Chào em! Rất vui được hướng dẫn em giải bài tập này nhé. Đây là một dạng bài tập rất cơ bản và quan trọng trong hóa học lớp 9 để chúng ta hiểu rõ hơn về định luật bảo toàn khối lượng và các phản ứng hóa học.

Dạ em ơi, phương trình hóa học em đưa ra ban đầu:

NaOH + P2O5 → Na2HPO4

chưa cân bằng đâu nhé!

Chúng ta hãy cùng nhau đi qua từng bước một để cân bằng chính xác phương trình này theo phương pháp đang học trên lớp nhé.

Phương pháp cân bằng phương trình hóa học:

1. Liệt kê các nguyên tố có mặt trong phương trình.
2. Đếm số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế (vế trái là chất tham gia, vế phải là sản phẩm).
3. Bắt đầu cân bằng các nguyên tố (thường là kim loại trước, sau đó đến phi kim, cuối cùng là Hidro và Oxi). Luôn đặt hệ số thích hợp trước công thức hóa học.
4. Kiểm tra lại toàn bộ các nguyên tố sau mỗi lần cân bằng để đảm bảo không có sự sai lệch.

—

Lời giải chi tiết:

Bước 1: Viết phương trình hóa học chưa cân bằng và liệt kê số nguyên tử ban đầu.

Phương trình ban đầu: NaOH + P2O5 → Na2HPO4

Kiểm tra số lượng nguyên tử của từng nguyên tố ở hai vế:

• Vế trái (chất tham gia):
  • Na: \(1\)
  • O: \(1\) (trong NaOH) + \(5\) (trong P₂O₅) = \(6\)
  • H: \(1\)
  • P: \(2\)
• Vế phải (sản phẩm):
  • Na: \(2\)
  • O: \(4\)
  • H: \(1\)
  • P: \(1\)

Nhận xét: Rõ ràng các nguyên tố Na, P, O đều chưa cân bằng. Nguyên tố H đang tạm cân bằng nhưng rất có thể sẽ thay đổi khi ta cân bằng các nguyên tố khác.

Bước 2: Tiến hành cân bằng từng nguyên tố.

Chúng ta sẽ cân bằng theo thứ tự ưu tiên: Kim loại (Na) -> Phi kim (P) -> Cuối cùng là Oxi (O) và Hidro (H).

a) Cân bằng nguyên tố Na (Natri):

• Ở vế phải có \(2\) nguyên tử Na (trong Na₂HPO₄).
• Ở vế trái chỉ có \(1\) nguyên tử Na (trong NaOH).

Để cân bằng Na, ta đặt hệ số \(2\) trước NaOH ở vế trái:

2NaOH + P2O5 → Na2HPO4

Kiểm tra lại số lượng nguyên tử sau khi đặt hệ số:

• Vế trái: Na = \(2\), H = \(2\), O = \(2\) (trong 2NaOH) + \(5\) (trong P₂O₅) = \(7\), P = \(2\)
• Vế phải: Na = \(2\), H = \(1\), O = \(4\), P = \(1\)

Nhận xét: Na đã cân bằng. Các nguyên tố khác vẫn chưa cân bằng.

b) Cân bằng nguyên tố P (Photpho):

• Ở vế trái có \(2\) nguyên tử P (trong P₂O₅).
• Ở vế phải chỉ có \(1\) nguyên tử P (trong Na₂HPO₄).

Để cân bằng P, ta đặt hệ số \(2\) trước Na₂HPO₄ ở vế phải:

2NaOH + P2O5 → 2Na2HPO4

Kiểm tra lại số lượng nguyên tử sau khi đặt hệ số:

• Vế trái: Na = \(2\), H = \(2\), O = \(7\), P = \(2\)
• Vế phải: Na = \(2 \times 2 = 4\), H = \(2 \times 1 = 2\), O = \(2 \times 4 = 8\), P = \(2 \times 1 = 2\)

Nhận xét: P đã cân bằng. Tuy nhiên, Na đã bị mất cân bằng (Vế trái có 2Na, vế phải có 4Na). Đây là tình huống rất hay gặp khi cân bằng, chúng ta cần quay lại điều chỉnh hệ số của Na.

Bước 3: Điều chỉnh lại hệ số của Na và tiếp tục cân bằng.

