Định luật bảo toàn khối lượng. Phương trình hóa học

I. Định luật bảo toàn khối lượng

Giải thích: Trong phản ứng hoá học chỉ diễn ra sự thay đổi liên kết giữa các nguyên tử; số nguyên tử của mỗi nguyên tố trước và sau phản ứng không thay đổi, khối lượng nguyên tử không thay đổi. Vì vậy, tổng khối lượng của các chất được bảo toàn.

Ví dụ:

Một phản ứng được biểu diễn dưới sơ đồ dạng chữ như sau:​

Acetic acid + Sodium hydrogencarbonate → Sodium acetate + Carbon dioxide + Nước.

Tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng (acetic acid và sodium hydrogencarbonate) = Tổng khối lượng của các chất sản phẩm (sodium acetate, carbon dioxide và nước tạo thành).

Lưu ý: Với các phản ứng hoá học có tạo thành chất khí, khi tính khối lượng của các chất sản phẩm cần lưu ý tính cả khối lượng của chất khí bay ra.

II. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

1. Phương trình bảo toàn khối lượng

Giả sử có sơ đồ phản ứng hoá học của các chất:

A + B → C + D

Kí hiệu: m_A, m_B, m_C, m_D lần lượt là khối lượng của các chất đã tham gia và tạo thành sau phản ứng.

Phương trình bảo toàn khối lượng:

Ví dụ: Xét phản ứng:

Barium chloride + Sodium sulfate → Barium sulfate + Sodium chloride

Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

m_{Barium chloride} + m_{Sodium sulfate} = m_{Barium sulfate} + m_{Sodium chloride}

2. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

Nếu biết khối lượng của (n – 1) chất thì ta tính được khối lượng của chất còn lại (n là tổng số chất phản ứng và chất sản phẩm).

III. Phương trình hoá học

1. Phương trình hoá học là gì?

Ví dụ:

Phương trình hoá học diễn ra khi khí hydrogen tác dụng với khí oxygen tạo thành nước được biểu diễn bằng sơ đồ chữ như sau:

 Hydrogen + Oxygen → Nước 

Thay tên các chất bằng công thức hoá học và tìm hệ số nguyên thích hợp ta được phương trình phản ứng:

2H₂ + O₂ → 2H₂O

2. Các bước lập phương trình hoá học

Việc lập phương trình hóa học có thể được tiến hành theo bốn bước sau: 

Bước 1: Viết sơ đồ của phản ứng gồm công thức hoá học của các chất phản ứng và chất sản phẩm.

H₂ + O₂ H₂O

Bước 2: So sánh số nguyên tử của mỗi nguyên tố có trong phân tử các chất tham gia phản ứng và các chất sản phẩm. Nếu có nguyên tố mà số nguyên tử không bằng nhau thì cần phải cân bằng.

	H2	+	O2		H2O
Số nguyên tử:	2		2		2 1

Bước 3: Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố.

• Thêm hệ số 2 vào phân tử nước để cân bằng số nguyên tử O.

	H2	+	O2		2H2O
Số nguyên tử:	2		2		4 2

• Thêm hệ số 2 vào phân tử H₂ để cân bằng số nguyên tử H.

Bước 4: Kiểm tra và viết phương trình hoá học.

2H₂ + O₂ → 2H₂O

Lưu ý: Nếu trong các chất phản ứng và các chất sản phẩm có nhóm nguyên tử không thay đổi trước và sau phản ứng (ví dụ nhóm OH, NO₃, SO₄…) thì coi cả nhóm nguyên tử đó như là một đơn vị để cân bằng.

3. Ý nghĩa của phương trình hoá học

Phương trình hoá học cho biết:

• Các chất phản ứng và các chất sản phẩm.
• Tỉ lệ về số nguyên tử hoặc số phân tử giữa các chất trong phản ứng. Tỉ lệ này bằng đúng tỉ lệ hệ số của mỗi chất trong phương trình hoá học.

Ví dụ: Xét phương trình hoá học: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Ta có tỉ lệ chung:

Số phân tử Na : Số phân tử H₂O : Số phân tử NaOH : Số phân tử H₂ = 2 : 2 : 2 : 1

Tức là cứ 2 phân tử Na tác dụng với 2 phân tử H₂O tạo ra 2 phân tử NaOH và 1 phân tử H₂.

Hoặc tỉ lệ theo từng cặp chất:

• Cứ 2 phân tử H₂ tác dụng với 2 phân tử H₂O.
• Cứ 2 phân tử Na tham gia phản ứng tạo ra 2 phân tử H₂O và 1 phân tử H₂.
• Cứ 2 phân tử H₂O tham gia phản ứng tạo ra 2 phân tử H₂O và 1 phân tử H₂.