Phản ứng hoá học, định luật bảo toàn khối lượng và phương trình hoá học – KHTN 8

1. Biến đổi vật lí và biến đổi hoá học

Biến đổi vật lí: chất chỉ thay đổi trạng thái, hình dạng…, vẫn giữ nguyên là chất ban đầu (nước đá tan, cồn bay hơi, hoà tan muối ăn vào nước).

Biến đổi hoá học: có chất mới được tạo thành (sắt bị gỉ, đốt cháy than, thức ăn bị ôi thiu). Quá trình biến đổi từ chất này thành chất khác gọi là phản ứng hoá học.

2. Diễn biến và dấu hiệu của phản ứng

Trong phản ứng hoá học, liên kết giữa các nguyên tử thay đổi làm phân tử này biến đổi thành phân tử khác; số nguyên tử của mỗi nguyên tố được giữ nguyên. Chất ban đầu gọi là chất phản ứng (chất tham gia), chất mới sinh ra gọi là sản phẩm.

Dấu hiệu nhận biết có phản ứng xảy ra: thay đổi màu sắc, xuất hiện chất khí (sủi bọt), xuất hiện chất rắn không tan (kết tủa), toả nhiệt hoặc phát sáng.

3. Định luật bảo toàn khối lượng

Ví dụ 1. Nung $10$ g đá vôi ($\text{CaCO}_3$) đến khi phản ứng hoàn toàn thu được $5{,}6$ g vôi sống ($\text{CaO}$) và khí carbon dioxide. Tính khối lượng khí $\text{CO}_2$.

Lời giải. $\text{CaCO}_3 \xrightarrow{t^\circ} \text{CaO} + \text{CO}_2$. Theo định luật bảo toàn khối lượng: $m_{\text{CO}_2} = 10 - 5{,}6 = 4{,}4$ (g).

Ví dụ 2. Đốt cháy hoàn toàn $7{,}2$ g magnesium trong oxygen thu được $12$ g magnesium oxide. Khối lượng oxygen đã phản ứng là $12 - 7{,}2 = 4{,}8$ (g).

4. Phương trình hoá học

Phương trình hoá học biểu diễn ngắn gọn phản ứng bằng công thức hoá học. Các bước lập:

1. Viết sơ đồ phản ứng gồm công thức của chất phản ứng và sản phẩm: $\text{P} + \text{O}_2 \rightarrow \text{P}_2\text{O}_5$.
2. Cân bằng số nguyên tử mỗi nguyên tố bằng cách đặt hệ số thích hợp trước công thức (không sửa chỉ số): bên phải có $5$ nguyên tử O, bên trái có $2$; bội chung nhỏ nhất là $10$ nên đặt $5$ trước $\text{O}_2$, $2$ trước $\text{P}_2\text{O}_5$, rồi $4$ trước P.
3. Viết phương trình hoàn chỉnh: $4\text{P} + 5\text{O}_2 \xrightarrow{t^\circ} 2\text{P}_2\text{O}_5$.

Một số phương trình khác: $2\text{Fe} + 3\text{Cl}_2 \xrightarrow{t^\circ} 2\text{FeCl}_3$; $\;\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \xrightarrow{t^\circ} \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$; $\;\text{Zn} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2$.

Ý nghĩa: phương trình cho biết tỉ lệ số nguyên tử, số phân tử (và tỉ lệ số mol) giữa các chất. Ví dụ với $4\text{P} + 5\text{O}_2 \rightarrow 2\text{P}_2\text{O}_5$: cứ $4$ nguyên tử P phản ứng với $5$ phân tử $\text{O}_2$ tạo ra $2$ phân tử $\text{P}_2\text{O}_5$.

5. Lưu ý – sai lầm thường gặp

• Sửa chỉ số để cân bằng (viết $\text{O}_3$ thay vì đặt hệ số) – sai, vì làm thay đổi chất.
• Cho rằng khi đốt giấy, khối lượng tro nhỏ hơn giấy là “trái định luật”. Thực ra khí sinh ra đã bay đi; nếu tính cả khối lượng khí thì định luật vẫn đúng.
• Quên ghi điều kiện phản ứng (nhiệt độ $t^\circ$, xúc tác) khi cần.

6. Tự kiểm tra

1. Lập phương trình: $\text{Al} + \text{HCl} \rightarrow \text{AlCl}_3 + \text{H}_2$. (Đáp số: $2\text{Al} + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{AlCl}_3 + 3\text{H}_2$.)
2. Cho $5{,}6$ g sắt tác dụng vừa đủ với $3{,}2$ g lưu huỳnh tạo thành iron(II) sulfide. Tính khối lượng sản phẩm. (Đáp số: $8{,}8$ g.)