Hóa 8 _ Bài 4: Mol và tỉ khối của chất khí

 Mở đầu trang 27 Bài 4 KHTN lớp 8: Nếu yêu cầu đếm số lượng viên gạch để xây bức tường của lâu đài (hình 4.1) và đếm số lượng hạt cát để xây bức tường của lâu đài bằng cát (hình 4.2), yêu cầu nào có thể thực hiện được? Vì sao?

Với những vật thể có kích thước và khối lượng đáng kể như viên gạch, quả táo, …, người ta dễ dàng xác định số lượng, khối lượng và thể tích của chúng bằng cách đếm, cân, đo, … Nhưng với những hạt có kích thước vô cùng nhỏ bé như nguyên tử, phân tử rất khó có thể cân và đếm được chúng.

Vậy làm thế nào để có thể xác định một cách thuận lợi số nguyên tử, phân tử và khối lượng, thể tích của chúng khi tham gia và tạo thành trong các phản ứng hoá học?

Trả lời:

- Yêu cầu đếm số lượng viên gạch có thể thực hiện được do viên gạch có kích thước cụ thể và đáng kể, có thể dễ dàng xác định được số lượng.

- Để xác định một cách thuận lợi số nguyên tử, phân tử và khối lượng, thể tích của chúng khi tham gia và tạo thành trong các phản ứng hoá học ta dùng khái niệm mol.

I. Khái niệm mol

Câu hỏi 1 trang 27 KHTN lớp 8: Xác định số nguyên tử có trong:

a) 2 mol nguyên tử nhôm (aluminium).

b) 1,5 mol nguyên tử carbon.

Trả lời:

Áp dụng: Mol là lượng chất có chứa 6,022 × 1023 hạt vi mô (nguyên tử, phân tử, …) của chất đó.

a) Số nguyên tử có trong 2 mol nguyên tử nhôm (aluminium):

2 × 6,022 × 1023 = 1,2044 × 1024 (nguyên tử).

b) Số nguyên tử có trong 1,5 mol nguyên tử carbon:

1,5 × 6,022 × 1023 = 9,033 × 1023 (nguyên tử).

Luyện tập 1 trang 28 KHTN lớp 8: Tính số phân tử nước và số nguyên tử của mỗi nguyên tố có trong 3 mol phân tử nước.

Trả lời:

- 3 mol phân tử nước chứa số phân tử nước là:

3 × 6,022 × 1023 = 1,8066 × 1024 (phân tử).

- Cứ 1 phân tử nước chứa 2 nguyên tử hydrogen và 1 nguyên tử oxygen.

Vậy 3 mol phân tử nước chứa:

+ Số nguyên tử hydrogen là: 2 × 1,8066 × 1024 = 3,6132 × 1024 (nguyên tử).

+ Số nguyên tử oxygen là: 1 × 1,8066 × 1024 = 1,8066 × 1024 (nguyên tử).

II. Khối lượng mol

Câu hỏi 2 trang 28 KHTN lớp 8: Quan sát hình 4.3, cho biết khối lượng 1 mol nguyên tử đồng và khối lượng 1 mol phân tử sodium chloride.

Trả lời:

- Khối lượng của 1 mol nguyên tử đồng là 64 gam.

- Khối lượng 1 mol phân tử sodium chloride là 58,5 gam.

Câu hỏi 3 trang 28 KHTN lớp 8: Dựa vào bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, cho biết khối lượng mol nguyên tử hydrogen, nitơ (nitrogen) và magnesium.

Trả lời:

Dựa vào bảng tuần hoàn:

- Khối lượng mol nguyên tử hydrogen là: 1,008 gam/ mol.

- Khối lượng mol nguyên tử nitơ (nitrogen) là: 14,01 gam/ mol.

- Khối lượng mol nguyên tử magnesium là: 24,31 gam/ mol.

Luyện tập 2 trang 28 KHTN lớp 8: Tính khối lượng mol phân tử khí oxygen và khí carbon dioxide.

Trả lời:

Áp dụng: Khối lượng mol phân tử của một chất có cùng trị số với khối lượng phân tử chất đó tính theo đơn vị amu.

Vậy:

Khối lượng mol phân tử khí oxygen là: 16 × 2 = 32 (gam/ mol).

Khối lượng mol phân tử khí carbon dioxide là: 12 + 16 × 2 = 44 (gam/ mol).

Tìm hiểu thêm trang 28 KHTN lớp 8: Giải thích vì sao khối lượng mol nguyên tử hay phân tử của một chất có cùng trị số với khối lượng nguyên tử hay phân tử chất đó tính theo đơn vị amu.

Trả lời:

Ta có: 1 amu = 1,6605 × 10-24 gam.

