Bài học

Định luật bảo toàn khối lượng và cách tính

Em sẽ làm được gì?

Học xong bài này, em phát biểu chính xác được định luật bảo toàn khối lượng, viết được công thức tổng quát của nó, và dùng công thức đó để tính khối lượng một chất khi biết khối lượng của các chất còn lại trong phản ứng.

Cần nhớ trước

Bài trước em đã hiểu vì sao khối lượng được bảo toàn — vì số nguyên tử mỗi loại không đổi. Bài này biến ý tưởng đó thành một quy tắc tính toán cụ thể, nên nhớ chắc kết luận của bài trước rồi hẵng học tiếp.

Vào cuối thế kỉ 18, nhà bác học người Nga Lomonosov và nhà bác học người Pháp Lavoisier, làm việc độc lập với nhau, đã tiến hành hàng loạt thí nghiệm cân đo cực kì cẩn thận trong bình kín. Dù thí nghiệm với nhiều chất khác nhau, họ luôn nhận được cùng một kết quả: cân trước và cân sau phản ứng luôn cho cùng một số chỉ. Từ đó, một trong những quy luật quan trọng bậc nhất của hóa học ra đời. Bài học hôm nay sẽ giúp em biến quy luật lịch sử đó thành công cụ giải bài tập của chính mình.

Phát biểu định luật

Định luật bảo toàn khối lượng: Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành.

Với phản ứng tổng quát có hai chất tham gia A, B tạo ra hai sản phẩm C, D: A + B → C + D, định luật được viết thành công thức:

$m_A + m_B = m_C + m_D$

Công thức này áp dụng được cho bất kì phản ứng nào, dù có 2, 3 hay nhiều chất hơn — chỉ cần cộng đúng khối lượng ở mỗi vế. Điều quan trọng nhất khi dùng công thức: nếu ta đã biết khối lượng của tất cả các chất, trừ đúng một chất, thì luôn tính được khối lượng chất còn lại bằng một phép cộng hoặc trừ đơn giản.

**Định luật bảo toàn khối lượng:** Trong một phản ứng hóa học, **tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành**. Với phản ứng tổng quát có hai chất tham gia A, B tạo ra hai sản phẩm C, D: A + B → C + D, định luật được viết thành công thức: $$m_A + m_B = m_C + m_D$$ Công thức này áp dụng được cho bất kì phản ứng nào, dù có 2, 3 hay nhiều chất hơn — chỉ cần cộng đúng khối lượng ở mỗi vế. Điều quan trọng nhất khi dùng công thức: nếu ta đã biết khối lượng của **tất cả các chất, trừ đúng một chất**, thì luôn tính được khối lượng chất còn lại bằng một phép cộng hoặc trừ đơn giản.

Định luật bảo toàn khối lượngTrong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất tham gia bằng tổng khối lượng các sản phẩm.

Định luật không chỉ đúng khi phản ứng có đúng hai chất tham gia và hai sản phẩm. Nếu một phản ứng có ba chất tham gia A, B, E tạo ra hai sản phẩm C, D, công thức chỉ cần mở rộng thành $m_A + m_B + m_E = m_C + m_D$ — cứ cộng đủ mọi chất ở mỗi vế là được. Đây là lí do định luật được gọi là tổng quát: nó không phụ thuộc vào số lượng chất, loại chất (rắn, lỏng hay khí), hay phản ứng đó thuộc loại phản ứng hóa học nào.

Định luật không chỉ đúng khi phản ứng có đúng hai chất tham gia và hai sản phẩm. Nếu một phản ứng có ba chất tham gia A, B, E tạo ra hai sản phẩm C, D, công thức chỉ cần mở rộng thành $m_A + m_B + m_E = m_C + m_D$ — cứ cộng đủ mọi chất ở mỗi vế là được. Đây là lí do định luật được gọi là **tổng quát**: nó không phụ thuộc vào số lượng chất, loại chất (rắn, lỏng hay khí), hay phản ứng đó thuộc loại phản ứng hóa học nào.

Nhờ tính tổng quát này, định luật bảo toàn khối lượng trở thành công cụ được dùng xuyên suốt môn Hóa học, từ lớp 8 cho tới các khóa nâng cao sau này: mọi phép tính liên quan đến khối lượng chất trong phản ứng — kể cả những bài toán phức tạp có nhiều chất tham gia hay nhiều sản phẩm — đều bắt đầu từ chính công thức $\sum m_{\text{tham gia}} = \sum m_{\text{sản phẩm}}$ mà em vừa học.

4,8 g magnesium + 3,2 g oxygen tạo ra đúng 8,0 g magnesium oxide: tổng hai chất tham gia bằng khối lượng sản phẩm.

