, nên vế phải ta thêm hệ số 3 trước H₂.
Vậy phương trình hóa học là:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

- Phương trình hóa học cho biết tỉ lệ về số nguyên tử, số phân tử giữa các chất cũng như từng cặp chất trong phản ứng.

Ví dụ 1: Cho sơ đồ của các phản ứng sau:

a) K + O₂ → K₂O

b) Al + O₂ → Al₂O₃
Lập phương trình hóa học của phản ứng.

a) Đặt hệ số 2 trước K₂O, được:

K + O₂ → 2K₂O

Bên trái cần thêm 4 vào K.

Vậy phương trình hóa học là:

4K + O₂ → 2K₂O.

b) Đặt hệ số 2 trước Al₂O₃, được:

Al + O₂ → 2Al₂O₃
Bên trái cần thêm 4 vào Al, 3 vào O₂.

Vậy phương trình hóa học là:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃.

Ví dụ 2: Cho sơ đồ của các phản ứng sau:

a) KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂.

b) Al(OH)₃ → Al₂O₃ + H₂O

Lập phương trình hóa học của phản ứng.
Hướng dẫn giải:

a) Thêm 2 vào KMnO₄. Vậy phương trình hóa học là

2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂.

b) Thêm 2 vào Al(OH)₃ được:

2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + H₂O

Bên phải cần thêm 3 vào H₂O.

Vậy phương trình hóa học là
2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O

Ví dụ 3: Cho sơ đồ phản ứng sau:

K₂CO₃ + CaCl₂ → CaCO₃ + KCl

Lập phương trình hóa học của phản ứng và cho biết tỉ lệ số phân tử của các chất tham gia phản ứng.

Phương trình hóa học:

K₂CO₃ + CaCl₂ → CaCO₃ + 2KCl
Tỉ lệ số phân tử K₂CO₃ : số phân tử CaCl₂ là 1 : 1.

Ở dạng bài tập này, để bài thường cho một phản ứng có n chất (kể cả chất phản ứng và sản phẩm), trong đó đã biết (n – 1) chất. Yêu cầu xác định chất còn lại và hệ số còn thiếu.

Để xác định chất còn lại trong phản ứng cần nhớ: Trong phản ứng hóa học số nguyên tử mỗi nguyên tố giữ nguyên trước và sau phản ứng.

Ví dụ: Hãy chọn hệ số và công thức hóa học thích hợp đặt vào chỗ dấu hỏi trong phương trình hóa học sau:

?Cu + ? → 2CuO

Hướng dẫn:

- Vế phải có Cu và O nên chất còn thiếu ở vế trái phải là O₂.

- Vế phải có 2 nguyên tử Cu nên để số nguyên tử Cu ở vế trái bằng số nguyên tử Cu ở vế phải thì hệ số của Cu ở vế trái là 2.

Vậy phương trình hóa học là: 2Cu + O₂ → 2CuO.

Ví dụ 1: Chọn hệ số và công thức hóa học thích hợp đặt vào những chỗ có dấu ? trong phương trình hóa học sau:

a) Fe + ?HCl → FeCl₂ + H₂

b) CaO + ?HCl → CaCl₂ + ?

a) Thấy vế phải có 2 nguyên tử Cl và 2 nguyên tử H, để số nguyên tử Cl và H ở hai vế bằng nhau cần thêm 2 vào trước phân tử HCl.

Vậy phương trình hóa học là:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

b) Vế trái có Ca, H, Cl, O vậy chất còn lại ở vế phải nhất định phải chứa cả H và O. Vậy chất còn thiếu ở vế phải là H₂O.

Vế phải có 2 nguyên tử Cl, vậy để số Cl ở hai vế bằng nhau cần thêm 2 vào trước HCl.

Vậy phương trình hóa học là:

CaO + 2HCl → CaCl₂ + H₂O

Ví dụ 2: Cho sơ đồ của phản ứng như sau:

Al + CuSO₄ → Al_x(SO₄)_y + Cu

Xác định các chỉ số x, y và cân bằng phương trình hóa học.

