Sáng kiến kinh nghiệm - Hướng dẫn học sinh lập phương trình hóa học hiệu quả - Đào Thị Trà

 9. NaCl + H2O ---- > NaOH + Cl2 + H2
 10. Cu + H2SO4 ---- > CuSO4 + SO2 + H2O
 + Hạn chế: 
Tuy nhiên, phương pháp này rất khó áp dụng đối với một số phản ứng đặc biệt, những phương trình phức tạp. Như: 
 Fe3O4 + CO ---- > Fe + CO2
 Al + HNO3 ---- > Al(NO3)3 + NO2 + H2O
 FexOy + H2SO4 ---- > Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
+ Kinh nghiệm áp dụng : Phương pháp này nên hướng dẫn HS vào tiết luyện tập chương 2 (hóa 8), các tiết tự chọn hoặc thông qua các buổi học chuyên đề.
* Phương pháp 3: Lập phương trình hoá học bằng phương pháp phân số.
Nguyên tắc chung: Để lập phương trình hoá học theo phương pháp này ta cần thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Chọn các hệ số là số nguyên hay phân số đặt trước các công thức hoá học sao cho số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế bằng nhau. 
Bước 2: Quy đồng mẫu số rồi khử mẫu.
Bước 3: Viết phương trình hoá học.
Kinh nghiệm: + Nên bắt đầu từ nguyên tố có số nguyên tử nhiều nhất và không bằng nhau ở 2 vế.
 + Hệ số là phân số thường đặt trước CTHH của dơn chất.
to
Ví dụ 1: Lập phương trình của phản ứng hoá học có sơ đồ sau: 
P + O2 P2O5	 
	Bước 1: - Ta thấy ở vế phải có 2 nguyên tử P và 5 nguyên tử O, còn ở vế trái có 1 nguyên tử P và 2 nguyên tử O . 
 - Chọn hệ số 2 đặt vào trước P hệ số vào trước O2 để cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố.
to
	2P + O2 P2O5
to
Bước 2: Quy đồng mẫu số chung là 2 sau đó khử mẫu, ta được (nhân tất cả các hệ số cho 2):
	 4P + 5O2 2P2O5	
to
Bước 3: Viết phương trình hoá học.
	4P + 5O2 2P2O5
đpnc
Ví dụ 2: Lập phương trình của phản ứng hoá học có sơ đồ sau: 
	Al2O3 Al + O2
	Bước 1: 
	- Ở phương trình này ta thấy ở vế phải có 1 nguyên tử Al và 2 nguyên tử O, còn ở vế trái có 2 nguyên tử Al và 3 nguyên tử O. 
- Chọn hệ số 2 đặt vào trước Al và vào trước O2 để cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố.
đpnc
	Al2O3 2Al + O2
đpnc
Bước 2: Quy đồng mẫu số chung là 2 sau đó khử mẫu, ta được (nhân tất cả các hệ số cho 2):
	2Al2O3 4Al + 3O2
Bước 3: Viết phương trình hoá học.
đpnc
 2Al2O3 4Al + 3O2
Nhận xét: 
+ Ưu điểm: 
- Phương pháp này tương tự như phương pháp chẵn - lẻ, học sinh sẽ áp dụng hiệu quả với các phương trình hoá học đơn giản.
- Đặc biệt HS có thể kết hợp phương pháp này với phương pháp chẵn – lẻ hoặc BCNN ở nhiều phản ứng khác nhau
Ví dụ: Al + HCl ---- > AlCl3 + H2
Bước 1: Chọn Cl
Bước 2: Tìm BCNN của 1 và 3 là 3
Bước 3: Thêm 3 trước HCl
: Al + 3HCl ---- > AlCl3 + H2
Lúc này Al và Cl ở 2 vế đã bằng nhau. Nên thêm hệ số 3/2 trước H2
 Al + 3HCl ---- > AlCl3 + 3/2 H2 
Nhân hệ số 2 vế với 2 ta được PTHH: 
 2Al + 6HCl à 2AlCl3 + 3 H2 
Trong giảng dạy, khi vận dụng phương pháp này kết hợp với phương pháp BCNN tôi nhận thấy HS của tôi có hứng thú với cách này hơn so với cách mà SGK trình bày trong ví dụ bài 17: Bài luyện tập 3 – Hóa học 8.
Giáo viên đưa thêm một số VD khác để HS vận dụng:
1. C2H2 + O2 ---- > CO2 + H2O
2. C4H10 + O2 ---- > CH3COOH + H2O
 + Hạn chế: Phương pháp này rất khó áp dụng đối với những phương trình phức tạp, đặc trưng như: Fe3O4 + CO ---- > Fe + CO2
 Al + HNO3 ---- > Al(NO3)3 + NO2 + H2O
 FexOy + H2SO4 ---- > Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
+ Kinh nghiệm áp dụng: Phương pháp này nên hướng dẫn HS vào tiết luyện tập chương 2 (hóa 8), các tiết tự chọn hoặc thông qua các buổi học chuyên đề ( tiến hành trước hoặc sau phương pháp chẵn – lẻ).