Ví dụ

Ví dụ 1 — Tính khối lượng sản phẩm

1
Đốt cháy hoàn toàn 4,8 g magnesium trong 3,2 g khí oxygen, thu được magnesium oxide. Tính khối lượng magnesium oxide tạo thành.
2
magnesium + khí oxygen → magnesium oxide.
3
Theo định luật bảo toàn khối lượng: $m_{\text{Mg}} + m_{\text{O}_2} = m_{\text{MgO}}$ .
Theo định luật bảo toàn khối lượng: $m_{\text{Mg}} + m_{\text{O}_2} = m_{\text{MgO}}$.
4
$m_{\text{MgO}} = 4,8 + 3,2 = 8,0$ (g).
$m_{\text{MgO}} = 4,8 + 3,2 = 8,0$ (g).
5
Phản ứng thu được 8,0 g magnesium oxide — đúng bằng tổng khối lượng hai chất đã đốt.

Ví dụ

Ví dụ 2 — Bài toán ba chất tham gia (dạng đề thi)

1
Cho sắt tác dụng vừa đủ với lưu huỳnh, thu được 11 g iron sulfide. Biết khối lượng sắt đã dùng là 7 g. Tính khối lượng lưu huỳnh đã phản ứng, rồi kiểm tra lại bằng cách cộng ngược.
2
sắt + lưu huỳnh → iron sulfide.
3
$m_{\text{sắt}} + m_{\text{lưu huỳnh}} = m_{\text{iron sulfide}}$ .
$m_{\text{sắt}} + m_{\text{lưu huỳnh}} = m_{\text{iron sulfide}}$.
4
$m_{\text{lưu huỳnh}} = 11 - 7 = 4$ (g).
$m_{\text{lưu huỳnh}} = 11 - 7 = 4$ (g).
5
Cộng ngược: $7 + 4 = 11$ g, khớp với đề bài. Vậy cần 4 g lưu huỳnh. Mẹo chung: chất chưa biết = (tổng khối lượng đã biết ở vế bên kia) trừ đi (các chất cùng vế đã biết); luôn cộng ngược lại để tự kiểm tra kết quả.
Cộng ngược: $7 + 4 = 11$ g, khớp với đề bài. Vậy cần **4 g** lưu huỳnh. Mẹo chung: chất chưa biết = (tổng khối lượng đã biết ở vế bên kia) trừ đi (các chất cùng vế đã biết); luôn cộng ngược lại để tự kiểm tra kết quả.

Lỗi thường gặp

Lỗi hay gặp nhất là đặt nhầm chất vào sai vế của công thức, ví dụ nhầm sản phẩm sang vế chất tham gia. Cách khắc phục: trước khi tính, hãy viết rõ sơ đồ chữ (chất tham gia → sản phẩm), gạch chân chất đang cần tìm, rồi mới áp dụng $\sum m_{\text{tham gia}} = \sum m_{\text{sản phẩm}}$ . Một lỗi khác là quên cộng đủ tất cả các chất ở một vế khi có nhiều hơn hai chất tham gia hoặc hai sản phẩm — hãy tập thói quen cộng ngược lại để tự kiểm tra như ở Ví dụ 2.

Lỗi hay gặp nhất là đặt nhầm chất vào sai vế của công thức, ví dụ nhầm sản phẩm sang vế chất tham gia. Cách khắc phục: trước khi tính, hãy viết rõ **sơ đồ chữ** (chất tham gia → sản phẩm), gạch chân chất đang cần tìm, rồi mới áp dụng $\sum m_{\text{tham gia}} = \sum m_{\text{sản phẩm}}$. Một lỗi khác là quên cộng **đủ tất cả** các chất ở một vế khi có nhiều hơn hai chất tham gia hoặc hai sản phẩm — hãy tập thói quen cộng ngược lại để tự kiểm tra như ở Ví dụ 2.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Định luật bảo toàn khối lượng: $\sum m_{\text{chất tham gia}} = \sum m_{\text{sản phẩm}}$ . Biết khối lượng của tất cả các chất trừ một, ta tính được chất còn lại bằng phép cộng hoặc trừ. Luôn viết rõ sơ đồ chữ trước khi thay số, và cộng ngược lại để tự kiểm tra kết quả.

Định luật bảo toàn khối lượng: $\sum m_{\text{chất tham gia}} = \sum m_{\text{sản phẩm}}$. Biết khối lượng của tất cả các chất trừ một, ta tính được chất còn lại bằng phép cộng hoặc trừ. Luôn viết rõ sơ đồ chữ trước khi thay số, và cộng ngược lại để tự kiểm tra kết quả.

Định luật vừa học rất chặt chẽ về mặt lí thuyết, nhưng khi làm thí nghiệm thật, ta hay gặp những trường hợp cân “có vẻ” mâu thuẫn với định luật — chẳng hạn cân thấy nhẹ đi rõ rệt. Bài tiếp theo sẽ chỉ ra chính xác những lỗi và hiểu nhầm phổ biến nhất quanh định luật này, giúp em tự tin giải thích mọi tình huống thực tế.