Bài học

Phương pháp 4 bước tính theo phương trình hóa học

Em sẽ làm được gì?

Vận dụng quy trình 4 bước để tính khối lượng hoặc thể tích khí của một chất khi biết lượng của chất khác trong phản ứng đã cân bằng — hai dạng cơ bản: khối lượng → khối lượng và khối lượng → thể tích khí.

Cần nhớ trước

Cân bằng phương trình (Chương 3); n = m/M, m = n × M, V = n × 24,79 (Chương 4).

Trong phòng thí nghiệm, muốn điều chế đúng 2,479 lít khí hydrogen thì cần cân bao nhiêu gam kẽm? Đây là câu hỏi tính theo phương trình hóa học — kĩ năng tính toán quan trọng nhất của chương trình, và là nền cho gần như mọi bài toán Hóa học 9 từ nay về sau, từ bài toán kim loại tác dụng acid đến bài toán về hiệu suất phản ứng.

Quy trình 4 bước

Ý tưởng cốt lõi: phương trình cho tỉ lệ số mol giữa các chất, nên ta luôn đưa mọi thứ về mol, dùng tỉ lệ, rồi đổi trả về đại lượng đề hỏi.

Viết và cân bằng phương trình hóa học.
Đổi dữ kiện đề cho ra số mol (dùng n = m/M hoặc n = V/24,79).
Dùng tỉ lệ hệ số trên phương trình để suy ra số mol chất cần tìm.
Đổi số mol vừa tìm ra đại lượng đề hỏi (khối lượng hoặc thể tích).

Ý tưởng cốt lõi: phương trình cho **tỉ lệ số mol** giữa các chất, nên ta luôn *đưa mọi thứ về mol*, dùng tỉ lệ, rồi đổi trả về đại lượng đề hỏi. 1. **Viết và cân bằng** phương trình hóa học. 2. **Đổi dữ kiện đề cho ra số mol** (dùng n = m/M hoặc n = V/24,79). 3. **Dùng tỉ lệ hệ số** trên phương trình để suy ra số mol chất cần tìm. 4. **Đổi số mol vừa tìm ra đại lượng đề hỏi** (khối lượng hoặc thể tích).

Mọi bài tính theo phương trình đều quy về mol ở giữa, hai đầu là đại lượng đề cho và đề hỏi.

Trước khi đến ví dụ, hãy hình dung quy trình 4 bước như việc đổi tiền qua một loại tiền trung gian. Giả sử em có đô la Mỹ nhưng cần trả tiền bằng đồng Việt Nam ở một cửa hàng chỉ nhận yên Nhật — em sẽ đổi đô la sang yên (bước 2), rồi từ tỉ giá yên–đồng suy ra số đồng cần trả (bước 3–4). Tương tự, khối lượng hay thể tích của chất này không thể so sánh trực tiếp với khối lượng hay thể tích của chất kia — phải quy đổi cả hai qua “đồng tiền chung” là số mol trước, mới dùng được tỉ lệ trên phương trình.

Trước khi đến ví dụ, hãy hình dung quy trình 4 bước như việc **đổi tiền qua một loại tiền trung gian**. Giả sử em có đô la Mỹ nhưng cần trả tiền bằng đồng Việt Nam ở một cửa hàng chỉ nhận yên Nhật — em sẽ đổi đô la sang yên (bước 2), rồi từ tỉ giá yên–đồng suy ra số đồng cần trả (bước 3–4). Tương tự, khối lượng hay thể tích của chất này không thể so sánh trực tiếp với khối lượng hay thể tích của chất kia — phải quy đổi cả hai qua “đồng tiền chung” là số mol trước, mới dùng được tỉ lệ trên phương trình.

