Lớp 8 · KHTN
Bài 5
Định Luật Bảo Toàn Khối Lượng & Phương Trình Hoá Học
Nội dung định luật, áp dụng tính khối lượng, lập và ý nghĩa phương trình hoá học
1
Nội dung định luật bảo toàn khối lượng
▼
Vào thế kỉ XVIII, hai nhà khoa học M. V. Lomonosov (người Nga) và A. L. Lavoisier (người Pháp) đã tiến hành nhiều thí nghiệm cân đo chính xác và đưa ra định luật:
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG
Trong một phản ứng hoá học, tổng khối lượng các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng.
Chất tham gia
$m_A + m_B + ...$
=
Sản phẩm
$m_C + m_D + ...$
"Cân thăng bằng" — tổng khối lượng hai vế bằng nhau
▸ Vì sao tổng khối lượng được bảo toàn?
Trong phản ứng hoá học, chỉ có liên kết giữa các nguyên tử thay đổi (liên kết cũ bị phá vỡ, liên kết mới hình thành). Còn:
• Số nguyên tử mỗi nguyên tố giữ nguyên (không sinh ra, không mất đi).
• Khối lượng nguyên tử không đổi.
→ Tổng khối lượng các chất được bảo toàn.
• Số nguyên tử mỗi nguyên tố giữ nguyên (không sinh ra, không mất đi).
• Khối lượng nguyên tử không đổi.
→ Tổng khối lượng các chất được bảo toàn.
⚠️Lưu ý phân biệt: Định luật BTKL phát biểu cho toàn bộ khối lượng các chất trong phản ứng. Nếu chỉ xét riêng chất rắn hoặc dung dịch thì khối lượng có thể tăng hoặc giảm tuỳ vào việc có khí thoát ra hay chất từ ngoài kết hợp vào.
2
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng
▼
Xét phản ứng tổng quát có $n$ chất tham gia. Theo định luật:
$m_{\text{chất PƯ 1}} + m_{\text{chất PƯ 2}} + ... = m_{\text{SP 1}} + m_{\text{SP 2}} + ...$
▸ Quy tắc:
Nếu biết khối lượng của $(n - 1)$ chất trong phản ứng, ta có thể tính được khối lượng của chất còn lại bằng cách suy ra từ công thức bảo toàn khối lượng.
VÍ DỤ 1
Phản ứng: Barium chloride + Sodium sulfate → Barium sulfate + Sodium chloride.
Biết $m_{BaCl_2} = 20{,}8$ g; $m_{Na_2SO_4} = 14{,}2$ g; $m_{BaSO_4} = 23{,}3$ g. Tính $m_{NaCl}$.
Giải:
$m_{BaCl_2} + m_{Na_2SO_4} = m_{BaSO_4} + m_{NaCl}$
$\Rightarrow m_{NaCl} = 20{,}8 + 14{,}2 - 23{,}3 = 11{,}7$ (g).
Biết $m_{BaCl_2} = 20{,}8$ g; $m_{Na_2SO_4} = 14{,}2$ g; $m_{BaSO_4} = 23{,}3$ g. Tính $m_{NaCl}$.
Giải:
$m_{BaCl_2} + m_{Na_2SO_4} = m_{BaSO_4} + m_{NaCl}$
$\Rightarrow m_{NaCl} = 20{,}8 + 14{,}2 - 23{,}3 = 11{,}7$ (g).
VÍ DỤ 2
Cho 2,4 g Magnesium cháy trong khí Oxygen thu được 4,2 g Magnesium oxide. Tính khối lượng Oxygen đã phản ứng.
Giải: $m_{O_2} = m_{MgO} - m_{Mg} = 4{,}2 - 2{,}4 = 1{,}8$ (g).
Giải: $m_{O_2} = m_{MgO} - m_{Mg} = 4{,}2 - 2{,}4 = 1{,}8$ (g).
▸ Giải thích sự thay đổi khối lượng trong thực tế:
- Nung thanh sắt (Iron) trong không khí: khối lượng tăng vì Iron kết hợp thêm Oxygen từ không khí tạo thành oxide sắt bám trên thanh.
- Nung đá vôi $CaCO_3$ trong môi trường mở: khối lượng chất rắn còn lại giảm vì sản phẩm có khí $CO_2$ bay đi, chỉ còn vôi sống ($CaO$).