- Xác định các chỉ số x và y

Ta có Al có hóa trị III; nhóm (SO₄) có hóa trị II

Áp dụng quy tắc hóa trị ta có: III.x = II.y hay 

Chọn x = 2 thì y = 3.

- Cân bằng phương trình hóa học:

Thay x và y vào sơ đồ được:

Al + CuSO₄ → Al₂(SO₄)₃ + Cu

Vế phải có 2 nguyên tử Al để số nguyên tử Al ở hai về bằng nhau thêm 2 vào trước Al

2Al + CuSO₄ → Al₂(SO₄)₃ + Cu

Vế phải có 3 nhóm (SO4) để số nhóm (SO₄) ở hai vế bằng nhau thêm 3 vào trước CuSO₄.

2Al + 3CuSO₄ → Al₂(SO₄)₃ + Cu

Thấy phải thêm tiếp 3 vào trước Cu ở vế trái để số nguyên tử Cu ở hai vế bằng nhau.

Vậy phương trình hóa học là:

2Al + 3CuSO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3Cu

Ví dụ 3: Cho sơ đồ phản ứng sau:

Fe_aO_b + HCl → FeCl_c + H₂O

Cho biết Fe có hóa trị III, hãy xác định a, b, c và cân bằng phương trình hóa học.

- Sắt có hóa trị III, vậy oxit của sắt là Fe₂O₃, muối sắt là FeCl₃

⇒ a = 2; b = 3 và c = 3.

- Cân bằng phương trình:

Sơ đồ phản ứng: Fe₂O₃ + HCl → FeCl₃ + H₂O

Vế trái có 2 nguyên tử Fe, để số nguyên tử Fe ở hai vế bằng nhau thêm 2 vào trước FeCl₃.

Fe₂O₃ + HCl → 2FeCl₃ + H₂O

Khi đó vế phải có 6 nguyên tử Cl, để số Cl ở hai vế bằng nhau thêm 6 vào trước HCl.

Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + H₂O

Cuối cùng thêm 3 vào trước H₂O để số nguyên tử H ở hai vế bằng nhau.

Vậy phương trình hóa học là:

Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O

Một số lý thuyết cần nắm vững:

- Khối lượng mol (kí hiệu là M) của một chất là khối lượng tính bằng gam của N nguyên tử hoặc phân tử chất đó.

- Khối lượng mol nguyên tử hay phân tử của một chất có cùng số trị với nguyên tử khối hoặc phân tử khối của chất đó.

- Khối lượng mol nguyên tử Hiđro là: M_H = 1 gam/mol.

- Khối lượng mol của phân tử H₂ là: M_H2 = 1.2 = 2 gam/mol.

- Khối lượng mol phân tử H₂O : M_H2O = 1.2 + 16 =18 gam/mol.

Công thức tính số mol khi biết khối lượng chất: n =  (mol).

Công thức tính khối lượng chất khi biết số mol: m = n.M (gam).

Trong đó:

+ n: số mol của chất (đơn vị: mol).

+ m: khối lượng chất (đơn vị: gam)

+ M: khối lượng mol của chất (đơn vị: gam/mol)

Ví dụ 1: Lấy 1 mol mỗi mẫu các chất sau: H₂O, HCl, Fe₂O₃. Mẫu chất có khối lượng lớn nhất là chất nào?

Vì cùng lấy 1 mol chất nên chất có khối lượng lớn nhất cũng là chất có khối lượng mol lớn nhất

Khối lượng mol của H₂O là: M_H2O = 2.1 + 16 = 18 g/mol

Khối lượng mol của HCl là: M_HCl = 1 + 35,5 = 36,5 g/mol

Khối lượng mol của Fe₂O₃ là M_Fe2O3 = 56.2 + 16.3 = 160 g/mol

=> chất có khối lượng mol lớn nhất là Fe₂O₃.

Vậy khi lấy 1 mol mỗi mẫu thì Fe₂O₃ cho khối lượng lớn nhất.

Ví dụ 2: Tính khối lượng của 12.10²³ nguyên tử nhôm?

Số mol nguyên tử có trong 12.10²³ nguyên tử nhôm là:

nAl = A/N =  = 2 mol

Khối lượng của 12.10²³ nguyên tử nhôm là:

m_Al = n.M_Al = 2.27 = 54 gam.