Ví dụ dạng khối lượng → khối lượng

Ví dụ

Ví dụ 1 — Đốt cháy magnesium

1
Đốt cháy hoàn toàn 4,8 g magnesium Mg trong oxygen. Tính khối lượng magnesium oxide MgO thu được. (Mg = 24, O = 16)
2
2Mg + O₂ → 2MgO.
3
$n_{Mg} = \dfrac{4,8}{24} = 0,2$ (mol).
$n_{Mg} = \dfrac{4,8}{24} = 0,2$ (mol).
4
Theo phương trình, tỉ lệ Mg : MgO = 2 : 2 = 1 : 1 ⇒ n(MgO) = n(Mg) = 0,2 mol.
5
M(MgO) = 24 + 16 = 40 g/mol ⇒ m(MgO) = 0,2 × 40 = 8 g.

Ví dụ dạng khối lượng → thể tích khí

Ví dụ

Ví dụ 2 — Kẽm phản ứng với acid sinh khí hydrogen

1
Cho 6,5 g kẽm Zn phản ứng hết với hydrochloric acid HCl. Tính thể tích khí hydrogen H₂ thu được ở đkc. (Zn = 65)
2
Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂.
3
$n_{Zn} = \dfrac{6,5}{65} = 0,1$ (mol).
$n_{Zn} = \dfrac{6,5}{65} = 0,1$ (mol).
4
Tỉ lệ Zn : H₂ = 1 : 1 ⇒ n(H₂) = 0,1 mol.
5
V(H₂) = n × 24,79 = 0,1 × 24,79 = 2,479 L ở đkc.

Ví dụ

Ví dụ 3 — Khi tỉ lệ hệ số khác 1

1
Cho 5,4 g nhôm Al phản ứng hết với HCl. Tính thể tích khí H₂ ở đkc. (Al = 27)
2
2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂.
3
$n_{Al} = \dfrac{5,4}{27} = 0,2$ (mol).
$n_{Al} = \dfrac{5,4}{27} = 0,2$ (mol).
4
Tỉ lệ Al : H₂ = 2 : 3 ⇒ $n_{H_2} = 0,2 \times \dfrac{3}{2} = 0,3$ (mol).
Tỉ lệ Al : H₂ = 2 : 3 ⇒ $n_{H_2} = 0,2 \times \dfrac{3}{2} = 0,3$ (mol).
5
V(H₂) = 0,3 × 24,79 = 7,437 L ở đkc. Chú ý dùng đúng tỉ lệ 2 : 3.

Ví dụ

Ví dụ 4 — Vận dụng với sulfuric acid (exam-style)

1
Cho 13 g kẽm Zn phản ứng vừa đủ với dung dịch sulfuric acid loãng H₂SO₄, thu được muối zinc sulfate ZnSO₄ và khí H₂. Tính khối lượng H₂SO₄ đã phản ứng và thể tích khí H₂ ở đkc. (Zn = 65, H₂SO₄ = 98)
2
Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂.
3
$n_{Zn} = \dfrac{13}{65} = 0,2$ (mol).
$n_{Zn} = \dfrac{13}{65} = 0,2$ (mol).
4
Tỉ lệ Zn : H₂SO₄ : H₂ = 1 : 1 : 1 ⇒ n(H₂SO₄) = n(H₂) = 0,2 mol.
5
m(H₂SO₄) = 0,2 × 98 = 19,6 g; V(H₂) = 0,2 × 24,79 = 4,958 L ở đkc.

Vì sao luôn phải quy về mol, không được dùng trực tiếp khối lượng

Một sai lầm rất phổ biến của học sinh mới học là nghĩ rằng “hệ số phương trình là tỉ lệ khối lượng”, ví dụ thấy Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ liền tính khối lượng H₂ bằng cách lấy khối lượng Zn chia đôi. Điều này hoàn toàn sai, vì hệ số phương trình biểu diễn tỉ lệ số phân tử, tức tỉ lệ số mol — không phải tỉ lệ khối lượng, vì mỗi chất có khối lượng mol khác nhau. Ví dụ ở Ví dụ 2, dù tỉ lệ mol Zn : H₂ là 1 : 1, khối lượng của chúng lại rất khác nhau (6,5 g Zn chỉ sinh ra 0,2 g H₂) vì khối lượng mol của Zn (65) lớn hơn nhiều so với H₂ (2). Đây chính là lý do bước 2 và bước 4 — đổi qua lại giữa khối lượng/thể tích và số mol — không bao giờ được bỏ qua.

