Định luật bảo toàn khối lượng và phương trình hóa học

I. Định luật bảo toàn khối lượng

Giải thích: Ta đã biết, trong phản ứng hóa 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 tố không đổi, vì vậy tổng khối lượng của các chất được bảo toàn.

II. Phương trình hoá học

1. Tìm hiểu phương trình hoá học

Trong phản ứng hóa học, các chất phản ứng được viết bên trái trước kí hiệu "→" và chất sản phẩm được viết bên phải sau kí hiệu "→".

Sơ đồ tổng quát của một phản ứng:

Chất phản ứng → Sản phẩm

Ví dụ: phản ứng quang hợp 

Nước + Carbondioxide → Glucose + Oxygen

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.

Khi chuyển từ sơ đồ phản ứng thành phương trình hoá học, ta cần chú ý:

• Viết đúng công thức hoá học cho tất cả các chất.
• Sắp xếp theo đúng vị trí công thức hoá học của chất phản ứng và sản phẩm.
• Liên kết các công thức hoá học bằng dấu + và kí hiệu → để được một phương trình hoá học hoàn chỉnh.

Ví dụ: Phản ứng hoá học giữa đinh sắt (iron, Fe) và dung dịch sulfuric acid (H₂SO₄) tạo ra iron(II) sulfate (FeSO₄) và khí hydrogen (H₂).

Hình 1: Phản ứng hóa học giữa đinh sắt và dung dịch sulfuric acid

Ta biểu diễn thành sơ đồ phản ứng dạng chữ như sau:

Iron + Sulfuric acid → Iron(II) sulfate + Hydrogen

Thay tên các chất bằng công thức hoá học, được sơ đồ phản ứng:

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

2. Thực hiện các bước lập phương trình hoá học

Một phương trình hoá học được xem là cân bằng khi nó thoả mãn định luật bảo toàn khối lượng, tức là số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế phương trình phải bằng nhau.

H₂ + Cl₂ 2HCl                                 H₂ + Cl₂ 2HCl

Hình 2: Minh họa cân bằng phương trình hóa học

Để lập phương trình hoá học hay còn gọi là cân bằng số nguyên tử của các chất trong phản ứng, ta tiến hành theo 3 bước:

Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng.

Bước 2: Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố.

Bước 3: Viết phương trình hoá học hoàn chỉnh.

Ví dụ: Biết phosphorus tác dụng với khí oxygen tạo ra diphosphorus pentoxide (P₂O₅). Hãy thiết lập phương trình hóa học của phản ứng.

Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng	P + O2  P2O5
Bước 2: Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố	Ta làm chẵn số nguyên tử O vế phải bằng cách đặt hệ số 2 trước P2O5: P + O2 2P2O5  Để số nguyên tử O vế trái bằng với vế phải, ta thêm hệ số 5: P + 5O2 2P2O5   Số nguyên tử P vế trái và vế phải chưa bằng nhau, ta đặt hệ số 4 trước P: 4P + 5O2 2P2O5
Bước 3: Viết phương trình hóa học hoàn chỉnh	4P + 5O2 2P2O5

Lưu ý:

• Không được thay đổi chỉ số trong những công thức hoá học đã viết đúng khi cân bằng hóa học.

Ví dụ: không thay 5O₂ thành 10O.

• Nếu trong công thức hoá học có nhóm nguyên tử (ví dụ: nhóm (OH), nhóm (SO₄), …) ta xem cả nhóm như một đơn vị để cân bằng.

Ví dụ: 2NaOH + H₂SO₄ Na₂SO₄ + H₂O

3. Tìm hiểu ý nghĩa của phương trình hóa học

Phương trình hoá học cho biết tỉ lệ về số nguyên tử hoặc số phân tử giữa các chất trong phản ứng. Tỉ lệ này đúng bằng tỉ lệ hệ số mỗi chất trong phương trình. 

Ví dụ, theo phương trình hóa học có tỉ lệ chung:

4Al		3O2		2Al2O3
4 nguyên tử Al	:	3 phân tử O2	:	2 phân tử Al2O3