Ví dụ 3: Tính khối lượng nước mà trong đó có số phân tử nước bằng số phân tử NaOH có trong 20g NaOH?

Khối lượng mol của NaOH là: M_NaOH = 23+16+1 = 40 g/mol.

Số mol NaOH là: n_NaOH =  = 0,5 mol.

=> Số mol H₂O là: 0,5 mol (vì lượng nước và NaOH có cùng số phân tử).

Khối lượng mol của H₂O là: 2.1+16 = 18 g/mol.

Khối lượng nước là: m_H2O = n_H2O.M_H2O = 0,5.18 = 9 gam.

Một số lý thuyết cần nắm vững:

- Thể tích mol của chất khí là thể tích chiếm bởi N phân tử của chất khí đó.

- Một mol của bất kì chất khí nào, trong cùng điều kiện nhiệt độ áp suất đều chiếm những thể tích bằng nhau.

- Nếu ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc) (t = 0⁰C, P = 1atm) thể tích mol của các chất khí đều bằng 22,4 lít.

Ví dụ: Ở đktc, 1 mol khí H₂ hoặc 1 mol khí O₂ đều có thể tích là 22,4 lít

Tính số mol khí khi biết thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn: n =  (mol)

Tính thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn khi biết số mol: V = n.22,4 (lít)

Trong đó:

+ n: số mol khí (mol)

+ V: thể tích khí ở đktc (lít)

Ví dụ 1: Hãy tính thể tích của 8g khí oxi ở đktc?

Khối lượng mol của O₂ là: M_O2 = 16.2 = 32 g/mol

Số mol phân tử O₂ là: n_O2 =  = 0,25 mol

Thể tích của 8g khí oxi ở đktc là:

V_O2 = n_O2 . 22,4 = 0,25.22,4 = 5,6 lít.

Ví dụ 2: Tính khối lượng của 8,96 lít khí CO₂ ở đktc?

Số mol phân tử CO₂ là: n_CO2 =  = 0,4 mol

Khối lượng mol của CO₂ là: M_CO2 = 12 +16.2 = 44 g/mol

Khối lượng của 8,96 lít khí CO₂ ở đktc là:

m_CO2 = n_CO2.M_CO2 = 0,4.44 = 17,6 gam.

Ví dụ 3: Một hỗn hợp khí X gồm 0,25 mol khí SO₂ và 0,15 mol khí CO₂

a) Tính thể tích của hỗn hợp khí X (đktc).

b) Tính khối lượng của hỗn hợp khí X.

a) Thể tích của hỗn hợp khí X (đktc) là:

V_X = n_X.22,4 = (0,25 + 0,15).22,4 = 8,96 lít

b) M_CO2 = 32+2.16 = 64 g/mol

Khối lượng của 0,25 mol khí SO₂ là: m_CO2 = n_CO2.M_CO2 = 0,25.64 = 16g.

M_CO2 = 12+2.16 = 44 g/mol

Khối lượng của 0,15 mol khí CO₂ là: m_CO2 = n_CO2.M_CO2 = 0,15.44 = 6,6g.

Khối lượng của hỗn hợp khí X là: m_X = m_CO2 + m_CO2 = 16 +6,6 = 22,6g.

Bước 1: Tính khối lượng mol của hợp chất.

Bước 2: Tìm số mol nguyên tử mỗi nguyên tố trong 1 mol hợp chất

Ví dụ: Trong 1 mol hợp chất Fe₃O₄ có: 3 mol nguyên tử Fe, 4 mol nguyên tử O

Bước 3: Tìm thành phần phần trăm các nguyên tố trong hợp chất.

