Công Cụ Cân Bằng Phương Trình Hóa Học
Nhập một phương trình chưa cân bằng và nhận các hệ số nguyên nhỏ nhất, một bảng đếm mọi nguyên tử và điện tích ở hai vế, cùng ma trận tính toán đứng sau đáp số. Công cụ xử lý ion, electron và phản ứng oxi hóa khử, và khi không có cách cân bằng duy nhất, nó cho bạn biết lý do. Chạy hoàn toàn trong trình duyệt của bạn. Miễn phí, không cần đăng ký.
Phân tách các chất bằng +, và tách chất phản ứng với sản phẩm bằng ->, → hoặc =. Viết ion kèm dấu (Fe3+, SO4^2-, OH-) và electron là e-. Hệ số và nhãn (s)/(aq) mà bạn gõ sẽ bị bỏ qua.
Kết quả
Phương trình đã cân bằng
C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
Hệ số
| Chất | Vế | Hệ số |
|---|---|---|
| C₃H₈ | Chất phản ứng | 1 |
| O₂ | Chất phản ứng | 5 |
| CO₂ | Sản phẩm | 3 |
| H₂O | Sản phẩm | 4 |
Kiểm tra nguyên tử
| Nguyên tố | Vế trái | Vế phải |
|---|---|---|
| C | 3 | 3 |
| H | 8 | 8 |
| O | 10 | 10 |
Mọi hàng đều khớp, nên nguyên tử và điện tích được bảo toàn.
Quá trình tính
Mỗi cột là một chất và mỗi hàng là một nguyên tố. Nguyên tử ở chất phản ứng được tính dương và nguyên tử ở sản phẩm được tính âm, nên các hệ số cân bằng chính xác khi mọi hàng có tổng bằng không.
| Hàng | C₃H₈ | O₂ | CO₂ | H₂O |
|---|---|---|---|---|
| C | 3 | 0 | -1 | 0 |
| H | 8 | 0 | 0 | -2 |
| O | 0 | 2 | -2 | -1 |
Vector không gian rỗng: (1/4, 5/4, 3/4, 1)
Nhân với 4 để khử phân số: (1, 5, 3, 4)
Cách Sử Dụng Công Cụ Cân Bằng Phương Trình Hóa Học
- 1. Nhập phương trình chưa cân bằng. Đặt chất phản ứng bên trái và sản phẩm bên phải, với dấu + giữa các chất và một mũi tên (->, → hoặc =) ở giữa. Viết công thức theo cách thông thường: C3H8, Ca(OH)2, CuSO4·5H2O.
- 2. Thêm điện tích và electron nếu có. Viết ion kèm dấu của nó, như Fe3+, OH- hoặc SO4^2-, và viết electron tự do là e-. Một hàng điện tích được thêm tự động vào quá trình tính, nên phương trình ion và bán phản ứng cũng được cân bằng.
- 3. Đọc kết quả. Phương trình đã cân bằng hiện ở trên cùng, kèm bảng hệ số và bước kiểm tra nguyên tử đếm từng nguyên tố cùng điện tích thuần ở hai vế.
- 4. Mở quá trình tính. Ma trận cho thấy phương trình được chuyển thành một hệ tuyến tính và giải chính xác như thế nào, để bạn theo dõi từng bước.
Phương Pháp Không Gian Rỗng Hoạt Động Như Thế Nào
Cân bằng bằng cách quan sát chỉ là thử và sai. Phương pháp không gian rỗng biến cùng một bài toán thành đại số. Gán cho mỗi chất một hệ số chưa biết, rồi viết một phương trình cho mỗi nguyên tố, phát biểu rằng số nguyên tử ở vế trái bằng số nguyên tử ở vế phải. Các hệ số thỏa mãn đồng thời mọi phương trình chính là không gian rỗng của ma trận số nguyên tử.
Trong ma trận, mỗi cột là một chất và mỗi hàng là một nguyên tố. Nguyên tử ở chất phản ứng được tính dương và nguyên tử ở sản phẩm được tính âm, nên một bộ hệ số cân bằng phương trình chính xác khi mọi hàng có tổng bằng không. Điện tích chỉ là thêm một hàng nữa: điện tích của mỗi ion, cũng được gán dấu theo cách đó.
Bộ giải dùng phân số chính xác, không dùng số thập phân, nên không có chuyện làm tròn bị nhầm thành một đáp số thật. Với sự đốt cháy propan, C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O, các hàng là:
| Hàng | C₃H₈ | O₂ | CO₂ | H₂O |
|---|---|---|---|---|
| C | 3 | 0 | −1 | 0 |
| H | 8 | 0 | 0 | −2 |
| O | 0 | 2 | −2 | −1 |
Không gian rỗng của nó là một vector duy nhất, (1, 5, 3, 4), nên phương trình đã cân bằng là C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O. Với H₂ + O₂ → H₂O, vector cho ra (1, ½, 1); nhân với 2 để khử phân số và được 2H₂ + O₂ → 2H₂O, bộ số nguyên nhỏ nhất. Ma trận không bao giờ lớn hơn 30 nguyên tố nhân 20 chất, nên đáp số hiện ra ngay lập tức.
Cân Bằng Phương Trình Ion và Oxi Hóa Khử
Một phương trình ion phải được cân bằng hai lần: một lần cho nguyên tử và một lần cho điện tích. Nhập các ion cùng điện tích và công cụ làm cả hai việc. Với phản ứng giữa permanganat và sắt trong môi trường axit, MnO₄⁻ + Fe²⁺ + H⁺ → Mn²⁺ + Fe³⁺ + H₂O, nó cho ra MnO₄⁻ + 5Fe²⁺ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O, với +17 ở mỗi vế.
