Cách cân bằng phương trình ion

Phương trình phân tử và phương trình ion

Khi phản ứng xảy ra trong dung dịch nước, các chất điện li mạnh phân li hoàn toàn thành ion. Vì vậy ta có thể biểu diễn phản ứng dưới 3 dạng:

1. Phương trình phân tử: Viết các chất ở dạng phân tử nguyên.
   HCl + NaOH → NaCl + H₂O
2. Phương trình ion đầy đủ: Viết chất điện li mạnh ở dạng ion.
   H⁺ + Cl⁻ + Na⁺ + OH⁻ → Na⁺ + Cl⁻ + H₂O
3. Phương trình ion thu gọn: Loại bỏ các ion không tham gia phản ứng (ion khán giả).
   H⁺ + OH⁻ → H₂O

Phương trình ion thu gọn cho thấy bản chất thực của phản ứng: phản ứng trên thực ra chỉ là sự kết hợp của H⁺ và OH⁻ để tạo nước. Na⁺ và Cl⁻ chỉ "đứng xem".

Chất nào viết dưới dạng ion?

Viết dạng ion (chất điện li mạnh, tan tốt):

• Axit mạnh: HCl, H₂SO₄, HNO₃, HBr, HI, HClO₄.
• Bazơ mạnh: NaOH, KOH, Ca(OH)₂ (loãng), Ba(OH)₂.
• Muối tan: NaCl, KNO₃, Na₂SO₄, NaNO₃, K₂CO₃... (tan tốt trong nước).

Viết dạng phân tử (không phân li hoặc phân li yếu):

• Chất kết tủa: AgCl↓, BaSO₄↓, CaCO₃↓, Cu(OH)₂↓...
• Chất khí: CO₂↑, H₂S↑, NH₃↑, SO₂↑...
• Chất điện li yếu: H₂O, CH₃COOH, NH₃, H₂CO₃...
• Chất rắn không tan trong nước (kim loại, oxit không tan).

Cân bằng phương trình ion: 2 điều kiện

Một phương trình ion được coi là cân bằng khi đồng thời thỏa mãn:

1. Cân bằng số nguyên tử mỗi nguyên tố ở hai vế (như phương trình hóa học bình thường).
2. Cân bằng điện tích tổng ở hai vế.

Ví dụ 1: Phản ứng tạo kết tủa

Phương trình phân tử: AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ + NaNO₃

Phương trình ion đầy đủ: Ag⁺ + NO₃⁻ + Na⁺ + Cl⁻ → AgCl↓ + Na⁺ + NO₃⁻

Phương trình ion thu gọn: Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓

Kiểm tra: 1 Ag, 1 Cl mỗi vế ✓. Điện tích: +1 + (-1) = 0 ở vế trái, 0 ở vế phải ✓.

Ví dụ 2: Phản ứng tạo khí

Phương trình phân tử: Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂↑

Phương trình ion thu gọn: CO₃²⁻ + 2H⁺ → H₂O + CO₂↑

Kiểm tra: 1 C, 2 H, 3 O mỗi vế ✓. Điện tích: -2 + 2(+1) = 0 ở vế trái, 0 ở vế phải ✓.

Phương pháp ion-electron (nửa phản ứng)

Dùng cho phản ứng oxi hóa khử trong dung dịch. Gồm 5 bước:

1. Viết hai nửa phản ứng: oxi hóa và khử.
2. Cân bằng nguyên tố trong mỗi nửa (trừ O, H).
3. Cân O bằng cách thêm H₂O.
4. Cân H bằng cách thêm H⁺ (trong môi trường axit) hoặc OH⁻ (trong môi trường bazơ).
5. Cân điện tích bằng cách thêm e⁻.
6. Nhân chéo hai nửa để bằng nhau về số e, rồi cộng lại.

Ví dụ 3: MnO₄⁻ + Fe²⁺ → Mn²⁺ + Fe³⁺ (môi trường axit)

Nửa khử: MnO₄⁻ → Mn²⁺. Cân O: thêm 4 H₂O bên phải → MnO₄⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O. Cân H: thêm 8 H⁺ bên trái → MnO₄⁻ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O. Cân điện tích: vế trái 8-1=+7, vế phải +2, chênh 5 → thêm 5e bên trái: MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O.

Nửa oxi hóa: Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻.

Nhân nửa oxi hóa với 5 rồi cộng:

MnO₄⁻ + 5Fe²⁺ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O

Kiểm tra điện tích: vế trái -1 + 5(+2) + 8(+1) = +17, vế phải +2 + 5(+3) = +17 ✓.

Ví dụ 4: Cr₂O₇²⁻ + I⁻ → Cr³⁺ + I₂ (môi trường axit)

Nửa khử: Cr₂O₇²⁻ → 2Cr³⁺. Cân O: thêm 7 H₂O bên phải. Cân H: thêm 14 H⁺ bên trái. Cân điện tích: vế trái -2 + 14 = +12, vế phải +6 → thêm 6e bên trái.

Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O

Nửa oxi hóa: 2I⁻ → I₂ + 2e⁻.

Nhân nửa oxi hóa với 3 rồi cộng:

Cr₂O₇²⁻ + 6I⁻ + 14H⁺ → 2Cr³⁺ + 3I₂ + 7H₂O

Môi trường bazơ — thêm bước chuyển

Nếu phản ứng xảy ra trong môi trường bazơ, sau khi cân bằng như môi trường axit, thêm OH⁻ vào cả hai vế (bằng số H⁺) để chuyển H⁺ thành H₂O.

Ví dụ: Sau khi cân môi trường axit ra: A + 6H⁺ → B + 3H₂O. Thêm 6 OH⁻ vào hai vế: A + 6H₂O → B + 3H₂O + 6OH⁻. Rút gọn 3 H₂O: A + 3H₂O → B + 6OH⁻.

Tổng kết

• Phương trình ion thu gọn cho thấy bản chất phản ứng.
• Cân bằng phải đủ 2 điều kiện: nguyên tử + điện tích.
• Phương pháp ion-electron là công cụ mạnh cho phản ứng oxi hóa khử trong dung dịch.
• Phân biệt rõ môi trường axit (H⁺) và môi trường bazơ (OH⁻).

Bài liên quan