Mol và tính theo phương trình hóa học (KHTN 8): công thức và 4 bước giải bài tập

Mol và tính theo phương trình hóa học là phần "tính toán" đầu tiên của môn Hóa trong Khoa học tự nhiên 8, và cũng là phần khiến nhiều học sinh bắt đầu sợ Hóa. Thực ra chỉ cần nắm chắc ba công thức chuyển đổi và một quy trình 4 bước là giải được hầu hết bài tập cơ bản.

Mol là gì

Mol là lượng chất có chứa 6,022 × 10²³ hạt (nguyên tử hoặc phân tử) của chất đó. Con số này gọi là số Avogadro. Ví dụ: 1 mol nguyên tử iron chứa 6,022 × 10²³ nguyên tử iron; 1 mol phân tử nước chứa 6,022 × 10²³ phân tử nước.

Khối lượng mol

Khối lượng mol (M) là khối lượng của 1 mol chất, tính bằng g/mol, có trị số bằng khối lượng nguyên tử hoặc khối lượng phân tử (amu). Ví dụ: M của Mg là 24 g/mol; M của H₂O là 2 · 1 + 16 = 18 g/mol; M của MgO là 24 + 16 = 40 g/mol.

Công thức chuyển đổi giữa khối lượng và số mol:

n = m / M, suy ra m = n · M

Thể tích mol chất khí

Ở cùng nhiệt độ và áp suất, 1 mol của mọi chất khí chiếm cùng một thể tích. Ở điều kiện chuẩn (25 °C, 1 bar), thể tích này là 24,79 lít:

V = n · 24,79 (lít), suy ra n = V / 24,79

Tỉ khối của chất khí

Tỉ khối cho biết khí A nặng hay nhẹ hơn khí B bao nhiêu lần: d(A/B) = M(A) / M(B). So với không khí (M trung bình khoảng 29 g/mol): d(A/kk) = M(A) / 29. Ví dụ khí CO₂ (M = 44) nặng hơn không khí khoảng 1,5 lần nên tích tụ ở chỗ trũng.

4 bước tính theo phương trình hóa học

1. Viết và cân bằng phương trình hóa học.
2. Đổi dữ kiện đề cho ra số mol (từ khối lượng hoặc thể tích khí).
3. Dựa vào tỉ lệ hệ số trong phương trình để tìm số mol chất cần tính.
4. Đổi số mol ra đại lượng đề hỏi (khối lượng, thể tích).

Ví dụ 1. Đốt cháy hoàn toàn 2,4 g magnesium trong oxygen. Tính khối lượng magnesium oxide tạo thành và thể tích oxygen cần dùng ở điều kiện chuẩn.

• Bước 1: 2Mg + O₂ → 2MgO.
• Bước 2: n(Mg) = 2,4 / 24 = 0,1 mol.
• Bước 3: theo phương trình, n(MgO) = n(Mg) = 0,1 mol; n(O₂) = n(Mg) / 2 = 0,05 mol.
• Bước 4: m(MgO) = 0,1 · 40 = 4 g; V(O₂) = 0,05 · 24,79 ≈ 1,24 lít.

Ví dụ 2. Cho 6,5 g zinc tác dụng hết với dung dịch hydrochloric acid: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂. Tính thể tích khí hydrogen thu được ở điều kiện chuẩn.

• n(Zn) = 6,5 / 65 = 0,1 mol → n(H₂) = 0,1 mol.
• V(H₂) = 0,1 · 24,79 ≈ 2,48 lít.

Hiệu suất phản ứng

Trong thực tế, lượng sản phẩm thu được thường ít hơn tính theo lý thuyết. Hiệu suất H = (lượng thực tế / lượng lý thuyết) · 100%. Ví dụ ở ví dụ 1, nếu chỉ thu được 3,6 g MgO thì H = 3,6 / 4 · 100% = 90%.

Bài tập tự luyện (có đáp số)

1. Tính khối lượng của 0,2 mol nước (H₂O). Đáp số: 3,6 g.
2. Tính khối lượng của 4,958 lít khí CO₂ ở điều kiện chuẩn. Đáp số: n = 4,958 / 24,79 = 0,2 mol → m = 0,2 · 44 = 8,8 g.
3. 1,2044 × 10²⁴ phân tử oxygen ứng với bao nhiêu mol? Đáp số: 2 mol.
4. Cho 5,6 g iron tác dụng hết với hydrochloric acid: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂. Tính thể tích khí hydrogen ở điều kiện chuẩn. Đáp số: n(Fe) = 0,1 mol → n(H₂) = 0,1 mol → V ≈ 2,48 lít.
5. Nung 10 g calcium carbonate: CaCO₃ → CaO + CO₂. Tính khối lượng calcium oxide thu được nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn. Đáp số: n(CaCO₃) = 10 / 100 = 0,1 mol → m(CaO) = 0,1 · 56 = 5,6 g.

Khi luyện, hãy viết đủ 4 bước dù bài dễ; thói quen này giúp tránh sai ở các bài nhiều dữ kiện hơn.

Lỗi thường gặp

• Quên cân bằng phương trình trước khi dùng tỉ lệ hệ số.
• Lấy tỉ lệ theo khối lượng thay vì theo số mol.
• Dùng 22,4 lít (giá trị theo điều kiện cũ) thay cho 24,79 lít ở điều kiện chuẩn của chương trình mới.
• Tính khối lượng mol phân tử thiếu chỉ số, ví dụ tính O₂ là 16 thay vì 32.

Học chắc phần tính toán Hóa học

Phần mol là nền cho toàn bộ bài tập Hóa lớp 9 và THPT. Nếu con còn yếu, phụ huynh có thể xem gia sư Hóa lớp 8, lớp 9, gia sư Khoa học tự nhiên lớp 8 hoặc đọc thêm bài giúp con không mất gốc Hóa khi lên lớp 9.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao chương trình mới dùng 24,79 lít thay cho 22,4 lít? Vì chương trình Khoa học tự nhiên 8 dùng điều kiện chuẩn 25 °C và 1 bar; ở điều kiện này 1 mol khí chiếm 24,79 lít. Giá trị 22,4 lít ứng với điều kiện 0 °C, 1 atm dùng trong chương trình cũ.

Số Avogadro có cần nhớ chính xác không? Nên nhớ 6,022 × 10²³; nhiều bài tập cho làm tròn 6 × 10²³, hãy dùng theo đúng đề cho.

Làm sao nhớ công thức chuyển đổi nhanh? Lấy số mol làm "trung tâm": từ khối lượng chia M, từ thể tích khí chia 24,79, từ số hạt chia số Avogadro.

Hiệu suất có thể lớn hơn 100% không? Không. Nếu tính ra lớn hơn 100% thì đã nhầm lượng thực tế và lý thuyết, hoặc sản phẩm còn lẫn tạp chất.