Chào các em học sinh lớp 8 yêu quý!
Hôm nay, cô và các em sẽ cùng nhau chinh phục một bài tập hóa học quen thuộc: cân bằng phương trình phản ứng.
Phương trình của chúng ta là:
Fe + HCl -> FeCl3 + H2
Chúng ta sẽ thực hiện từng bước để cân bằng phương trình này một cách chính xác và dễ hiểu nhất nhé!

Bước 1: Xác định số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế của phương trình.
Trước phản ứng (vế trái):

• Sắt (Fe): 1 nguyên tử
• Hydro (H): 1 nguyên tử
• Clo (Cl): 1 nguyên tử

Sau phản ứng (vế phải):

• Sắt (Fe): 1 nguyên tử
• Clo (Cl): 3 nguyên tử
• Hydro (H): 2 nguyên tử

Ta thấy, số nguyên tử của các nguyên tố Sắt (Fe) đã bằng nhau ở hai vế. Tuy nhiên, số nguyên tử của Clo (Cl) và Hydro (H) lại chưa bằng nhau.

Bước 2: Áp dụng quy tắc bảo toàn nguyên tố để cân bằng.
Nguyên tắc cơ bản nhất trong hóa học là “Trong một phản ứng hóa học, số nguyên tử của mỗi nguyên tố luôn được bảo toàn”. Điều này có nghĩa là tổng số nguyên tử của một nguyên tố ở trước phản ứng phải bằng tổng số nguyên tử của nguyên tố đó ở sau phản ứng.
Chúng ta sẽ cân bằng các nguyên tố chưa bằng nhau trước. Thông thường, ta nên ưu tiên cân bằng các nguyên tố có trong nhiều phân tử hoặc có chỉ số lớn.

Bước 3: Cân bằng nguyên tố Clo (Cl).
Ở vế trái, ta có 1 nguyên tử Cl trong HCl. Ở vế phải, ta có 3 nguyên tử Cl trong FeCl3.
Để có 3 nguyên tử Cl ở vế trái, ta cần đặt hệ số 3 trước phân tử HCl:
Fe + 3HCl -> FeCl3 + H2
Bây giờ, kiểm tra lại số nguyên tử của các nguyên tố:
Trước phản ứng (vế trái): Fe (1), H (3), Cl (3)
Sau phản ứng (vế phải): Fe (1), Cl (3), H (2)
Số nguyên tử Cl đã bằng nhau (3 nguyên tử mỗi bên). Tuy nhiên, số nguyên tử Hydro ở hai vế vẫn chưa bằng (3 ở vế trái và 2 ở vế phải).

Bước 4: Cân bằng nguyên tố Hydro (H).
Ở vế trái, sau khi thêm hệ số 3, ta có 3 nguyên tử H. Ở vế phải, ta có 2 nguyên tử H trong H2.
Để cân bằng Hydro, ta cần tìm bội chung nhỏ nhất của 3 và 2, đó là 6.
Ta cần 6 nguyên tử H ở cả hai vế.
Để có 6 nguyên tử H ở vế trái, ta nhân hệ số của HCl với 2 (vì 3 * 2 = 6). Tuy nhiên, việc thay đổi hệ số của HCl lúc này sẽ làm thay đổi số nguyên tử Clo đã cân bằng. Chúng ta cần nhìn sang vế phải để cân bằng.
Để có 6 nguyên tử H ở vế phải, ta cần đặt hệ số 3 trước phân tử H2 (vì 2 * 3 = 6):
Fe + 3HCl -> FeCl3 + 3H2
Bây giờ, ta phải kiểm tra lại tất cả các nguyên tố, đặc biệt là những nguyên tố có liên quan đến hệ số vừa thêm.
Trước phản ứng (vế trái): Fe (1), H (3), Cl (3)
Sau phản ứng (vế phải): Fe (1), Cl (3), H (6)
Số nguyên tử Hydro ở vế phải đã là 6, nhưng ở vế trái vẫn là 3. Số nguyên tử Clo ở vế trái là 3, và ở vế phải vẫn là 3.
Việc cân bằng Hydro đã làm mất cân bằng Clo và các nguyên tố khác nếu có. Do đó, ta cần điều chỉnh hệ số của HCl ở vế trái để phù hợp với số nguyên tử Clo ở vế phải, và sau đó cân bằng lại Hydro.

