Bài học

Ôn tập: mol và tính theo phương trình hóa học

Em sẽ làm được gì?

Bài này ôn lại công thức chuyển đổi giữa khối lượng, số mol và thể tích khí ở điều kiện chuẩn (đkc), quy trình 4 bước tính theo phương trình hóa học, và cách xử lý khi bài toán có thêm hiệu suất phản ứng.

Cần nhớ trước

Cần vững Khóa 4 (số mol, khối lượng mol M, thể tích mol chất khí) và Khóa 5 (tính theo phương trình hóa học). Kĩ năng cân bằng PTHH của bài trước cũng sẽ được dùng lại ở đây.

Khởi động

Lan và Minh đang cãi nhau. Lan nói: "0,5 mol khí hydrogen ở điều kiện chuẩn chiếm thể tích 11,2 lít." Minh cãi lại: "Sai rồi, phải khoảng 12,4 lít mới đúng theo chương trình mới!" Ai đúng đây? Câu trả lời nằm ở đúng hằng số thể tích mol khí — ta ôn lại ngay dưới đây.

Số mol — trạm trung chuyển của mọi phép tính

Minh đúng. Lan đã dùng nhầm hằng số của chương trình cũ (22,4 lít/mol ở 0°C, áp suất 1 atm). Chương trình GDPT 2018 quy định điều kiện chuẩn (đkc) là 25°C và áp suất 1 bar, với thể tích mol khí ở đkc là 24,79 lít/mol. Vậy $V = 0,5 \times 24,79 \approx 12,4$ lít, đúng như Minh nói.

Minh đúng. Lan đã dùng nhầm hằng số của chương trình cũ (22,4 lít/mol ở 0°C, áp suất 1 atm). Chương trình GDPT 2018 quy định **điều kiện chuẩn (đkc)** là **25°C và áp suất 1 bar**, với thể tích mol khí ở đkc là **24,79 lít/mol**. Vậy $V = 0,5 \times 24,79 \approx 12,4$ lít, đúng như Minh nói.

Toàn bộ phần tính toán hóa học xoay quanh MỘT đại lượng trung tâm: số mol (n). Số mol là cầu nối giữa ba đại lượng ta đo được hoặc cần tìm: khối lượng (m), thể tích khí (V) và tỉ lệ các chất trong phản ứng. Ba công thức trục cần nhớ:

$n = \dfrac{m}{M}$ và $m = n \times M$ — chuyển đổi khối lượng ↔ số mol, với $M$ là khối lượng mol (g/mol).
$V = n \times 24,79$ và $n = \dfrac{V}{24,79}$ — chuyển đổi thể tích khí ở đkc ↔ số mol.
Tính theo PTHH (4 bước): (1) viết và cân bằng PTHH, (2) đổi dữ kiện đã cho sang số mol, (3) dùng tỉ lệ hệ số trong PTHH để suy ra số mol chất cần tìm, (4) đổi số mol đó sang đơn vị đề bài yêu cầu (khối lượng hoặc thể tích).

Toàn bộ phần tính toán hóa học xoay quanh MỘT đại lượng trung tâm: **số mol (n)**. Số mol là cầu nối giữa ba đại lượng ta đo được hoặc cần tìm: khối lượng (m), thể tích khí (V) và tỉ lệ các chất trong phản ứng. Ba công thức trục cần nhớ: - $n = \dfrac{m}{M}$ và $m = n \times M$ — chuyển đổi khối lượng ↔ số mol, với $M$ là khối lượng mol (g/mol). - $V = n \times 24,79$ và $n = \dfrac{V}{24,79}$ — chuyển đổi thể tích khí ở đkc ↔ số mol. - **Tính theo PTHH (4 bước)**: (1) viết và cân bằng PTHH, (2) đổi dữ kiện đã cho sang số mol, (3) dùng tỉ lệ hệ số trong PTHH để suy ra số mol chất cần tìm, (4) đổi số mol đó sang đơn vị đề bài yêu cầu (khối lượng hoặc thể tích).