Công thức: %m_A =

- Trong đó:

+ M_A là khối lượng mol của A

+ M_X là khối lượng mol của hợp chất X

+ a là số mol nguyên tử nguyên tố A có trong 1 mol hợp chất X

Ví dụ 1: Xác định thành phần phần trăm theo khối lượng của các nguyên tố có trong hợp chất KNO₃

+ Khối lượng mol của hợp chất: M_KNO3 = 39 + 14 + 16.3 = 101 gam/mol

+ Trong 1 mol KNO₃ có: 1 mol nguyên tử K; 1 mol nguyên tử N và 3 mol nguyên tử O

+ Thành phần phần trăm theo khối lượng của các nguyên tố là:

%m_K =  = 36,8%

%m_N =  = 13,8%

%m_O =  = 47,6% hoặc %m_O = 100% - (36,8% + 13,8%) = 47,6%

Ví dụ 2: Một hợp chất có công thức hóa học C₆H₁₂O₆. Hãy cho biết:

a) Khối lượng mol của hợp chất đã cho.

b) Thành phần phần trăm theo khối lượng của các nguyên tố có trong hợp chất.

a) Khối lượng mol của hợp chất:

M_C6H12O6 = 12.6 + 1.12 + 16.6 = 180 g/mol

b) Thành phần phần trăm theo khối lượng của các nguyên tố có trong hợp chất:

%m_C =  = 40%

%m_H =  = 6,7%

%m_O = 100% - (40% + 6,7%) = 53,3%

Ví dụ 3: Cho hai quặng sắt sau: hematit (Fe₂O₃), manhetit (Fe₃O₄). Quặng nào chứa hàm lượng sắt cao hơn?

- Hematit (Fe₂O₃):

+ M_Fe2O3 = 56.2 + 16.3 = 160 g/mol

+ Trong 1 mol Fe2O3 có: 2 mol nguyên tử Fe

+ %m_Fe(trong Fe₂O₃) =  = 70%

- Manhetit (Fe₂O₃):

+ M_Fe3O4 = 56.3 + 16.4 = 232 g/mol

+ Trong 1 mol Fe₃O₄ có: 3 mol nguyên tử Fe

+ %m_Fe(trong Fe₃O₄) =  = 72,4%

Vậy quặng manhetit (Fe₃O₄) chứa hàm lượng sắt cao hơn

Gọi công thức tổng quát của hợp chất là A_xB_y

Bước 1: Tìm khối lượng mỗi nguyên tố có trong 1 mol hợp chất.

m_A =  (gam) ; m_B =  (gam)

Bước 2: Tìm số mol nguyên tử mỗi nguyên tố trong 1 mol hợp chất.

n_A =  (mol); n_B =  (mol)

Bước 3: Lập công thức hóa học của hợp chất.

Lưu ý: Nếu đề bài không cho dữ kiện tính khối lượng mol, thực hiện như sau:

x : y =  (đưa về tỉ lệ giữa các số nguyên tối giản)

Công thức tìm được là công thức đơn giản nhất.

Ví dụ 1: Một hơp chất có thành phần các nguyên tố là 40% Cu; 20% S và 40% O. Hãy xác định công thức hoá học của hợp chất (biết khối lượng mol của hợp chất là 160 g/mol)

- Khối lượng của mỗi nguyên tố trong 1 mol hợp chất là:

m_Cu =  = 64 gam ; m_S =  = 32 gam

m_O =  = 64 gam

- Số mol nguyên tử của mỗi nguyên tố trong 1 mol hợp chất là:

n_Cu =  = 1 mol ; n_S =  = 1 mol ; n_O = = 4 mol

Suy ra trong 1 phân tử hợp chất có : 1 nguyên tử Cu, 1 nguyên tử S và 4 nguyên tử O.

Vậy công thức hoá học của hợp chất là: CuSO₄

Ví dụ 2: : Một hợp chất khí A có thành phần về khối lượng của các nguyên tố là 40% S và 60% O. Hãy xác định công thức hóa học của hợp chất khí A biết A có tỉ khối so với khí H₂ là 40?

Gọi công thức hóa học cần tìm của A là S_xO_y

A có tỉ khối so với khí H₂ là 40: M_SxOy = 40. M_H2 = 40. 2 = 80 g/mol

- Khối lượng của mỗi nguyên tố trong 1 mol hợp chất là:

m_S =  = 32 gam ; m_O =  = 48 gam

- Số mol nguyên tử của mỗi nguyên tố trong một mol hợp chất là:

n_S =  = 1 mol ; n_O =  = 3 mol

Suy ra trong 1 phân tử hợp chất có 1 nguyên tử S và 3 nguyên tử O.