Bước 5: Cân bằng lại nguyên tố Clo (Cl) và Hydro (H) một cách hợp lý.
Chúng ta quay lại phương trình ban đầu và xem xét nguyên tố Clo và Hydro. Vế phải có FeCl3 và H2.
Số nguyên tử Clo ở vế phải là 3 (trong FeCl3).
Số nguyên tử Hydro ở vế phải là 2 (trong H2).
Để hai vế bằng nhau, ta cần tìm hệ số chung cho các nguyên tố này.
Chúng ta có thể đặt hệ số cho FeCl3 và H2 trước.
Nếu ta đặt hệ số cho FeCl3 là 1, thì ta có 3 nguyên tử Cl.
Nếu ta đặt hệ số cho H2 là 1, thì ta có 2 nguyên tử H.
Bây giờ, ta xem xét vế trái. Ta cần 1 nguyên tử Fe, 3 nguyên tử Cl, và 2 nguyên tử H.
Sắt (Fe) đã có 1 nguyên tử ở cả hai vế, nên ta chưa cần thay đổi hệ số của Fe.
Để có 3 nguyên tử Cl ở vế trái, ta cần 3 phân tử HCl. Vậy ta đặt hệ số 3 trước HCl.
Fe + 3HCl -> FeCl3 + H2
Kiểm tra lại:
Vế trái: Fe (1), H (3), Cl (3)
Vế phải: Fe (1), Cl (3), H (2)
Clo đã cân bằng (3 nguyên tử mỗi bên). Nhưng Hydro thì chưa (3 ở trái, 2 ở phải).
Bây giờ, ta cân bằng Hydro. Ta có 3 nguyên tử H ở vế trái và 2 nguyên tử H ở vế phải.
Để có số nguyên tử H bằng nhau, ta cần tìm bội số chung nhỏ nhất của 3 và 2, đó là 6.
Ta sẽ điều chỉnh hệ số sao cho có 6 nguyên tử H ở cả hai vế.
Để có 6 nguyên tử H ở vế trái, ta cần 6 phân tử HCl (vì 6 nguyên tử H / 1 nguyên tử H trong HCl = 6 phân tử HCl).
Fe + 6HCl -> FeCl3 + H2
Tuy nhiên, việc thay đổi hệ số của HCl sẽ làm thay đổi số nguyên tử Cl. Ta cần cân bằng lại.
Hãy thử cách tiếp cận khác: Cân bằng Cl và H ở vế phải trước.
Để có số nguyên tử Clo và Hydro bằng nhau ở vế trái (trong HCl), ta cần tìm bội chung nhỏ nhất cho số nguyên tử Clo (3 trong FeCl3) và Hydro (2 trong H2). Bội chung nhỏ nhất của 3 và 2 là 6.
Ta sẽ điều chỉnh hệ số của FeCl3 và H2 để số nguyên tử Cl và H ở vế phải là bội số của 6.
Nếu ta muốn có 6 nguyên tử Cl ở vế phải, ta đặt hệ số 2 trước FeCl3:
Fe + HCl -> 2FeCl3 + H2
Lúc này, vế phải có 2 * 3 = 6 nguyên tử Cl, và 2 nguyên tử Fe.
Để cân bằng số nguyên tử Fe, ta đặt hệ số 2 trước Fe ở vế trái:
2Fe + HCl -> 2FeCl3 + H2
Vế trái bây giờ có 2 nguyên tử Fe, và 6 nguyên tử Cl.
Để có 6 nguyên tử Cl ở vế trái, ta cần 6 phân tử HCl. Ta đặt hệ số 6 trước HCl:
2Fe + 6HCl -> 2FeCl3 + H2
Bây giờ, ta kiểm tra số nguyên tử Hydro ở vế trái: có 6 nguyên tử H (trong 6HCl).
Ở vế phải, ta có 2 nguyên tử H trong H2.
Để có 6 nguyên tử H ở vế phải, ta cần đặt hệ số 3 trước H2 (vì 2 * 3 = 6):
2Fe + 6HCl -> 2FeCl3 + 3H2
Bây giờ, chúng ta kiểm tra lại toàn bộ phương trình với các hệ số vừa tìm được:
Phương trình cân bằng:
2Fe + 6HCl -> 2FeCl3 + 3H2

Kiểm tra lại số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế:
Vế trái:

• Sắt (Fe): 2 nguyên tử
• Hydro (H): 6 nguyên tử
• Clo (Cl): 6 nguyên tử

Vế phải:

• Sắt (Fe): 2 nguyên tử
• Clo (Cl): 2 * 3 = 6 nguyên tử
• Hydro (H): 3 * 2 = 6 nguyên tử

Như vậy, số nguyên tử của mỗi nguyên tố đã bằng nhau ở cả hai vế. Phương trình đã được cân bằng chính xác.

Giải thích ngắn gọn:
Chúng ta đã áp dụng quy tắc bảo toàn nguyên tố, tức là số nguyên tử của mỗi nguyên tố trước phản ứng phải bằng số nguyên tử của nguyên tố đó sau phản ứng. Để làm được điều này, chúng ta đã lần lượt thêm các hệ số thích hợp vào trước các công thức hóa học sao cho số lượng nguyên tử của từng nguyên tố được cân bằng ở hai vế. Việc tìm bội chung nhỏ nhất giữa các số nguyên tử là một phương pháp hiệu quả để xác định hệ số cân bằng.

Hy vọng với cách trình bày chi tiết này, các em đã hiểu rõ hơn về cách cân bằng phương trình hóa học. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!