- Đốt than tổ ong: xỉ than nhẹ hơn than ban đầu vì carbon đã cháy thành khí $CO_2$ bay đi.
3
Lập phương trình hoá học
▼
PHƯƠNG TRÌNH HOÁ HỌC
Biểu diễn ngắn gọn phản ứng hoá học bằng công thức hoá học, có hệ số cân bằng.
Chất phản ứng (trái) → Sản phẩm (phải).
Chất phản ứng (trái) → Sản phẩm (phải).
📌Nguyên tắc: Tổng số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế phải bằng nhau.
▸ Ba bước lập phương trình hoá học (ví dụ Aluminium cháy trong Oxygen):
1
Viết sơ đồ phản ứng
$Al + O_2 \dashrightarrow Al_2O_3$
Thay tên chất bằng công thức hoá học. Dùng mũi tên đứt vì chưa cân bằng.
2
Cân bằng số nguyên tử mỗi nguyên tố
$O$: trái có 2, phải có 3 → BCNN(2,3) = 6 → đặt 3 trước $O_2$ và 2 trước $Al_2O_3$:
$Al + 3O_2 \dashrightarrow 2Al_2O_3$
$Al$: phải có $2 \times 2 = 4$ → đặt 4 trước $Al$:
$4Al + 3O_2 \dashrightarrow 2Al_2O_3$
$Al + 3O_2 \dashrightarrow 2Al_2O_3$
$Al$: phải có $2 \times 2 = 4$ → đặt 4 trước $Al$:
$4Al + 3O_2 \dashrightarrow 2Al_2O_3$
3
Viết phương trình hoàn chỉnh & kiểm tra
$4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$
Đếm lại: Al: 4 = 4 ✓ ; O: 6 = 6 ✓ → đã cân bằng. Đổi mũi tên đứt thành mũi tên liền.
⚠️Lưu ý quan trọng khi cân bằng:
• Hệ số viết ngang với kí hiệu, đặt trước công thức (ví dụ $3O_2$ chứ không viết $O_6$).
• Không được thay đổi chỉ số trong công thức hoá học đã viết đúng. Ví dụ Oxygen phải là $O_2$, không được viết $O$.
• Nếu hai vế có nhóm nguyên tử giống nhau ($SO_4$, $OH$, $CO_3$,…), coi cả nhóm như một "đơn vị" để cân bằng.
• Hệ số viết ngang với kí hiệu, đặt trước công thức (ví dụ $3O_2$ chứ không viết $O_6$).
• Không được thay đổi chỉ số trong công thức hoá học đã viết đúng. Ví dụ Oxygen phải là $O_2$, không được viết $O$.
• Nếu hai vế có nhóm nguyên tử giống nhau ($SO_4$, $OH$, $CO_3$,…), coi cả nhóm như một "đơn vị" để cân bằng.
4
PTHH luyện tập & phân biệt sơ đồ phản ứng
▼
Một số phương trình hoá học cần luyện tập (theo SGK):
a$3Fe + 2O_2 \rightarrow Fe_3O_4$
b$2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2$
c$Al_2(SO_4)_3 + 6NaOH \rightarrow 2Al(OH)_3 + 3Na_2SO_4$
d$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + CO_2 + H_2O$
PHÂN TÍCH
Trong PTHH (c): coi nhóm $SO_4$ và $OH$ như một đơn vị:
• $SO_4$: trái có 3, phải có 1 → đặt 3 trước $Na_2SO_4$.
• $Na$: phải có $3 \times 2 = 6$ → đặt 6 trước $NaOH$.
• $OH$: trái có 6, phải có 3 → đặt 2 trước $Al(OH)_3$.
• $Al$: trái 2 = phải 2 ✓.
• $SO_4$: trái có 3, phải có 1 → đặt 3 trước $Na_2SO_4$.
• $Na$: phải có $3 \times 2 = 6$ → đặt 6 trước $NaOH$.
• $OH$: trái có 6, phải có 3 → đặt 2 trước $Al(OH)_3$.
• $Al$: trái 2 = phải 2 ✓.
▸ Phân biệt sơ đồ phản ứng và phương trình hoá học:
| Đặc điểm | Sơ đồ phản ứng | Phương trình hoá học |
|---|---|---|
| Hệ số cân bằng | Chưa có | Đã có hệ số cân bằng |
| Số nguyên tử ở hai vế | Có thể chưa bằng nhau | Bằng nhau |
| Mũi tên | Mũi tên đứt (- - →) | Mũi tên liền (→) |
5
Ý nghĩa của phương trình hoá học
▼
Phương trình hoá học cho biết lượng các chất tham gia và sản phẩm tuân theo một tỉ lệ xác định.
