Bài học

Tính số mol từ thể tích khí

Em sẽ làm được gì?

Em tính được số mol khí khi biết thể tích ở đkc bằng công thức $n = V/24,79$ , và vận dụng thành chuỗi chuyển đổi $V \leftrightarrow n \leftrightarrow m$ trong bài toán nhiều bước.

Em tính được số mol khí khi biết thể tích ở đkc bằng công thức $n = V/24,79$, và vận dụng thành chuỗi chuyển đổi $V \leftrightarrow n \leftrightarrow m$ trong bài toán nhiều bước.

Cần nhớ trước

Em cần nhớ công thức $V = n \times 24,79$ và giá trị $24,79$ L/mol ở đkc (bài trước), cùng công thức $n = m/M$ đã học ở Chương 3.

Trong thí nghiệm hóa học, dụng cụ đo thể tích khí (như ống đong khí) cho phép đo trực tiếp thể tích khí sinh ra từ một phản ứng — dễ hơn nhiều so với việc "cân" một chất khí. Nhưng để biết chính xác đã thu được bao nhiêu chất (bao nhiêu mol), ta cần đổi ngược thể tích đo được sang số mol. Công thức nào giúp làm điều đó?

Công thức tính mol từ thể tích khí

Từ công thức đã học $V = n \times 24,79$ , suy ra công thức ngược:

$n = \dfrac{V}{24,79} \ \ (\text{mol, với } V \text{ đo bằng lít ở đkc})$

Chỉ cần lấy thể tích khí đo được (tính bằng lít, ở đkc) chia cho 24,79 là ra số mol khí tương ứng.

Từ công thức đã học $V = n \times 24,79$, suy ra công thức ngược: $$n = \dfrac{V}{24,79} \ \ (\text{mol, với } V \text{ đo bằng lít ở đkc})$$ Chỉ cần lấy thể tích khí đo được (tính bằng lít, ở đkc) chia cho 24,79 là ra số mol khí tương ứng.

Chuỗi chuyển đổi: thể tích – mol – khối lượng

Kết hợp công thức $n = V/24,79$ với công thức $n = m/M$ đã học ở Chương 3, ta có cả một chuỗi liên kết giúp đi từ thể tích khí đo được thẳng đến khối lượng khí, và ngược lại, với số mol $n$ luôn đóng vai trò "trạm trung chuyển" ở giữa:

$\text{thể tích } V \ \xrightarrow{\div 24,79} \ \text{số mol } n \ \xrightarrow{\times M} \ \text{khối lượng } m$

Đây chính là kĩ năng cốt lõi để giải các bài toán hóa học có thể tích khí: luôn đưa mọi dữ kiện về số mol trước, rồi từ số mol suy ra đại lượng cần tìm.

Kết hợp công thức $n = V/24,79$ với công thức $n = m/M$ đã học ở Chương 3, ta có cả một **chuỗi liên kết** giúp đi từ thể tích khí đo được thẳng đến khối lượng khí, và ngược lại, với số mol $n$ luôn đóng vai trò "trạm trung chuyển" ở giữa: $$\text{thể tích } V \ \xrightarrow{\div 24,79} \ \text{số mol } n \ \xrightarrow{\times M} \ \text{khối lượng } m$$ Đây chính là kĩ năng cốt lõi để giải các bài toán hóa học có thể tích khí: luôn đưa mọi dữ kiện về **số mol** trước, rồi từ số mol suy ra đại lượng cần tìm.

Vì sao đo thể tích khí lại tiện hơn cân khối lượng

Chuỗi chuyển đổi $V \leftrightarrow n \leftrightarrow m$ còn cho phép em kiểm tra chéo kết quả thí nghiệm: nếu tính được số mol khí từ thể tích đo được, rồi suy ra khối lượng theo lý thuyết, sau đó đem so sánh với khối lượng cân thực tế (nếu cân được), hai kết quả gần khớp nhau chứng tỏ thí nghiệm chính xác; lệch xa nhau nghĩa là có khí thoát ra ngoài hoặc sai sót trong quá trình thực hiện. Đây là kỹ năng đối chiếu dữ liệu quan trọng mà học sinh giỏi thực hành thường áp dụng để tự kiểm tra bài làm của mình.

