anim.vn

Hoá học lớp 8 · Bài 3 · 8 phút

Mol và tỉ khối chất khí

Tải bài tập về nhà (PDF, có lời giải)Xem trên YouTube

Mục lục video

  1. Cái “chục” của nhà hoá học
  2. Mol và số Avogadro
  3. Khối lượng mol
  4. Thể tích mol của chất khí
  5. Tỉ khối chất khí
  6. Dạng 1: Mol, số hạt, khối lượng
  7. Dạng 2: Thể tích chất khí
  8. Dạng 3: Tỉ khối, nặng hay nhẹ
  9. Tóm tắt

Trứng bán theo chục, giấy bán theo ram 500 tờ. Nguyên tử và phân tử thì bé đến mức một giọt nước đã chứa hơn một nghìn tỉ tỉ phân tử, nên các nhà hoá học cần một "cái chục" khổng lồ: mol.

1. Mol và số Avogadro

  • Số Avogadro: N_A = 6,022·10²³.
  • Mol là lượng chất có chứa N_A (6,022·10²³) nguyên tử hoặc phân tử của chất đó.
  • Số hạt = n · N_A; n = số hạt : N_A.

Lớn cỡ nào? Nếu mỗi giây đếm một hạt thì đếm hết 1 mol hạt mất thời gian gấp hơn một triệu lần tuổi vũ trụ.

  • Ví dụ 1: 3 mol nguyên tử đồng có 3 · 6,022·10²³ = 1,8066·10²⁴ nguyên tử.
  • Ví dụ 2: 3,011·10²³ phân tử CO₂ ứng với 3,011·10²³ : 6,022·10²³ = 0,5 mol.

2. Khối lượng mol

  • Khối lượng mol (M) của một chất là khối lượng của N_A nguyên tử hoặc phân tử chất đó, tính theo gam. Đơn vị: g/mol.
  • Khối lượng mol (g/mol) và khối lượng nguyên tử, phân tử (amu) bằng nhau về trị số, khác đơn vị.
  • Công thức: M = m : n ⇒ m = n · M và n = m : M.
ChấtKhối lượng nguyên tử / phân tửKhối lượng mol
Sắt (Fe)56 amu56 g/mol
Carbon dioxide (CO₂)12 + 2 · 16 = 44 amu44 g/mol
  • Ví dụ 1: 11 g CO₂ ứng với n = 11 : 44 = 0,25 mol.
  • Ví dụ 2: 0,3 mol NaOH (M = 40 g/mol) nặng m = 0,3 · 40 = 12 g.

3. Thể tích mol của chất khí

  • Ở cùng nhiệt độ và áp suất, 1 mol khí bất kì chiếm thể tích như nhau.

  • Ở điều kiện chuẩn (25 °C, 1 bar): 1 mol khí bất kì chiếm 24,79 L.

  • V = 24,79 · n (L) ⇒ n = V : 24,79.

  • Ví dụ 1: 0,4 mol khí O₂ chiếm 0,4 · 24,79 = 9,916 L.

  • Ví dụ 2: 12,395 L khí N₂ ứng với 12,395 : 24,79 = 0,5 mol.

4. Tỉ khối chất khí

  • Tỉ khối của khí A đối với khí B: d(A/B) = M(A) : M(B).

  • Không khí có khối lượng mol trung bình ≈ 29 g/mol: d(A/kk) = M(A) : 29.

  • d > 1: A nặng hơn; d < 1: A nhẹ hơn.

  • Ví dụ 1: d(O₂/H₂) = 32 : 2 = 16, oxygen nặng gấp 16 lần hydrogen.

  • Ví dụ 2: helium có M = 4; 4 : 29 ≈ 0,14 < 1 nên bóng bay bơm helium bay lên. Khí ga (propane 44, butane 58) nặng hơn không khí nên khi rò rỉ sẽ đọng sát sàn: mở hết cửa, không bật công tắc điện.

Bảng kí hiệu

Kí hiệuÝ nghĩaĐơn vị
nsố molmol
N_Asố Avogadro6,022·10²³ hạt/mol
mkhối lượngg
Mkhối lượng molg/mol
Vthể tích khí (25 °C, 1 bar)L
d(A/B)tỉ khối của khí A đối với khí Bkhông có đơn vị

Lỗi hay gặp

  1. Nhầm khối lượng mol của khí. Khí oxygen là O₂ nên M = 32, không phải 16. Tương tự N₂ = 28, H₂ = 2, Cl₂ = 71.
  2. Nhầm g/mol với amu. Cùng trị số nhưng khác đơn vị: amu là khối lượng của 1 hạt, g/mol là khối lượng của 1 mol hạt.
  3. Dùng 22,4 L. Đó là số của chương trình cũ (0 °C, 1 atm). Chương trình hiện nay dùng điều kiện chuẩn 25 °C, 1 bar: 24,79 L.
  4. Áp dụng 24,79 L cho chất rắn, chất lỏng. Chỉ chất khí mới có thể tích mol bằng nhau.
  5. Quên đổi mL sang L trước khi chia cho 24,79, và quên ghi đơn vị.

