Giải Khoa học tự nhiên 8 sách Kết nối tri thức, bài 5: Định luật bảo toàn khối lượng và phương trình hóa học

Mở đầu trang 24: Khi các phản ứng hoá học xảy ra, lượng các chất phản ứng giảm dần, lượng các chất sản phẩm tăng dần. Vậy tổng khối lượng các chất trước và sau phản ứng có thay đổi không?
Trả lời:
Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng. Hay tổng khối lượng của chất trước và sau phản ứng không thay đổi.

I. Định luật bảo toàn khối lượng
Hoạt động trang 24: Chuẩn bị: Dung dịch barium chloride, sodium sulfate; cân điện tử, cốc thủy tinh
Tiến hành:
- Trên mặt cân đặt 2 cốc: cốc (1) đựng dung dịch barium chloride, cốc (2) đựng dung dịch sodium sulfate. Ghi tổng khối lượng 2 cốc.
- Đổ cốc (1) vào cốc (2), lắc nhẹ để hai dung dịch trộn lẫn với nhau. Quan sát thấy có một chất rắn màu trắng xuất hiện ở cốc (2). Phản ứng xảy ra như sau:
Barium chloride + Sodium sulfate → Barium sulfate + Sodium chloride
Đặt 2 cốc trở lại mặt cân. Ghi khối lượng.
Thực hiện yêu cầu sau:
So sánh tổng khối lượng của các chất trước phản ứng với tổng khối lượng của các chất sau phản ứng.
Trả lời:
Học sinh làm thí nghiệm và rút ra kết luận: Tổng khối lượng của các chất trước phản ứng bằng tổng khối lượng của các chất sau phản ứng.

Câu hỏi trang 25: Carbon tác dụng với oxygen theo sơ đồ Hình 5.1:

Giải thích tại sao khối lượng carbon dioxide bằng tổng khối lượng carbon và oxygen.
Trả lời:
Khối lượng carbon dioxide bằng tổng khối lượng carbon và oxygen do trong phản ứng hoá học chỉ có liên kết giữa các nguyên tử thay đổi, còn số nguyên tử của mỗi nguyên tố hoá học vẫn giữ nguyên.

Câu hỏi 1 trang 25: Sau khi đốt cháy than tổ ong (thành phần chính là carbon) thì thu được xỉ than. Xỉ than nặng hay nhẹ hơn than tổ ong? Giải thích.
Trả lời:
Xỉ than nhẹ hơn than tổ ong. Do sau khi đốt cháy than tổ ong (thành phần chính là carbon) sản phầm thu được ngoài xỉ than còn có các khí (thành phần chứa nguyên tố carbon) là carbon monoxide; carbon dioxide.

Câu hỏi 2 trang 25: Vôi sống (calcium oxide) phản ứng với một số chất có mặt trong không khí như sau:
Calcium oxide + Carbon dioxide → Calcium carbonate
Calcium oxide + Nước → Calcium hydroxide
Khi làm thí nghiệm, một học sinh quên đậy nắp lọ đựng vôi sống (thành phần chính là CaO), sau một thời gian thì khối lượng của lọ sẽ thay đổi như thế nào?
Trả lời:
Sau một thời gian mở nắp lọ, vôi sống sẽ phản ứng với một số chất có mặt trong không khí như carbon dioxide, hơi nước … tạo thành các chất mới có khối lượng lớn hơn khối lượng vôi sống ban đầu. Do đó khối lượng của lọ sẽ tăng lên.