Điểm mấu chốt cần khắc sâu: tỉ lệ trong phương trình hóa học luôn tính theo số mol, không phải theo khối lượng hay thể tích trực tiếp. Đó là lý do bước 2 (đổi sang mol) không thể bỏ qua dù đề bài cho sẵn khối lượng hay thể tích.

Số mol nối khối lượng và thể tích khí; tỉ lệ trong PTHH luôn tính theo mol.

Ví dụ

Ví dụ 1 — Tính theo PTHH: khối lượng → thể tích khí

1
Cho 5,6 g sắt ( $Fe$ ) tác dụng hết với dung dịch $HCl$ dư. Tính thể tích khí $H_2$ sinh ra ở đkc. Biết $M_{Fe} = 56$ g/mol.
Cho 5,6 g sắt ($Fe$) tác dụng hết với dung dịch $HCl$ dư. Tính thể tích khí $H_2$ sinh ra ở đkc. Biết $M_{Fe} = 56$ g/mol.
2
$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2$ (đã cân bằng: 1 Fe, 2 Cl, 2 H mỗi vế).
$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2$ (đã cân bằng: 1 Fe, 2 Cl, 2 H mỗi vế).
3
$n_{Fe} = \dfrac{5,6}{56} = 0,1$ mol.
$n_{Fe} = \dfrac{5,6}{56} = 0,1$ mol.
4
Hệ số của $Fe$ và $H_2$ đều là 1, nên tỉ lệ mol là $1{:}1$ : $n_{H_2} = n_{Fe} = 0,1$ mol.
Hệ số của $Fe$ và $H_2$ đều là 1, nên tỉ lệ mol là $1{:}1$: $n_{H_2} = n_{Fe} = 0,1$ mol.
5
$V_{H_2} = 0,1 \times 24,79 \approx 2,48$ lít.
$V_{H_2} = 0,1 \times 24,79 \approx 2,48$ lít.
6
Thu được khoảng 2,48 lít khí $H_2$ ở đkc.
Thu được khoảng 2,48 lít khí $H_2$ ở đkc.

Ví dụ

Ví dụ 2 — Bài tổng hợp: nung vôi có hiệu suất

1
Một lò nung công nghiệp nung 100 g $CaCO_3$ theo phản ứng $CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$ . Do một phần đá vôi lẫn tạp chất không phản ứng hết, hiệu suất phản ứng chỉ đạt 90%. Tính khối lượng $CaO$ thu được trên thực tế. Biết $M_{CaCO_3} = 100$ g/mol, $M_{CaO} = 56$ g/mol.
Một lò nung công nghiệp nung 100 g $CaCO_3$ theo phản ứng $CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$. Do một phần đá vôi lẫn tạp chất không phản ứng hết, hiệu suất phản ứng chỉ đạt 90%. Tính khối lượng $CaO$ thu được trên thực tế. Biết $M_{CaCO_3} = 100$ g/mol, $M_{CaO} = 56$ g/mol.
2
$n_{CaCO_3} = \dfrac{100}{100} = 1$ mol. Theo PTHH, tỉ lệ $CaCO_3 : CaO = 1{:}1$ , nên $n_{CaO}$ (lý thuyết) $= 1$ mol, tức $m_{CaO}$ (lý thuyết) $= 1 \times 56 = 56$ g.
$n_{CaCO_3} = \dfrac{100}{100} = 1$ mol. Theo PTHH, tỉ lệ $CaCO_3 : CaO = 1{:}1$, nên $n_{CaO}$ (lý thuyết) $= 1$ mol, tức $m_{CaO}$ (lý thuyết) $= 1 \times 56 = 56$ g.
3
Vì phản ứng không xảy ra hoàn toàn, khối lượng thực tế luôn nhỏ hơn lý thuyết: $m_{CaO}$ (thực tế) $= 56 \times 90\% = 56 \times 0,9 = 50,4$ g.
Vì phản ứng không xảy ra hoàn toàn, khối lượng thực tế luôn **nhỏ hơn** lý thuyết: $m_{CaO}$ (thực tế) $= 56 \times 90\% = 56 \times 0,9 = 50,4$ g.
4
Trên thực tế lò nung chỉ thu được 50,4 g $CaO$ , ít hơn 5,6 g so với tính toán lý thuyết — đúng là hệ quả của hiệu suất phản ứng dưới 100%.
Trên thực tế lò nung chỉ thu được 50,4 g $CaO$, ít hơn 5,6 g so với tính toán lý thuyết — đúng là hệ quả của hiệu suất phản ứng dưới 100%.

