Tìm hệ số x, y trong phản ứng hóa học bằng hệ phương trình
Problem:
Tìm các hệ số x, y trong phản ứng hóa học đã được cân bằng sau:
\[4Al + xO_2 \to yAl_2O_3\]
Problem Analysis
Problem Summary
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.
Required Knowledge
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.
Solution Method
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.
Real-world Application
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.
Hints (0/3)
Hint 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.
Hint 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 \(\left\{\begin{array}{l}4 = 2y\\2x = 3y\end{array}\right.\)
Hint 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.
Detailed solution
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 \(x = 3;\; y = 2\).
Exercises in this lesson— Luyện tập chung trang 19