Tìm hệ số x, y trong phản ứng hóa học bằng hệ phương trình
Đề bài:
Tìm các hệ số x, y trong phản ứng hóa học đã được cân bằng sau:
\[4Al + xO_2 \to yAl_2O_3\]
Phân tích bài toán
Tóm tắt đề bài
Cho phản ứng hóa học \(4Al + xO_2 \to yAl_2O_3\), cần tìm giá trị của x và y sao cho số nguyên tử mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau.
Kiến thức cần dùng
Nguyên tắc bảo toàn nguyên tử trong phản ứng hóa học — số nguyên tử mỗi nguyên tố ở vế trái bằng vế phải. Giải hệ hai phương trình bậc nhất hai ẩn bằng phương pháp thế.
Phương pháp giải
Đếm số nguyên tử Al và O ở từng vế, lập hai phương trình tương ứng thành một hệ. Giải hệ bằng phương pháp thế: rút y từ phương trình thứ nhất rồi thay vào phương trình thứ hai tìm x.
Ứng dụng thực tế
Trong công nghiệp sản xuất nhôm oxit để làm vật liệu chịu nhiệt, người ta cần tính đúng lượng khí oxi cần dùng — đây chính là bài toán tìm hệ số cân bằng phản ứng mà em vừa giải.
Gợi ý (0/3)
Gợi ý 1:
Đếm số nguyên tử Al ở vế trái và vế phải: vế trái có 4 nguyên tử Al, vế phải mỗi phân tử Al₂O₃ có 2 nguyên tử Al nên vế phải có 2y nguyên tử Al. Từ đó lập phương trình đầu tiên.
Gợi ý 2:
Tương tự với O: vế trái có 2x nguyên tử O (mỗi O₂ có 2 nguyên tử O), vế phải có 3y nguyên tử O (mỗi Al₂O₃ có 3 nguyên tử O). Lập phương trình thứ hai rồi ghép thành hệ \(\left\{\begin{array}{l}4 = 2y\\2x = 3y\end{array}\right.\)
Gợi ý 3:
Từ phương trình thứ nhất tìm được y = 2. Thay y = 2 vào phương trình thứ hai: \(2x = 3 \cdot 2 = 6\), suy ra x = 3.
Lời giải chi tiết
Số nguyên tử Al ở vế trái là 4, ở vế phải là 2y. Số nguyên tử O ở vế trái là 2x, ở vế phải là 3y.
Vì số nguyên tử mỗi nguyên tố ở hai vế phải bằng nhau, ta lập được hệ phương trình:
\[\left\{\begin{array}{l}4 = 2y\\2x = 3y\end{array}\right.\]
Từ phương trình thứ nhất: \(y = 2\).
Thay \(y = 2\) vào phương trình thứ hai: \(2x = 3 \cdot 2 = 6\), suy ra \(x = 3\).
Vậy \(x = 3;\; y = 2\).
Các bài tập cùng bài học— Luyện tập chung trang 19