Bài tập theo dạng

Dạng 1. Mol, số hạt, khối lượng

Cách làm: luôn đi qua số mol. Số hạt thì nhân hoặc chia N_A, khối lượng thì nhân hoặc chia M.

Bài 1. a) 0,4 mol nhôm có bao nhiêu nguyên tử? b) 9,6 g khí oxygen là bao nhiêu mol? c) 0,15 mol sulfuric acid (H₂SO₄) nặng bao nhiêu gam?

Đáp án a) 0,4 · 6,022·10²³ = 2,4088·10²³ nguyên tử. b) M(O₂) = 32; n = 9,6 : 32 = 0,3 mol. c) M = 2 + 32 + 4 · 16 = 98; m = 0,15 · 98 = 14,7 g.

Dạng 2. Thể tích chất khí (25 °C, 1 bar)

Cách làm: đổi về số mol trước, rồi nhân hoặc chia cho 24,79.

Bài 2. a) 0,6 mol khí CO₂ chiếm bao nhiêu lít? b) 5,6 g khí nitrogen chiếm bao nhiêu lít? c) 2,479 L khí methane (CH₄) nặng bao nhiêu gam?

Đáp án a) V = 0,6 · 24,79 = 14,874 L. b) n = 5,6 : 28 = 0,2 mol; V = 0,2 · 24,79 = 4,958 L. c) n = 2,479 : 24,79 = 0,1 mol; M = 16; m = 1,6 g.

Dạng 3. Tỉ khối, khí nặng hay nhẹ

Cách làm: tính M rồi chia cho M của khí kia, hoặc chia 29 nếu so với không khí.

Bài 3. a) Khí chlorine (Cl₂) nặng hay nhẹ hơn không khí bao nhiêu lần? b) Khí X có tỉ khối so với H₂ bằng 8,5. Tìm M của X; X nặng hay nhẹ hơn không khí? c) Bình ga chứa butane (C₄H₁₀). Ga rò rỉ sẽ bay lên trần hay đọng sát sàn?

Đáp án a) 71 : 29 ≈ 2,45: nặng hơn khoảng 2,45 lần. b) M = 8,5 · 2 = 17 g/mol; 17 < 29 nên nhẹ hơn không khí. c) M = 58; 58 : 29 = 2: nặng gấp đôi không khí nên đọng sát sàn.

Chuyện bên lề

Năm 1811, nhà khoa học người Ý Amedeo Avogadro nêu một giả thuyết táo bạo: các chất khí có thể tích bằng nhau, ở cùng nhiệt độ và áp suất, thì chứa cùng số phân tử, bất kể đó là khí gì. Gần nửa thế kỉ, hầu như không ai để ý, một phần vì thời đó người ta không tin hai nguyên tử giống nhau có thể ghép thành một phân tử như O₂ hay H₂.

Năm 1860, tại hội nghị hoá học ở Karlsruhe (Đức), bốn năm sau khi Avogadro mất, người đồng hương Stanislao Cannizzaro cho phát bài viết của mình, dùng chính giả thuyết ấy để tính khối lượng nguyên tử. Một nhà hoá học đọc xong kể lại rằng ông thấy "như thể vảy rơi khỏi mắt".

Bản thân Avogadro chưa bao giờ biết con số mang tên mình. Phải tới đầu thế kỉ 20, nhà vật lí Pháp Jean Perrin mới đo được nó khá chính xác và đề nghị gọi là số Avogadro. Còn chữ "mol" do nhà hoá học Đức Wilhelm Ostwald đặt năm 1894, rút gọn từ chữ "phân tử" trong tiếng Đức. Từ năm 2019, một mol được định nghĩa là đúng 6,02214076·10²³ hạt.

Trò chơi ở nhà (5 phút)

"Cân một mol": dùng cân nhà bếp, đong 18 g nước (khoảng 18 mL) vào cốc: bạn đang cầm 1 mol nước, tức 6,022·10²³ phân tử. Thử tiếp: 58,5 g muối ăn (1 mol NaCl), 342 g đường kính (1 mol saccharose, C₁₂H₂₂O₁₁). So sánh ba "một mol" ấy: cùng số hạt, nhưng khối lượng và thể tích khác hẳn nhau. Đố người nhà: muốn có 0,5 mol nước thì cần đong bao nhiêu gam?