Một sai lầm rất phổ biến của học sinh mới học là nghĩ rằng “hệ số phương trình là tỉ lệ khối lượng”, ví dụ thấy Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ liền tính khối lượng H₂ bằng cách lấy khối lượng Zn chia đôi. Điều này **hoàn toàn sai**, vì hệ số phương trình biểu diễn tỉ lệ **số phân tử**, tức tỉ lệ **số mol** — không phải tỉ lệ khối lượng, vì mỗi chất có khối lượng mol khác nhau. Ví dụ ở Ví dụ 2, dù tỉ lệ mol Zn : H₂ là 1 : 1, khối lượng của chúng lại rất khác nhau (6,5 g Zn chỉ sinh ra 0,2 g H₂) vì khối lượng mol của Zn (65) lớn hơn nhiều so với H₂ (2). Đây chính là lý do bước 2 và bước 4 — đổi qua lại giữa khối lượng/thể tích và số mol — không bao giờ được bỏ qua.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Lỗi thường gặp

Sai lầm phổ biến: lấy tỉ lệ khối lượng thay cho tỉ lệ mol, hoặc quên cân bằng nên dùng sai hệ số. Phương trình cho tỉ lệ số mol, không phải tỉ lệ gam.

Một điều đáng chú ý qua bốn ví dụ trong bài: dù đề bài hỏi khối lượng sản phẩm rắn (Ví dụ 1), thể tích khí (Ví dụ 2, 3) hay cả khối lượng lẫn thể tích cùng lúc (Ví dụ 4), quy trình 4 bước không hề thay đổi. Sự khác biệt duy nhất nằm ở bước 2 (chọn công thức n = m/M hay n = V/24,79 tùy dữ kiện đề cho) và bước 4 (chọn công thức m = n × M hay V = n × 24,79 tùy đại lượng đề hỏi). Nắm chắc điều này giúp em không còn cảm thấy “mỗi bài một kiểu”, mà thấy rõ tất cả chỉ là một quy trình duy nhất áp dụng linh hoạt.

Một điều đáng chú ý qua bốn ví dụ trong bài: dù đề bài hỏi khối lượng sản phẩm rắn (Ví dụ 1), thể tích khí (Ví dụ 2, 3) hay cả khối lượng lẫn thể tích cùng lúc (Ví dụ 4), **quy trình 4 bước không hề thay đổi**. Sự khác biệt duy nhất nằm ở bước 2 (chọn công thức n = m/M hay n = V/24,79 tùy dữ kiện đề cho) và bước 4 (chọn công thức m = n × M hay V = n × 24,79 tùy đại lượng đề hỏi). Nắm chắc điều này giúp em không còn cảm thấy “mỗi bài một kiểu”, mà thấy rõ tất cả chỉ là một quy trình duy nhất áp dụng linh hoạt.

Ghi nhớ

4 bước = cân bằng → đổi ra mol → dùng tỉ lệ hệ số → đổi ra đáp số. Số mol là cầu nối giữa đề cho và đề hỏi; hệ số phương trình luôn là tỉ lệ mol, không phải tỉ lệ khối lượng.

Bài này mới đi một chiều: từ khối lượng chất tham gia suy ra khối lượng/thể tích sản phẩm. Bài sau ta học chiều ngược lại — từ thể tích khí sản phẩm suy ra khối lượng chất tham gia — và làm quen một bài toán tổng hợp đúng chuẩn đề thi.