📖 Bài 5: Định luật bảo toàn khối lượng, và phương trình hóa học - lớp 8

I – Định luật bảo toàn khối lượng

1. Nội dung định luật

• Định luật: "Trong một phản ứng hoá học, tổng khối lượng của các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng".
• Giải thích: Trong phản ứng hoá học, chỉ có liên kết giữa các nguyên tử thay đổi, còn số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố vẫn giữ nguyên. Vì khối lượng của một vật phụ thuộc vào số lượng nguyên tử cấu tạo nên nó, nên tổng khối lượng trước và sau phản ứng không hề thay đổi.

Ví dụ thực tế: Khi ta đốt cháy 12g Carbon trong Oxygen, ta thu được 44g khí Carbon dioxide. Theo định luật, ta dễ dàng tính được khối lượng Oxygen đã tham gia phản ứng là: $44 - 12 = 32g$.

--Image of: --Sơ đồ mô tả phản ứng giữa Carbon và Oxygen Hình ảnh minh họa: Số lượng nguyên tử C và O trước và sau phản ứng là bằng nhau.

2. Áp dụng định luật

• Nếu phản ứng có $n$ chất, khi biết khối lượng của $(n - 1)$ chất, ta sẽ tính được khối lượng của chất còn lại.

II – Phương trình hoá học

1. Lập phương trình hoá học Phương trình hoá học dùng để biểu diễn ngắn gọn phản ứng hoá học bằng công thức hoá học.

Các bước lập phương trình (Ví dụ: Nhôm tác dụng với Oxygen tạo ra Aluminium oxide):

• Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng: $Al + O_2 \rightarrow Al_2O_3$.
• Bước 2: Cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế (thêm hệ số). Vì bên phải có 3 nguyên tử O, bên trái có 2, ta tìm bội chung nhỏ nhất là 6. Thêm hệ số 2 vào $Al_2O_3$ và hệ số 3 vào $O_2$. Sau đó cân bằng $Al$.
• Bước 3: Viết phương trình hoàn chỉnh: $4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$.

2. Ý nghĩa của phương trình hoá học

• Cho biết các chất tham gia và sản phẩm.
• Cho biết tỉ lệ số mol, tỉ lệ số phân tử/nguyên tử giữa các chất trong phản ứng. Tỉ lệ này chính là tỉ lệ các hệ số đứng trước mỗi chất trong phương trình.

III – Câu hỏi và bài tập vận dụng

Câu 1 (Tính khối lượng): Cho 6,5g kẽm (Zn) tác dụng hoàn toàn với dung dịch hydrochloric acid (HCl), thu được 13,6g muối kẽm chloride ($ZnCl_2$) và 0,2g khí hydrogen ($H_2$). Tính khối lượng dung dịch HCl đã dùng?

• Giải thích: Theo định luật bảo toàn khối lượng: $m_{Zn} + m_{HCl} = m_{ZnCl_2} + m_{H_2}$.
• Đáp số: $m_{HCl} = 13,6 + 0,2 - 6,5 = 7,3g$.

Câu 2 (Lập phương trình): Hãy lập phương trình hoá học cho phản ứng sau: Khí hydrogen ($H_2$) tác dụng với khí nitrogen ($N_2$) tạo ra khí ammonia ($NH_3$).

• Hướng dẫn: $N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$.

Câu 3 (Giải thích thực tế): Tại sao khi đốt một cây nến, sau một thời gian cây nến ngắn dần rồi biến mất, mặc dù định luật bảo toàn khối lượng nói rằng khối lượng không đổi?

• Giải thích: Cây nến khi cháy đã phản ứng với Oxygen tạo ra khí Carbon dioxide và hơi nước. Hai sản phẩm này là chất khí nên bay vào không khí. Nếu ta cân cả nến, khí Oxygen tham gia và các khí sinh ra trong một bình kín, tổng khối lượng sẽ vẫn bằng nhau,.

Câu 4 (Tỉ lệ mol): Trong phương trình $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$, tỉ lệ số mol giữa hydrogen, oxygen và nước là bao nhiêu?

• Đáp số: Tỉ lệ là $2 : 1 : 2$.

Câu 5 (Lập phương trình phức tạp): Cân bằng phương trình sau: $Fe + O_2 \rightarrow Fe_3O_4$.

• Đáp số: $3Fe + 2O_2 \rightarrow Fe_3O_4$.

Lời khuyên cho các em: Khi cân bằng phương trình, hãy luôn kiểm tra lại số lượng nguyên tử ở vế trái và vế phải. Nếu chúng bằng nhau, các em đã làm đúng!