Ngoài phòng thí nghiệm, chuỗi chuyển đổi này còn xuất hiện trong đo lường khí thải công nghiệp, nơi các trạm quan trắc đo thể tích khí thoát ra từ ống khói rồi quy đổi sang khối lượng chất ô nhiễm để so sánh với tiêu chuẩn cho phép — một ứng dụng thực tế cho thấy kĩ năng "đi qua số mol" mà em đang luyện tập không chỉ dùng trong bài kiểm tra mà còn trong công việc thực tế sau này.

Trong nhiều thí nghiệm, chất khí sinh ra rất nhẹ và khó cân chính xác bằng cân thông thường (ví dụ khí hydrogen sinh ra khi cho kim loại tác dụng với acid). Ngược lại, thể tích khí có thể đo khá chính xác bằng ống đong khí úp ngược trong chậu nước, hoặc bằng xi-lanh khí. Vì vậy, trong thực hành hóa học, việc **đo thể tích khí rồi đổi ngược ra số mol** bằng công thức $n=V/24,79$ thường chính xác và dễ thực hiện hơn nhiều so với việc cố cân trực tiếp một lượng khí. Chuỗi chuyển đổi $V \leftrightarrow n \leftrightarrow m$ còn cho phép em kiểm tra chéo kết quả thí nghiệm: nếu tính được số mol khí từ thể tích đo được, rồi suy ra khối lượng theo lý thuyết, sau đó đem so sánh với khối lượng cân thực tế (nếu cân được), hai kết quả gần khớp nhau chứng tỏ thí nghiệm chính xác; lệch xa nhau nghĩa là có khí thoát ra ngoài hoặc sai sót trong quá trình thực hiện. Đây là kỹ năng đối chiếu dữ liệu quan trọng mà học sinh giỏi thực hành thường áp dụng để tự kiểm tra bài làm của mình. Ngoài phòng thí nghiệm, chuỗi chuyển đổi này còn xuất hiện trong đo lường khí thải công nghiệp, nơi các trạm quan trắc đo thể tích khí thoát ra từ ống khói rồi quy đổi sang khối lượng chất ô nhiễm để so sánh với tiêu chuẩn cho phép — một ứng dụng thực tế cho thấy kĩ năng "đi qua số mol" mà em đang luyện tập không chỉ dùng trong bài kiểm tra mà còn trong công việc thực tế sau này.

Muốn đi từ thể tích sang khối lượng (hay ngược lại), luôn phải đi QUA số mol — không có đường tắt trực tiếp.

Ví dụ

Ví dụ 1 — Từ thể tích tính số mol

1
Ở đkc, một mẫu khí có thể tích 4,958 lít. Tính số mol khí đó.
2
Áp dụng $n = V/24,79$ .
Áp dụng $n = V/24,79$.
3
$n = \dfrac{4,958}{24,79} = 0,2$ mol.
$n = \dfrac{4,958}{24,79} = 0,2$ mol.
4
Vậy mẫu khí đó có 0,2 mol. Công thức này đúng với BẤT KÌ khí nào, không cần biết đó là khí gì.
5
Kiểm tra lại: $n\times24,79 = 0,2\times24,79 = 4,958$ lít — đúng khớp với thể tích đề bài cho, xác nhận phép chia chính xác và không có sai sót về bậc số thập phân trong quá trình tính toán ở các bước trước đó.
Kiểm tra lại: $n\times24,79 = 0,2\times24,79 = 4,958$ lít — đúng khớp với thể tích đề bài cho, xác nhận phép chia chính xác và không có sai sót về bậc số thập phân trong quá trình tính toán ở các bước trước đó.