Dung dịch axit và bazơ
Công cụ cân bằng các chất bạn liệt kê; nó không quyết định nên thêm chất nào. Với phản ứng trong axit, hãy thêm H⁺ và H₂O. Trong bazơ, hãy thêm OH⁻ và H₂O. Với bán phản ứng, hãy thêm e⁻ ở đúng vế, và số electron sẽ được tự tính. Để tìm số oxi hóa cho biết nguyên tử nào nhận hay nhường electron, hãy dùng Công Cụ Tính Số Oxi Hóa.
Khi Phương Trình Không Có Cách Cân Bằng Duy Nhất
Hầu hết phương trình trong sách giáo khoa chỉ có đúng một cách cân bằng. Khi không, không gian rỗng cho bạn biết điều gì đã sai:
- Không có cách cân bằng nào. Nghiệm duy nhất là không cho mọi thứ. Điều này thường có nghĩa là một nguyên tố chỉ xuất hiện ở một vế — clo trong NaCl → Na — và công cụ sẽ nêu tên nó.
- Nhiều cách cân bằng độc lập. Trong H₂ + O₂ → H₂O + H₂O₂, hai phản ứng bị lẫn vào nhau, nên bất kỳ tổ hợp nào của chúng đều cân bằng. Công cụ liệt kê từng phản ứng; hãy tách phương trình của bạn thành các phản ứng riêng.
- Một chất ở sai vế. Trong H₂ + H₂O → O₂, cách cân bằng duy nhất là 2H₂O → O₂ + 2H₂. Công cụ hiển thị phương trình đã sửa và cho biết chất nào đã chuyển vế.
- Một chất không tham gia. Trong H₂ + O₂ + N₂ → H₂O, nitơ không có chỗ nào để đi, nên N₂ nhận hệ số bằng không, trong khi 2H₂ + O₂ → 2H₂O cân bằng mà không cần nó. Công cụ nêu tên chất không tham gia.
Câu Hỏi Thường Gặp
- Làm sao để cân bằng phương trình hóa học từng bước?
- Đếm số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế, rồi điều chỉnh hệ số (không bao giờ đổi chỉ số dưới) từng nguyên tố một cho đến khi số lượng khớp nhau, và giữ bộ số nguyên nhỏ nhất. Công cụ này làm cùng công việc đó bằng đại số: nó thiết lập một phương trình cho mỗi nguyên tố và giải cả hệ cùng lúc, nên vẫn hoạt động khi việc quan sát bị bế tắc.
- Tại sao không thể đổi chỉ số dưới để cân bằng phương trình?
- Chỉ số dưới là một phần của bản sắc chất: H₂O là nước, nhưng H₂O₂ là hydro peroxit. Đổi nó là mô tả một hợp chất khác. Hệ số chỉ cho biết có bao nhiêu đơn vị chất tham gia phản ứng, nên đó là những con số duy nhất bạn được tự do thay đổi.
- Làm sao để cân bằng phương trình có điện tích?
- Cân bằng nguyên tử và điện tích thuần cùng lúc. Tổng điện tích ở vế trái phải bằng tổng ở vế phải, cũng như số lượng mỗi nguyên tố phải bằng nhau. Hãy viết mỗi ion kèm điện tích (Fe3+, SO4^2-) và công cụ sẽ thêm một hàng điện tích vào quá trình tính, nên phương trình ion và oxi hóa khử đều được cân bằng cho cả hai.
- "Không có cách cân bằng duy nhất" nghĩa là gì?
- Nghĩa là các hệ số không được quyết định chỉ bởi nguyên tử. Hoặc không có bộ hệ số dương nào thỏa mãn, hoặc hai hay nhiều phản ứng độc lập đang được viết thành một phương trình, nên vô số tổ hợp đều cân bằng. Hãy kiểm tra xem có thiếu chất, có công thức sai, hoặc có hai phản ứng cần được liệt kê riêng hay không.
- Làm sao để cân bằng phản ứng oxi hóa khử trong dung dịch axit hoặc bazơ?
- Thêm các chất bổ sung mà phương pháp bán phản ứng sẽ thêm: H⁺ và H₂O trong axit, hoặc OH⁻ và H₂O trong bazơ, cộng thêm e⁻ với một bán phản ứng. Nhập toàn bộ phương trình với các chất đó ở đúng vế, và công cụ giải nguyên tử và điện tích cùng lúc. Bạn vẫn phải tự chọn chất nào cần thêm vào.
- Hệ số có thể là phân số không?
- Chỉ là một bước trong quá trình tính. Công cụ trước hết tìm một vector có thể chứa phân số, như (1, ½, 1), rồi nhân với mẫu số chung nhỏ nhất để có số nguyên. Một số sách giáo khoa giữ lại ½O₂ trong phương trình nhiệt hóa, nhưng khi cân bằng, đáp án chuẩn là bộ số nguyên nhỏ nhất.
- Công cụ có nhận ký hiệu trạng thái như (aq) và (g) không?
- Có. Các nhãn như (s), (l), (g) và (aq) được loại bỏ trước khi cân bằng, cũng như các hệ số bạn đã gõ trước một công thức. Công cụ tự tính hệ số của riêng nó, nên một dự đoán sai trong đầu vào không gây hại gì.