Vì vế phải có tổng cộng \(4\) nguyên tử Na (trong 2Na₂HPO₄), nên ở vế trái, hệ số của NaOH phải là \(4\).

4NaOH + P2O5 → 2Na2HPO4

Kiểm tra lại số lượng nguyên tử sau khi điều chỉnh Na:

• Vế trái:
  • Na: \(4 \times 1 = 4\)
  • P: \(2\)
  • O: \(4\) (trong 4NaOH) + \(5\) (trong P₂O₅) = \(9\)
  • H: \(4\)
• Vế phải:
  • Na: \(2 \times 2 = 4\)
  • P: \(2 \times 1 = 2\)
  • O: \(2 \times 4 = 8\)
  • H: \(2 \times 1 = 2\)

Nhận xét:

• Na: \(4\) (trái) = \(4\) (phải) -> Đã cân bằng.
• P: \(2\) (trái) = \(2\) (phải) -> Đã cân bằng.
• O: \(9\) (trái) khác \(8\) (phải) -> Chưa cân bằng.
• H: \(4\) (trái) khác \(2\) (phải) -> Chưa cân bằng.

Bước 4: Cân bằng O và H và hoàn thành phương trình.

Chúng ta thấy rằng ở vế trái có nhiều nguyên tử O và H hơn ở vế phải (O thừa 1, H thừa 2). Trong phản ứng giữa oxit axit (P₂O₅) và dung dịch bazơ (NaOH), ngoài muối thì nước (H₂O) thường là sản phẩm phụ. Việc thiếu H và O ở vế phải cho thấy có thể sản phẩm H₂O đã bị bỏ qua.

Ta cần thêm \((4-2) = 2\) nguyên tử H và \((9-8) = 1\) nguyên tử O vào vế phải.

Điều này đúng bằng số lượng nguyên tử trong \(1\) phân tử nước (H₂O).

Vậy, ta thêm \(1\) phân tử H₂O vào vế phải:

4NaOH + P2O5 → 2Na2HPO4 + H2O

Bước 5: Kiểm tra lại toàn bộ phương trình cuối cùng.

Bây giờ chúng ta cùng đếm lại số lượng nguyên tử của từng nguyên tố ở cả hai vế nhé:

• Vế trái (chất tham gia):
  • Na: \(4 \times 1 = 4\)
  • P: \(2 \times 1 = 2\)
  • O: \(4\) (trong 4NaOH) + \(5\) (trong P₂O₅) = \(9\)
  • H: \(4 \times 1 = 4\)
• Vế phải (sản phẩm):
  • Na: \(2 \times 2 = 4\)
  • P: \(2 \times 1 = 2\)
  • O: \(2 \times 4\) (trong 2Na₂HPO₄) + \(1\) (trong H₂O) = \(8 + 1 = 9\)
  • H: \(2 \times 1\) (trong 2Na₂HPO₄) + \(2\) (trong H₂O) = \(2 + 2 = 4\)

Kết quả:

• Na: \(4\) (trái) = \(4\) (phải)
• P: \(2\) (trái) = \(2\) (phải)
• O: \(9\) (trái) = \(9\) (phải)
• H: \(4\) (trái) = \(4\) (phải)

Tất cả các nguyên tố đã cân bằng! Phương trình hóa học đã được cân bằng chính xác.

—

Phương trình hóa học cân bằng hoàn chỉnh là:

\[ 4\text{NaOH} + \text{P}_2\text{O}_5 \rightarrow 2\text{Na}_2\text{HPO}_4 + \text{H}_2\text{O} \]

Lưu ý thêm: Phốt pho pentaoxit (P₂O₅) là một oxit axit. Khi nó phản ứng với bazơ (NaOH) thì sản phẩm luôn là muối và nước. Việc chúng ta phải thêm H₂O vào vế phải là để đảm bảo định luật bảo toàn nguyên tố được tuân thủ. Sản phẩm Na₂HPO₄ cho thấy đây là phản ứng tạo ra muối photphat đihidro (khi 2 nguyên tử H trong H₃PO₄ được thay thế bằng Na), điều này cần tỉ lệ bazơ/axit phù hợp.

Chúc em học tốt và nắm vững kiến thức này nhé! Nếu có bất kỳ câu hỏi nào khác, đừng ngần ngại hỏi thầy/cô nhé!