Hoạt động trang 26: Lập phương trình hóa học của các phản ứng sau:
a) Fe + O₂ − − → Fe₃O₄
b) Al + HCl − − → AlCl₃ + H₂
c) Al₂(SO₄)₃ + NaOH − − → Al(OH)₃ + Na₂SO₄
d) CaCO₃+ HCl − − → CaCl₂ + CO₂ + H₂O
Trả lời:
a) Fe + O₂ − − → Fe₃O₄
Số nguyên tử Fe và O ở hai vế không bằng nhau, nhưng O có số nguyên tử nhiều hơn nên ta bắt đầu từ nguyên tố này trước. Do O₂ có 2 nguyên tử O còn Fe₃O₄ có 4 nguyên tử O nên ta đặt hệ số 2 trước O₂; để cân bằng tiếp số nguyên tử Fe ta đặt hệ số 3 vào trước Fe ở vế trái. Phương trình hoá học của phản ứng hoàn thiện như sau:
3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄.
b) Al + HCl − − → AlCl₃ + H₂
Trước phản ứng có 1 nguyên tử H và 1 nguyên tử Cl trong phân tử HCl; sau phản ứng có 3 nguyên tử Cl trong AlCl₃; 2 nguyên tử H trong phân tử H2, do đó ta lấy bội chung nhỏ nhất của 3 và 2 là 6, đặt trước HCl, được:
Al + 6HCl − − → AlCl₃ + H₂
Để cân bằng số nguyên tử H ta đặt hệ số 3 trước H2; để cân bằng số nguyên tử Cl ta đặt hệ số 2 trước AlCl₃, được:
Al + 6HCl − − → 2AlCl₃ + 3H₂
Cuối cùng để cân bằng số nguyên tử Al ta thêm hệ số 2 trước Al ở vế trái. Phương trình hoá học của phản ứng được hoàn thiện như sau:
2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂
c) Al₂(SO₄)₃ + NaOH − − → Al(OH)₃ + Na₂SO₄
Trước tiên ta cân bằng nhóm (SO₄) bằng cách đặt hệ số 3 vào trước Na₂SO₄:
Al₂(SO₄)₃ + NaOH − − → Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄
Để cân bằng tiếp số nguyên tử Na ta thêm hệ số 6 vào trước NaOH.
Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH − − → Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄
Cuối cùng thêm hệ số 2 trước Al(OH)₃ để đảm bảo cân bằng số nguyên tử Al và nhóm (OH), khi đó phương trình hoá học được thiết lập:
Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 2Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄
d) CaCO₃ + HCl − − → CaCl₂ + CO₂ + H₂O
Ta thấy trước phản ứng có 1 nguyên tử H; 1 nguyên tử Cl trong phân tử HCl; Sau phản ứng có 2 nguyên tử Cl trong CaCl2; 2 nguyên tử H trong H2O. Để cân bằng số nguyên tử H và Cl ta thêm hệ số 2 trước HCl.
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂+ CO₂ + H₂O
Kiểm tra lại thấy các nguyên tử đã được cân bằng, phương trình hoá học được hoàn thiện.

Câu hỏi 1 trang 27: Sơ đồ của phản ứng hoá học khác với phương trình hoá học ở điểm nào? Nêu ý nghĩa của phương trình hoá học.
Trả lời:
- Sơ đồ của phản ứng hoá học khác với phương trình hoá học ở điểm: sơ đồ hoá học chưa cho biết tỉ lệ về số nguyên tử hoặc số phân tử giữa các chất trong phản ứng.
- Ý nghĩa của phương trình hoá học: Phương trình hoá học cho biết trong phản ứng hoá học, lượng các chất tham gia phản ứng và các chất sản phẩm tuân theo một tỉ lệ xác định.

Câu hỏi 2 trang 27: Lập phương trình hoá học và xác định tỉ lệ số phân tử của các chất trong sơ đồ phản ứng hoá học sau:
Na2CO3 + Ba(OH)2 − − → BaCO3 + NaOH
Trả lời:
Ta có bảng sau:

Như vậy để cân bằng số nguyên tử Na và nhóm (OH), chỉ cần thêm hệ số 2 trước NaOH. Khi đó phương trình hoá học cũng đã được thiết lập:
Na2CO3 + Ba(OH)2 → BaCO3 + 2NaOH
Ta có tỉ lệ: Số phân tử Na2CO3 : Số phân tử Ba(OH)2 : Số phân tử BaCO3 : Số phân tử NaOH = 1 : 1 : 1 : 2.

Câu hỏi 3 trang 27: Giả thiết trong không khí, sắt tác dụng với oxygen tạo thành gỉ sắt (Fe2O3). Từ 5,6 gam sắt có thể tạo ra tối đa bao nhiêu gam gỉ sắt?
Trả lời:
Phương trình hóa học: 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3
Ta có tỉ lệ:
Số mol Fe : Số mol O2 : Số mol Fe2O3 = 4 : 3 : 2.
Từ tỉ lệ mol ta xác định được tỉ lệ khối lượng các chất:
Khối lượng Fe : Khối lượng O2 : Khối lượng Fe2O3
= (56 . 4) : (32 . 3) : (160 . 2) = 7 : 3 : 10.
Vậy cứ 7 gam Fe phản ứng hết với 3 gam O2 tạo ra 10 gam Fe2O3.
Do đó từ 5,6 gam Fe có thể tạo ra tối đa: = 8 gam gỉ sắt.