Ví dụ

Ví dụ 2 — Bài toán nhiều bước: từ thể tích khí thu được tính khối lượng

1
Trong một thí nghiệm, người ta thu được 6,1975 lít khí oxygen ( $O_2$ , $M=32$ g/mol) ở đkc. Tính khối lượng khí oxygen thu được.
Trong một thí nghiệm, người ta thu được 6,1975 lít khí oxygen ($O_2$, $M=32$ g/mol) ở đkc. Tính khối lượng khí oxygen thu được.
2
Áp dụng $n = V/24,79$ : $n_{O_2} = \dfrac{6,1975}{24,79} = 0,25$ mol.
Áp dụng $n = V/24,79$: $n_{O_2} = \dfrac{6,1975}{24,79} = 0,25$ mol.
3
Đề bài cho sẵn $M_{O_2} = 32$ g/mol (bằng $2 \times 16$ , đã học ở Chương 2).
Đề bài cho sẵn $M_{O_2} = 32$ g/mol (bằng $2 \times 16$, đã học ở Chương 2).
4
Áp dụng $m = n \times M$ : $m_{O_2} = 0,25 \times 32 = 8$ gam.
Áp dụng $m = n \times M$: $m_{O_2} = 0,25 \times 32 = 8$ gam.
5
Vậy thí nghiệm thu được 8 gam khí oxygen. Bài toán này minh họa rõ chuỗi ba bước: thể tích → số mol → khối lượng, với số mol là bước trung gian bắt buộc phải đi qua.
6
Có thể kiểm tra ngược: từ $m=8$ g và $M=32$ g/mol, tính lại $n=8/32=0,25$ mol, rồi $V=0,25\times24,79\approx6,1975$ lít — đúng khớp với thể tích đề bài cho ban đầu, xác nhận cả ba bước tính toán đều chính xác.
Có thể kiểm tra ngược: từ $m=8$ g và $M=32$ g/mol, tính lại $n=8/32=0,25$ mol, rồi $V=0,25\times24,79\approx6,1975$ lít — đúng khớp với thể tích đề bài cho ban đầu, xác nhận cả ba bước tính toán đều chính xác.
7
Kĩ thuật kiểm tra ngược này — đi hết chuỗi $V\to n\to m$ rồi quay lại $m\to n\to V$ — là cách tốt nhất để tự tin vào đáp số của mình trong phòng thi, khi không có ai chấm bài giúp em phát hiện lỗi sai giữa chừng.
Kĩ thuật kiểm tra ngược này — đi hết chuỗi $V\to n\to m$ rồi quay lại $m\to n\to V$ — là cách tốt nhất để tự tin vào đáp số của mình trong phòng thi, khi không có ai chấm bài giúp em phát hiện lỗi sai giữa chừng.

Lỗi thường gặp

Học sinh hay nhầm chiều tính — thay vì chia thể tích cho 24,79 thì lại nhân, hoặc quên rằng công thức $n=V/24,79$ chỉ áp dụng cho chất khí ở đkc, không áp dụng cho chất rắn/lỏng hay khí ở điều kiện khác. Một lỗi khác là cộng nhầm thể tích khí với thể tích dung dịch trong cùng bài toán — hai đại lượng này hoàn toàn độc lập, không được gộp chung.

Học sinh hay nhầm chiều tính — thay vì chia thể tích cho 24,79 thì lại nhân, hoặc quên rằng công thức $n=V/24,79$ chỉ áp dụng cho **chất khí ở đkc**, không áp dụng cho chất rắn/lỏng hay khí ở điều kiện khác. Một lỗi khác là cộng nhầm thể tích khí với thể tích dung dịch trong cùng bài toán — hai đại lượng này hoàn toàn độc lập, không được gộp chung.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

$n = V/24,79$ đổi thể tích khí (đkc) sang số mol. Kết hợp với $n=m/M$ , ta có chuỗi $V \to n \to m$ (hoặc ngược lại) với số mol luôn là bước trung gian bắt buộc. Công thức chỉ áp dụng cho chất khí ở đkc.

$n = V/24,79$ đổi thể tích khí (đkc) sang số mol. Kết hợp với $n=m/M$, ta có chuỗi $V \to n \to m$ (hoặc ngược lại) với số mol luôn là bước trung gian bắt buộc. Công thức chỉ áp dụng cho chất khí ở đkc.

Khí nhẹ bay lên cao, khí nặng chìm xuống thấp — như bóng bay bơm khí hydrogen bay lên trời còn khí carbon dioxide lại "đọng" dưới đáy hang động. Làm sao so sánh khí nào nặng hơn, nhẹ hơn một cách định lượng, thay vì chỉ đoán bằng cảm tính? Chương cuối của khóa học trả lời câu hỏi đó bằng khái niệm tỉ khối chất khí, đại lượng dựa trực tiếp trên khối lượng mol mà em vừa ôn lại ở bài này.

Khí nhẹ bay lên cao, khí nặng chìm xuống thấp — như bóng bay bơm khí hydrogen bay lên trời còn khí carbon dioxide lại "đọng" dưới đáy hang động. Làm sao so sánh khí nào nặng hơn, nhẹ hơn một cách định lượng, thay vì chỉ đoán bằng cảm tính? Chương cuối của khóa học trả lời câu hỏi đó bằng khái niệm **tỉ khối chất khí**, đại lượng dựa trực tiếp trên khối lượng mol mà em vừa ôn lại ở bài này.