Fe +HNO3 => Fe (NO3)3 +N2 +H2O
Các cân bằng nữa nhé.
Các cân bằng nữa nhé.
Mục tiêu của chúng ta là làm cho số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế của phương trình bằng nhau.
Bước 1: Viết lại sơ đồ phản ứng
Ta có sơ đồ phản ứng ban đầu:
Fe + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + N₂ + H₂O
Bước 2: Phân tích và tìm cách cân bằng
Ở lớp 8, chúng ta thường dùng phương pháp “chẵn-lẻ” hoặc “đếm”. Tuy nhiên, phương trình này khá phức tạp vì nguyên tố Nitơ (N) sau phản ứng lại nằm ở hai chất khác nhau là Fe(NO₃)₃ và N₂. Điều này làm cho việc đếm và cân bằng trực tiếp trở nên rất khó.
Đối với những phương trình phức tạp như thế này, chúng ta cần một điểm bắt đầu. Cô sẽ hướng dẫn em đi theo các bước logic để tìm ra hệ số đúng nhé. Phương pháp đầy đủ để giải nhanh dạng này các em sẽ được học ở chương trình lớp 10.
Ta hãy bắt đầu cân bằng từ những chất phức tạp nhất.
Bước 3: Bắt đầu cân bằng từ các nguyên tố có sự thay đổi phức tạp (Fe và N trong N₂)
Thông qua một phương pháp nâng cao hơn (gọi là thăng bằng electron, sẽ học ở lớp 10), người ta tìm được tỉ lệ giữa hệ số của Fe và N₂ là 10 và 3. Chúng ta hãy tạm chấp nhận tỉ lệ này và điền vào phương trình để cân bằng các chất còn lại nhé.
10Fe + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + 3N₂ + H₂O
Bước 4: Cân bằng các nguyên tố còn lại theo hệ số đã có
1. Cân bằng nguyên tử Sắt (Fe):
Ở vế trái, ta có 10 nguyên tử Fe. Để vế phải cũng có 10 nguyên tử Fe, ta đặt hệ số 10 trước công thức Fe(NO₃)₃.
10Fe + HNO₃ → 10Fe(NO₃)₃ + 3N₂ + H₂O
2. Cân bằng nguyên tử Nitơ (N):
Bây giờ, ta đếm tổng số nguyên tử N ở vế phải (vế sản phẩm):
– Trong 10 phân tử Fe(NO₃)₃ có: \(10 \times 3 = 30\) nguyên tử N.
– Trong 3 phân tử N₂ có: \(3 \times 2 = 6\) nguyên tử N.
– Tổng số nguyên tử N ở vế phải là: \(30 + 6 = 36\) nguyên tử.
Để có 36 nguyên tử N ở vế trái, ta đặt hệ số 36 trước công thức HNO₃.
10Fe + 36HNO₃ → 10Fe(NO₃)₃ + 3N₂ + H₂O
3. Cân bằng nguyên tử Hiđrô (H):
Ở vế trái, ta có 36 nguyên tử H (trong 36 phân tử HNO₃).
Để có 36 nguyên tử H ở vế phải, ta cần tìm hệ số cho H₂O. Mỗi phân tử H₂O có 2 nguyên tử H, vậy ta cần:
\[ \frac{36}{2} = 18 \]
phân tử H₂O. Ta đặt hệ số 18 trước công thức H₂O.
10Fe + 36HNO₃ → 10Fe(NO₃)₃ + 3N₂ + 18H₂O
Bước 5: Kiểm tra lại số nguyên tử Oxi (O) và tất cả các nguyên tố
Đây là bước cuối cùng và quan trọng nhất để chắc chắn rằng chúng ta đã cân bằng đúng.
– Vế trái:
Trong 36 phân tử HNO₃ có: \(36 \times 3 = 108\) nguyên tử O.
– Vế phải:
Trong 10 phân tử Fe(NO₃)₃ có: \(10 \times 3 \times 3 = 90\) nguyên tử O.
Trong 18 phân tử H₂O có: \(18 \times 1 = 18\) nguyên tử O.
Tổng số nguyên tử O ở vế phải là: \(90 + 18 = 108\) nguyên tử.
Số nguyên tử Oxi ở hai vế đã bằng nhau! Ta kiểm tra lại tất cả các nguyên tố:
– Fe: 10 (trái) = 10 (phải)
– H: 36 (trái) = 36 (phải)
– N: 36 (trái) = 36 (phải)
– O: 108 (trái) = 108 (phải)
Các nguyên tố đều đã được cân bằng.
Kết luận:
Phương trình hóa học hoàn chỉnh sau khi cân bằng là:
10Fe + 36HNO₃ → 10Fe(NO₃)₃ + 3N₂ + 18H₂O
Cô hy vọng phần giải thích chi tiết này sẽ giúp em hiểu rõ hơn. Đây là một dạng bài tập khó, việc em tìm tòi để giải nó là rất đáng khen. Nếu có bất kỳ câu hỏi nào khác, đừng ngần ngại hỏi cô nhé. Chúc em học tốt
Đáp án:
Dùng phương pháp đại số
Giải thích các bước giải:
Đặt hệ số cân bằng như sau :
\(aFe + bHNO_3 \to cFe(NO_3)_3 + dN_2 + eH_2O\)
– Dùng Bảo toàn nguyên tố để lập các hệ phương trình ( tổng số nguyên tử trước bằng tổng số nguyên tử sau)
Bảo toàn nguyên tố với Fe : \(a = c\)
Bảo toàn nguyên tố với H : \(b = 2e\)
Bảo toàn nguyên tố với N : \(b = 3c + d\)
Bảo toàn nguyên tố với O : \(3b = 9c + e\)
Cho \(a = 1\)
Suy ra :
\(a = c = 1 ; b = \dfrac{18}{5} ; e = \dfrac{9}{5} ; d = \dfrac{3}{5}\)
\(Fe + \dfrac{18}{5}HNO_3 \to Fe(NO_3)_3 + \dfrac{3}{5}N_2 + \dfrac{9}{5}H_2O\)
Quy đồng hệ số cân bằng về số đơn giản nhất :
\(5Fe + 18HNO_3 \to 5Fe(NO_3)_3 + 3N_2 + 9H_2O\)
Giải thích các bước giải:
Phương pháp oxi hóa-khử (lớp 10)
\(Fe+HNO_3\xrightarrow{t^o} Fe(NO_3)_3+N_2↑+H_2O\\ Fe^0-3e\to Fe^{+3}\ \ \ \ \ \ \ \times 10\\ 2N^{+5}+10e\to 2N^0\ \ \ \ \ \ \ \ \ \times 3\\ PTHH:10Fe+36HNO_3\xrightarrow{t^o} 10Fe(NO_3)_3+3N_2↑+18H_2O\)
Góp ý: Cân bằng mấy phương trình này em nên lên mạng xem cách căn bằng phương trình bằng phương pháp oxi hóa-khử nhé !
chúc bạn học tốt!