Chào các em học sinh thân mến! Hôm nay, cô và các em sẽ cùng nhau chinh phục một bài tập cân bằng phương trình hóa học rất thú vị trong chương trình Hóa học lớp 8. Phương trình mà chúng ta cần cân bằng là:

Al(NO3)2 → Al2O3 + NO2 + O2

Đây là phản ứng phân hủy của nhôm nitrat khi bị nhiệt phân. Để cân bằng phương trình này, chúng ta sẽ áp dụng phương pháp thử – sai quen thuộc mà cô đã hướng dẫn. Chúng ta sẽ đi từng bước một nhé!

Bước 1: Viết lại phương trình hóa học cần cân bằng.
Al(NO3)2 → Al2O3 + NO2 + O2

Bước 2: Đặt hệ số tạm thời và đếm số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế.

Ở vế trái:
– Al: 1 nguyên tử
– N: 1 nguyên tử (trong nhóm NO3)
– O: 2 x 3 = 6 nguyên tử (trong nhóm NO3)

Ở vế phải:
– Al: 2 nguyên tử
– N: 1 nguyên tử
– O: 3 (trong Al2O3) + 2 (trong NO2) + 2 (trong O2) = 7 nguyên tử

Bước 3: Cân bằng từng nguyên tố một, ưu tiên các nguyên tố xuất hiện trong ít chất nhất.

Chúng ta sẽ bắt đầu với nguyên tố Nhôm (Al).
Ở vế trái có 1 Al, vế phải có 2 Al. Để cân bằng, ta đặt hệ số 2 trước Al(NO3)2 ở vế trái.

Phương trình tạm thời là:
2 Al(NO3)2 → Al2O3 + NO2 + O2

Bây giờ, chúng ta đếm lại số nguyên tử:
Ở vế trái:
– Al: 2 x 1 = 2 nguyên tử
– N: 2 x 1 = 2 nguyên tử
– O: 2 x 6 = 12 nguyên tử

Ở vế phải:
– Al: 2 nguyên tử
– N: 1 nguyên tử
– O: 3 + 2 + 2 = 7 nguyên tử

Tiếp theo, chúng ta sẽ cân bằng nguyên tố Nitơ (N).
Ở vế trái có 2 N, vế phải có 1 N. Để cân bằng, ta đặt hệ số 2 trước NO2 ở vế phải.

Phương trình tạm thời là:
2 Al(NO3)2 → Al2O3 + 2 NO2 + O2

Bây giờ, đếm lại số nguyên tử:
Ở vế trái:
– Al: 2 nguyên tử
– N: 2 nguyên tử
– O: 12 nguyên tử

Ở vế phải:
– Al: 2 nguyên tử
– N: 2 x 1 = 2 nguyên tử
– O: 3 (trong Al2O3) + 2 x 2 (trong NO2) + 2 (trong O2) = 3 + 4 + 2 = 9 nguyên tử

Cuối cùng, chúng ta cân bằng nguyên tố Oxy (O).
Ở vế trái có 12 nguyên tử O, vế phải có 9 nguyên tử O. Đây là phần khó nhất, vì Oxy xuất hiện ở cả ba chất sản phẩm.
Chúng ta cần tăng số nguyên tử O ở vế phải lên để bằng 12.
Hiện tại chúng ta có 3 (trong Al2O3) + 4 (trong 2 NO2) + 2 (trong O2) = 9 nguyên tử O.
Chúng ta cần thêm 12 – 9 = 3 nguyên tử O nữa.

Hãy xem xét lại số nguyên tử O trong các chất ở vế phải.
Al2O3 có 3 O.
NO2 có 2 O.
O2 có 2 O.

Nếu ta tăng hệ số của O2, nó sẽ thay đổi số nguyên tử O một cách tương đối đơn giản.
Hiện tại, chúng ta đang có 9 nguyên tử O ở vế phải. Chúng ta cần 12 nguyên tử O.
Số nguyên tử O còn thiếu là 3.
Nếu ta đặt hệ số là x cho O2, thì tổng số nguyên tử O ở vế phải sẽ là: 3 + 4 + 2x.
Ta muốn 3 + 4 + 2x = 12.
7 + 2x = 12.
2x = 12 – 7.
2x = 5.
x = 5/2.

Vậy là chúng ta có hệ số phân số cho O2 là 5/2.

Phương trình sẽ là:
2 Al(NO3)2 → Al2O3 + 2 NO2 + 5/2 O2

Tuy nhiên, trong hóa học, chúng ta thường mong muốn các hệ số là số nguyên. Để loại bỏ phân số, chúng ta sẽ nhân tất cả các hệ số trong phương trình với mẫu số của phân số, tức là nhân với 2.

Nhân tất cả các hệ số với 2:
– Hệ số của Al(NO3)2: 2 x 2 = 4
– Hệ số của Al2O3: 1 x 2 = 2
– Hệ số của NO2: 2 x 2 = 4
– Hệ số của O2: 5/2 x 2 = 5

Phương trình sau khi nhân là:
4 Al(NO3)2 → 2 Al2O3 + 4 NO2 + 5 O2

Bước 4: Kiểm tra lại sự cân bằng của phương trình.

Bây giờ, chúng ta đếm lại số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế với các hệ số cuối cùng:
Ở vế trái:
– Al: 4 x 1 = 4 nguyên tử
– N: 4 x 1 = 4 nguyên tử
– O: 4 x 6 = 24 nguyên tử

Ở vế phải:
– Al: 2 x 2 = 4 nguyên tử
– N: 4 x 1 = 4 nguyên tử
– O: 2 x 3 (trong Al2O3) + 4 x 2 (trong NO2) + 5 x 2 (trong O2) = 6 + 8 + 10 = 24 nguyên tử

Như các em thấy, số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế đã bằng nhau. Vậy là phương trình của chúng ta đã được cân bằng!

Kết quả cuối cùng là:
4 Al(NO3)2 → 2 Al2O3 + 4 NO2 + 5 O2

Cô hy vọng với cách trình bày chi tiết từng bước này, các em đã hiểu rõ cách cân bằng phương trình hóa học, đặc biệt là khi có các nguyên tố xuất hiện ở nhiều chất. Các em hãy luyện tập thêm nhiều bài tập nữa để thành thạo nhé!