Hiệu suất dưới 100% luôn làm khối lượng thực tế nhỏ hơn khối lượng lý thuyết.

Ví dụ

Ví dụ 3 — Tính ngược: từ thể tích khí ra khối lượng chất rắn

1
Cho một lượng kẽm ( $Zn$ ) tác dụng hết với dung dịch $H_2SO_4$ loãng dư, thu được 4,958 lít khí $H_2$ ở đkc. Tính khối lượng kẽm đã dùng. Biết $M_{Zn} = 65$ g/mol.
Cho một lượng kẽm ($Zn$) tác dụng hết với dung dịch $H_2SO_4$ loãng dư, thu được 4,958 lít khí $H_2$ ở đkc. Tính khối lượng kẽm đã dùng. Biết $M_{Zn} = 65$ g/mol.
2
$Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2$ .
$Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2$.
3
$n_{H_2} = \dfrac{4,958}{24,79} = 0,2$ mol.
$n_{H_2} = \dfrac{4,958}{24,79} = 0,2$ mol.
4
Tỉ lệ $Zn : H_2 = 1{:}1$ nên $n_{Zn} = n_{H_2} = 0,2$ mol.
Tỉ lệ $Zn : H_2 = 1{:}1$ nên $n_{Zn} = n_{H_2} = 0,2$ mol.
5
$m_{Zn} = n \times M = 0,2 \times 65 = 13$ g.
$m_{Zn} = n \times M = 0,2 \times 65 = 13$ g.
6
Khối lượng kẽm đã dùng là 13 g. Bài này đi NGƯỢC chiều so với Ví dụ 1 — bắt đầu từ thể tích khí, quay lại tìm khối lượng chất rắn — nhưng vẫn dùng đúng 4 bước và cùng một hằng số 24,79.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Lỗi thường gặp

Rất nhiều bạn quen tay dùng 22,4 cho thể tích khí — đó là hằng số của điều kiện tiêu chuẩn CŨ (đktc, 0°C). Chương trình hiện hành dùng 24,79 lít/mol ở đkc (25°C, 1 bar). Lỗi thứ hai: khi bài có hiệu suất, nhiều bạn nhân hiệu suất trước khi đổi mol, khiến sai số cộng dồn. Cứ tính đủ 4 bước theo lý thuyết trước, rồi mới nhân hiệu suất ở bước cuối cùng.

Rất nhiều bạn quen tay dùng 22,4 cho thể tích khí — đó là hằng số của điều kiện tiêu chuẩn CŨ (đktc, 0°C). Chương trình hiện hành dùng **24,79 lít/mol** ở đkc (25°C, 1 bar). Lỗi thứ hai: khi bài có hiệu suất, nhiều bạn nhân hiệu suất **trước** khi đổi mol, khiến sai số cộng dồn. Cứ tính đủ 4 bước theo lý thuyết trước, rồi mới nhân hiệu suất ở **bước cuối cùng**.

Ghi nhớ

$n = m/M$ ; $V = n \times 24,79$ (đkc); tính theo PTHH theo 4 bước — cân bằng, đổi mol, dùng tỉ lệ, đổi kết quả. Có hiệu suất thì nhân ở bước cuối cùng, không nhân sớm hơn.

$n = m/M$; $V = n \times 24,79$ (đkc); tính theo PTHH theo 4 bước — cân bằng, đổi mol, dùng tỉ lệ, đổi kết quả. Có hiệu suất thì nhân ở bước cuối cùng, không nhân sớm hơn.

Ngoài đời và trong phòng thí nghiệm, rất nhiều phản ứng hóa học không xảy ra ở dạng rắn hay khí thuần túy, mà xảy ra trong dung dịch. Bài tiếp theo ôn lại dung dịch, độ tan và các công thức nồng độ.