* Phương pháp 4: Lập phương trình hoá học bằng phương pháp đại số
Nguyên tắc chung: Để lập phương trình hoá học theo phương pháp này ta cần thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Đặt hệ số cân bằng là các chữ a, b, c, trước các chất trong phản ứng (a, b, c là những số nguyên).
Bước 2: - Lập phương trình đại số (thực chất là hệ phương trình) theo nguyên tắc bảo toàn số nguyên tử mỗi nguyên tố ở 2 vế theo a, b, c.
	 	 - Giải tìm a, b, c: Chọn ẩn số bất kì bằng một giá trị nào đó (thường bằng 1), rồi giải tìm nghiệm các ẩn số còn lại.
	 	 - Nhân nghiệm tìm được với một số thích hợp để các hệ số là số nguyên (nếu nghiệm không nguyên).
	Bước 3: Viết phương trình hoá học.
	Ví dụ 1: Lập phương trình hoá học của phản ứng theo sơ đồ sau:
Fe2O3 + CO Fe + CO2
Bước 1: Đặt hệ số a, b, c, d đứng trước các chất trong phản ứng:
aFe2O3 + bCO cFe + dCO2
Bước 2: Từng nguyên tố 2 vế bằng nhau:
	Fe: 	2a = c	(1)
	O: 	3a + b = 2d	(2)
	C: 	b = d	(3)
	Chọn a = 1. Từ (1) => c = 2
	Thế (3) vào (2) => b = 3 = d
Bước 3: Viết phương trình hoá học:
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
Ví dụ 2: Lập phương trình hoá học của phản ứng (phản ứng phức tạp):
KMnO4 + HCl ---> MnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
Bước 1: Đặt hệ số a, b, c, d, e, f trước các chất trong phản ứng:
 	aKMnO4 + bHCl ---> cMnCl2 + dKCl + eCl2 + fH2O
Bước 2: Từng nguyên tố 2 vế bằng nhau:
	K: 	a = d	(1)
	Mn: 	a = c	(2)
O: 	4a = 	f	(3)
H: 	b = 2f	(4)
Cl: 	b = 2c	 + d + 2e	(5)
Chọn d = 1. Từ (1) => a = 1
	Từ (2) => c = 1	Từ (3) => f = 4
Từ (4) => b = 8	Từ (5) => e = 
Nhân tất cả các nghiệm với 2 (khử mẫu), ta được: a = 2; b = 16; c = 2; d = 2; e = 5; f = 8
Bước 3: Viết phương trình hoá học:
	2KMnO4 + 16HCl 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O
Nhận xét: 
+ Ưu điểm: Phương pháp này là với bất kì phương trình hoá học nào, đặc biệt là với các phương trình khó, nếu áp dụng đúng ta luôn tìm được các hệ số thích hợp.
+ Nhược điểm: Phương pháp này là dài, giải có thể ra nghiệm là phân số, việc tính toán dễ nhầm lẫn đặc biệt ở bước 2 với học sinh học lực trung bình, trung binh khá để lựa chọn nhanh nhất giá trị của một hệ số là việc vô cùng khó do đó mất thời gian. 
+ Kinh nghiệm áp dụng: 
 - Nên áp dụng phương pháp này với những phương trình phức tạp và không giới hạn về thời gian, do đó phương pháp này thích hợp cho những học sinh khá, giỏi. 
Ở ví dụ 2, qua trao đổi tôi nhận thấy rất nhiều đồng nghiệp của tôi lúng túng khi hướng dẫn HS lập PTHH của phản ứng đó:
- Có đồng chí lựa chọn phương pháp đại số
- Có đồng chí lựa chọn phương pháp thăng bằng electron
Nhưng theo kinh nghiệm bản thân tôi thì những phản ứng kiểu này ta nên dùng phương pháp chẵn – lẻ ( Trình bày ví dụ 3: Phương pháp 2) 
 Vậy phương pháp đại số chỉ nên sử dụng khi cách lập PTHH trên không giải quyết được. 
Phương pháp đại số có ưu điểm đặc biệt vượt trội so với các phương pháp trên mà theo cách làm truyền thống lại bộc lộ rất nhiều hạn chế. Điều đó làm tôi rất trăn trở “Liệu có cách nào đơn giản hóa phương pháp đại số không ? “
 Tôi đã nghiên cứu và tìm ra giải pháp ( Đây là điểm mới trong đề tài của tôi).
+ Cơ sở khoa học: Trong phản ứng hóa học nguyên tử được bảo toàn
+ Cách làm: 
Bước 1: Cân bằng số nguyên tử nguyên tố đơn chất trước.