$4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$
Tỉ lệ hạt
Cứ 4 nguyên tử Al phản ứng với 3 phân tử $O_2$ tạo ra 2 phân tử $Al_2O_3$.
Tỉ lệ mol
$n_{Al} : n_{O_2} : n_{Al_2O_3} = $ $4 : 3 : 2$ (đúng bằng tỉ lệ hệ số).
Tỉ lệ về khối lượng (suy ra từ tỉ lệ mol):
$m_{Al} : m_{O_2} : m_{Al_2O_3} = (27 \times 4) : (32 \times 3) : (102 \times 2)$
$= 108 : 96 : 204 = 9 : 8 : 17$
→ Nghĩa là cứ 9 g Al phản ứng vừa hết với 8 g $O_2$ tạo ra 17 g $Al_2O_3$.
$m_{Al} : m_{O_2} : m_{Al_2O_3} = (27 \times 4) : (32 \times 3) : (102 \times 2)$
$= 108 : 96 : 204 = 9 : 8 : 17$
→ Nghĩa là cứ 9 g Al phản ứng vừa hết với 8 g $O_2$ tạo ra 17 g $Al_2O_3$.
QUY TẮC QUAN TRỌNG
Tỉ lệ số mol các chất trong phản ứng đúng bằng tỉ lệ hệ số của chúng trong phương trình hoá học.
ỨNG DỤNG
Phương trình $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$ cho biết:
• Cứ 2 phân tử $H_2$ phản ứng với 1 phân tử $O_2$ tạo ra 2 phân tử $H_2O$.
• $n_{H_2} : n_{O_2} : n_{H_2O} = 2 : 1 : 2$.
Nếu có 4 mol $H_2$ phản ứng → cần 2 mol $O_2$ → tạo 4 mol $H_2O$.
• Cứ 2 phân tử $H_2$ phản ứng với 1 phân tử $O_2$ tạo ra 2 phân tử $H_2O$.
• $n_{H_2} : n_{O_2} : n_{H_2O} = 2 : 1 : 2$.
Nếu có 4 mol $H_2$ phản ứng → cần 2 mol $O_2$ → tạo 4 mol $H_2O$.
6
Tổng hợp công thức & xem thêm
▼
| Công thức / quy tắc | Ý nghĩa |
|---|---|
| $\sum m_{\text{tham gia}} = \sum m_{\text{sản phẩm}}$ | Định luật bảo toàn khối lượng |
| $m_X = (\sum m_{\text{trước}}) - (\text{tổng khối lượng các chất khác sau PƯ})$ | Tính khối lượng chất chưa biết |
| 3 bước: Sơ đồ → Cân bằng → PTHH hoàn chỉnh | Lập phương trình hoá học |
| Tỉ lệ số mol = Tỉ lệ hệ số | Ý nghĩa phương trình hoá học |
📚
Định luật BTKL & Phương trình hoá học – Lý thuyết, phương pháp giải bài tập
Đầy đủ lý thuyết, các dạng bài tập tính toán theo PTHH, cân bằng PTHH phức tạp, bài tập tổng hợp – có lời giải chi tiết.
Xem ngay →
Đầy đủ lý thuyết, các dạng bài tập tính toán theo PTHH, cân bằng PTHH phức tạp, bài tập tổng hợp – có lời giải chi tiết.
💡Gợi ý ôn tập: Card 1 — nắm nội dung ĐLBT → Card 2 — luyện tính khối lượng còn lại → Card 3 — thuộc 3 bước lập PTHH → Card 4 — luyện cân bằng các PTHH thường gặp → Card 5 — hiểu tỉ lệ mol = tỉ lệ hệ số. Sau đó chuyển sang tab Bài Tập để luyện 20 câu!
1
—
Điểm: 0/20
⚖️
Cùng luyện bài ĐLBT khối lượng & PTHH!
20 câu: 15 trắc nghiệm · 3 đúng/sai · 2 tự luận
🏆
Tuyệt vời!
0/20
💡 Gợi ý
Cô Trần Thị Thanh Thảo
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS
Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu