Khi nào có thể đếm theo nhóm?
Trong một số phản ứng, nhóm nguyên tử như $\mathrm{SO_4}$ hoặc OH có mặt và giữ nguyên ở hai vế. Khi đó có thể đếm cả nhóm để chọn hệ số nhanh hơn. Vẫn cần kiểm tra toàn bộ nguyên tố sau khi cân bằng.
Trong $\mathrm{Al_2(SO_4)_3}$, chỉ số 3 bên ngoài ngoặc nghĩa là có 3 nhóm $\mathrm{SO_4}$: tổng cộng 3 S và $3\times4=12$ O. Trong $\mathrm{2Al(OH)_3}$ có $2\times3=6$ nhóm OH, tức 6 O và 6 H.
Cân bằng từ các nhóm không đổi
Cho sơ đồ:
$$\begin{gathered}
\mathrm{Al_2(SO_4)_3+NaOH}\\
\mathrm{\longrightarrow Al(OH)_3+Na_2SO_4}
\end{gathered}.$$
Có 2 Al ở trái, nên đặt 2 trước $\mathrm{Al(OH)_3}$. Có 3 nhóm $\mathrm{SO_4}$ ở trái, nên đặt 3 trước $\mathrm{Na_2SO_4}$.
Hai đơn vị $\mathrm{Al(OH)_3}$ có 6 nhóm OH, nên đặt 6 trước NaOH. Khi đó Na cũng cân bằng: trái có 6 Na, phải có $3\times2=6$ Na.
$$\begin{gathered}
\mathrm{Al_2(SO_4)_3+6NaOH}\\
\mathrm{\longrightarrow2Al(OH)_3+3Na_2SO_4}
\end{gathered}.$$
Ngược lại, trong phản ứng $\mathrm{CaCO_3+2HCl\longrightarrow CaCl_2+CO_2+H_2O}$, nhóm $\mathrm{CO_3}$ không giữ nguyên ở sản phẩm. Phải đếm riêng C và O: bên phải có 1 C, tổng $2+1=3$ O.
Bài luyện
Trong $\mathrm{2Al_2(SO_4)_3}$ có tổng cộng bao nhiêu nguyên tử O?
12 O chỉ thuộc một đơn vị công thức.
Còn phải nhân chỉ số 3 của nhóm.
Đúng: hệ số 2 nhân ba nhóm, mỗi nhóm bốn O.
6 là số nhóm sulfate, không phải số O.
Lời giải
Mỗi $\mathrm{Al_2(SO_4)_3}$ có $3\times4=12$ O. Với hệ số 2, tổng là $2\times3\times4=24$ nguyên tử O. Đáp án C.
Bài luyện
Trong $\mathrm{Al_2(SO_4)_3+aNaOH\longrightarrow2Al(OH)_3+3Na_2SO_4}$, hệ số a là bao nhiêu?
Đúng: cần 6 OH, đồng thời đủ 6 Na.
3 NaOH mới có 3 OH và 3 Na.
Hệ số 2 của sản phẩm không phải số OH cần.
Một NaOH không đủ cân bằng Na và OH.
Lời giải
Hai đơn vị $\mathrm{Al(OH)_3}$ cần $2\times3=6$ nhóm OH, nên cần 6 NaOH. Kiểm Na: bên phải $3\times2=6$ Na, phù hợp. Đáp án A.
Bài luyện
Vì sao không đếm nhóm $\mathrm{CO_3}$ như một nhóm không đổi khi cân bằng $\mathrm{CaCO_3+HCl\longrightarrow CaCl_2+CO_2+H_2O}$?
Số O không ngăn việc cân bằng.
Đúng: cần đếm riêng nguyên tố khi nhóm không giữ nguyên.
Phải bảo toàn O, không được bỏ qua.
Điều kiện là nhóm không đổi, không phải trạng thái khí.
Lời giải
Sản phẩm gồm $\mathrm{CO_2}$ và $\mathrm{H_2O}$, không có nhóm $\mathrm{CO_3}$ được giữ nguyên. Đếm riêng C, O và các nguyên tố khác cho phương trình $\mathrm{CaCO_3+2HCl\longrightarrow CaCl_2+CO_2+H_2O}$. Đáp án B.