Bước 2: + Chọn nguyên tố còn lại có số nguyên tử nhiều nhất và không bằng nhau ở 2 vế
 + Đặt hệ số a trước một CTHH có chứa nguyên tố đó rồi cân bằng số nguyên tử các nguyên tố khác theo hệ số a vừa đặt
Bước 3: Cho số nguyên tử nguyên tố đã chọn ở 2 vế bằng nhau, ta được 1 phương trình đại số. 
Bước 4: Giải phương trình đại số tìm được giá trị của a. Thay vào phương trình trên được PTHH.
Ví dụ 3: (Ví dụ 1 làm theo kinh nghiệm của tôi): 
 Fe2O3 + CO Fe + CO2
Bước 1: Cân bằng Fe: Thêm 2 vào trước Fe
 Fe2O3 + CO 2Fe + CO2
Bước 2: Chọn O. Đặt a trước CO -> thêm a trước CO2
 Fe2O3 + aCO 2Fe + aCO2 (*)
Bước 3: Ovế trái = Ovế phải : 
 3 + a = 2.a => a = 3 thay vào (*)
PTHH: Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
Lưu ý: HS có thể đặt a trước CO2 rồi làm tương tự
Ví dụ 4: Fe + H2SO4 ---- > Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
Bước 1: Cân bằng Fe: 2Fe + H2SO4 ---- > Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
Bước 2: Chọn O. Đặt a trước H2SO4 sau đó cân bằng số nguyên tử H, S ở 2 vế
 2Fe + aH2SO4 ---- > Fe2(SO4)3 + (a – 3) SO2 + a H2O (1)
Bước 3: Cho Ovế trái = Ovế phải 
 Được phương trình đại số: 4a = 12 + 2 (a - 3) + a
Giải phương trình tìm được a = 6. thay vào (1) được PTHH: 
 2Fe + 6H2SO4 à Fe2(SO4)3 + 3 SO2 + 6H2O
Lưu ý: HS có thể đặt hệ số a trước SO2 hoặc H2O đều được
Ví dụ 5: Al + HNO3 ---- > Al(NO3)3 + N2O + H2O
Bước 1: Nhận xét : Số nguyên tử Al ở 2 vế đã bằng nhau
Bước 2: Đặt a trước N2O
 Al + HNO3 ---- > Al(NO3)3 + a N2O + H2O
 Cân bằng các nguyên tử khác theo a:
 + N: Thêm ( 2a + 3 ) trước HNO3 
 + H: Thêm ( 2a + 3 )/2 trước H2O 
 Al + ( 2a + 3 ) HNO3 ---- > Al(NO3)3 + a N2O + ( 2a + 3 )/2 H2O
Bước 4: Cho O hai vế bằng nhau, được phương trình đại số:
 3. (2a + 3 ) = 3.3 + a + (2a + 3) : 2 (*)
Bước 5: Giải (*) được a = 3/8 . Thay vào phương trình trên được:
 Al + 30/8 HNO3 à Al(NO3)3 + 3/8 N2O + 15/8 H2O
Nhân hệ số 2 vế với 8 được PTHH:
 8Al + 30 HNO3 à 8Al(NO3)3 + 3 N2O + 15 H2O
 Chú ý: Nếu a có giá trị là một phân số thì thay bình thường sau đó nhân hệ số 2 vế với mẫu chung được PTHH.
 Với cách làm trên tôi thấy phương pháp đại số được đơn giản hóa rất nhiều so với phương pháp truyền thống thể hiện:
 + Giảm bớt được số ẩn, số phương trình đại số. 
 + Phương trình đại số tìm được rất đơn giản phù hợp với khả năng nhận thức của học sinh.
+ Học sinh tìm được chính xác giá trị của ẩn, không phải tự “ mò “ ra nghiệm ( thể hiện tính khoa học).
 Trong quá trình giảng dạy tôi đưa vào thấy HS có hứng thú và hiệu quả hơn cách làm truyền thống.
 Ví dụ một số phản ứng cho học sinh vận dụng :
 1. Cu + HNO3 ---- > Cu(NO3)2 + NO + H2O
 2. Fe3O4 + H2SO4 ---- > Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
 3. FexOy + H2SO4 ---- > Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
 4. Mg + HNO3 ---- > Cu(NO3)2 + NxOy + H2O
5. FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 ---- > Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + SO2 + H2O
..
* Phương pháp 5: Lập PTHH bằng phương pháp dựa vào bản chất của phản ứng:
Nguyên tắc chung: Để lập phương trình hoá học theo phương pháp này ta cần thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Dựa vào sơ đồ phản ứng tìm ra bản chất của phản ứng đó 
Bước 2: Cân bằng nguyên tố vừa chọn theo bản chất phản ứng
Bước 3: Cân bằng các nguyên tố còn lại và hoàn thành PTHH.
Chú ý: Thường bắt đầu từ nguyên tố nào có số nguyên tử nhiều và không bằng nhau ở 2 vế phương trình.
to
Ví dụ 1: Lập phương trình của phản ứng hoá học có sơ đồ sau:
Fe2O3 + CO Fe + CO2
 Với phản ứng trên HS có thể vận dụng phư