Vậy công thức hoá học của hợp chất là: SO₃

Ví dụ 3: Hợp chất A chứa Ca, C và O. Biết thành phần phần trăm về khối lượng của các nguyên tố Ca, C, O lần lượt là: 40%, 12%, 48%. Lập công thức hóa học của A biết khối lượng mol của hợp chất là: 100 g/mol.

- Khối lượng của mỗi nguyên tố trong 1 mol hợp chất là:

m_Ca =  = 40 gam ; m_C =  = 12 gam

m_O =  = 48 gam

- Số mol nguyên tử của mỗi nguyên tố trong một mol hợp chất là:

n_Ca =  = 1 mol ; n_C =  = 1 mol ; n_O =  = 3 mol

Vậy trong 1 phân tử hợp chất có 1 nguyên tử Ca, 1 nguyên tử C và 3 nguyên tử O.

Vậy công thức hoá học của hợp chất là: CaCO₃

Bước 1: Chuyển đổi số liệu đầu bài sang số mol.

- Bài cho khối lượng: n =  (mol)

- Bài cho thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn: n =  (mol)

Bước 2: Lập phương trình hoá học.

Bước 3: Dựa vào số mol chất đã biết để tính số mol chất cần tìm theo Phương trình hóa học.

Bước 4: Tính khối lượng các chất cần tìm theo công thức: m = n . M

* Nếu phản ứng đã biết khối lượng của (n – 1) chất, cần tính khối lượng của 1 chất còn lại, ta có thể sử dụng định luật bảo toàn khối lượng

Bước 1: Chuyển đổi số liệu đầu bài sang số mol.

- Bài cho khối lượng: n =  (mol)

- Bài cho thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn: n = (mol)

Bước 2: Viết Phương trình hóa học

Bước 3: Dựa vào phương trình phản ứng để tính số mol chất tham gia hoặc sản phẩm

Bước 4: Áp dụng công thức tính toán theo yêu cầu đề bài

V = n. 22,4 (lít) đối với khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 13 gam Zn trong khí oxi thu được ZnO.

a) Lập phương trình hóa học của phản ứng.

b) Tính khối lượng ZnO thu được?

a) Phương trình hóa học: 2Zn + O₂  2ZnO

b) Số mol Zn tham gia phản ứng là: n_Zn =  = 0,2 mol

Phương trình hóa học: 2Zn + O₂  2ZnO

Theo phương trình hóa học ta có:

2 mol Zn tham gia phản ứng thu được 2 mol ZnO

Vậy 0,2 mol Zn tham gia phản ứng thu được 0,2 mol ZnO

Khối lượng ZnO thu được là: m_ZnO = n_ZnO. M_ZnO = 0,2.(65+16) = 16,2 gam.

Ví dụ 2: Cacbon cháy trong khí oxi sinh ra khí cacbon đioxit (CO₂). Tính thể tích khí CO₂ (đktc) sinh ra, nếu có 8 gam khí O₂ tham gia phản ứng.

Số mol O₂ tham gia phản ứng là: n_O2 =  = 0,25 mol

Phương trình hóa học: C + O₂  CO₂

Theo phương trính hóa học ta có:

1 mol O₂ tham gia phản ứng thu được 1 mol CO₂

Vậy 0,25 mol O₂ tham gia phản ứng thu được 0,25 mol CO₂

Thể tích khí CO₂ (đktc) sinh ra sau phản ứng là:

V_CO2 = 22,4. n_CO2 = 22,4.0,25 = 5,6 lít

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 27 gam Al trong khí oxi thu được Al₂O₃. Tính thể tích khí oxi (đktc) đã dùng trong phản ứng.

Số mol Al tham gia phản ứng là: n_Al =  = 1 mol

Phương trình hóa học: 4Al + 3O₂  2Al₂O₃

Theo phương trình hóa học: Đốt cháy 4 mol Al cần 3 mol O₂

Vậy đốt cháy 1 mol Al cần 0,75 mol O₂

Thể tích khí oxi (đktc) đã dùng trong phản ứng:

V_O2 = 22,4.n_O2 = 22,4.0,75 = 16,8 lít