Với một nguyên tử/ phân tử có khối lượng là M (amu), ta có khối lượng mol nguyên tử/ phân tử đó là: M × 1,6605 × 10-24 × 6,022 × 1023 ≈ M (gam/ mol).

Vậy ta có điều cần chứng minh.

III. Chuyển đổi giữa số mol chất và khối lượng

Luyện tập 3 trang 29 KHTN lớp 8: Hoàn thành những thông tin còn thiếu trong bảng sau:

 

Chất	Số mol (n) (mol)	Khối lượng mol (M) (g/mol)	Khối lượng (m) (gam)	Cách tính
Nhôm	0,2	27	5,4	mAl = 0,2 × 27 = 5,4 (gam)
Nước	2	?	?	?
Khí oxygen	?	?	16	?
Khí nitơ	?	?	28	?
Sodium chloride	0,4	?	?	?
Magnesium	?	?	12	?

Trả lời:

Áp dụng các công thức:

$n=\frac{m}{M}\left(mol\right)\Rightarrow m=n\times M\left(gam\right);M=\frac{m}{n}(g/mol).$

Chất	Số mol (n) (mol)	Khối lượng mol (M) (g/mol)	Khối lượng (m) (gam)	Cách tính
Nhôm	0,2	27	5,4	mAl = 0,2 × 27 = 5,4 (gam)
Nước	2	18	36	$M_{H_{2}O}=1\times 2+16=18(g/mol)$ $m_{H_{2}O}=2\times 18=36\left(gam\right)$
Khí oxygen	0,5	32	16	$M_{O_2}=2\times 16=32(g/mol)$ $n_{O_2}=\frac{16}{32}=\mathrm{0,5}\left(mol\right)$
Khí nitơ	1	28	28	$M_{N_2}=2\times 14=28(g/mol)$ $n_{N_2}=\frac{28}{28}=1\left(mol\right)$
Sodium chloride	0,4	58,5	23,4	MNaCl = 23 + 35,5 = 58,5 (g/mol) mNaCl = 0,4 × 58,5 = 23,4 (gam)
Magnesium	0,5	24	12	MMg = 24 (gam/ mol) $n_{Mg}=\frac{12}{24}=\mathrm{0,5}\left(mol\right)$

IV. Thể tích mol của chất khí

Câu hỏi 4 trang 29 KHTN lớp 8: Quan sát hình 4.4, cho biết ở điều kiện chuẩn (áp suất 1 bar và nhiệt độ 25 oC), thể tích 1 mol khí là bao nhiêu?

Trả lời:

Ở điều kiện chuẩn (áp suất 1 bar và nhiệt độ 25 oC), thể tích 1 mol khí là 24,79 lít.

V. Chuyển đổi giữa lượng chất và thể tích chất khí

Luyện tập 4 trang 30 KHTN lớp 8: Hoàn thành những thông tin còn thiếu trong bảng sau:

 

Chất	Các đại lượng (đơn vị)
	M (g/mol)	n (mol)	m (g)	V (l) (đkc)
CO2	?	?	17,6	?
N2	?	?	?	4,958
H2	?	0,5	?	?

Trả lời:

Áp dụng các công thức:

$n=\frac{m}{M}\left(mol\right)\Rightarrow m=n\times M\left(gam\right);M=\frac{m}{n}(g/mol).$

$V=n\times \mathrm{24,79}\left(lit\right)\Rightarrow n=\frac{V}{\mathrm{24,79}}\left(mol\right).$

Chất	Các đại lượng (đơn vị)
	M (g/mol)	n (mol)	m (g)	V (l) (đkc)
CO2	44	0,4	17,6	9,916
N2	28	0,2	5,6	4,958
H2	2	0,5	1	12,395

VI. Tỉ khối của chất khí

Câu hỏi 5 trang 30 KHTN lớp 8: Nếu không dùng cân, làm thế nào có thể biết được 24,79 lít khí N2 nặng hơn 24,79 lít khí H2 bao nhiêu lần (ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất)?

Trả lời:

Để so sánh khí N2 nặng hơn khí H2 bao nhiêu lần (ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất) mà không dùng cân người ta so sánh khối lượng mol của hai khí đó.

Cụ thể: $\frac{M_{N_2}}{M_{H_2}}=\frac{28}{2}=14$. Vậy ở điều kiện chuẩn khí N2 nặng hơn khí H2 là 14 lần.

Câu hỏi 6 trang 30 KHTN lớp 8: Làm thế nào để biết khí A nặng hay nhẹ hơn khí B?

Trả lời:

Để so sánh khí A nặng hay nhẹ hơn khí B, người ta so sánh khối lượng của cùng một thể tích khí A và khí B trong dùng điều kiện nhiệt độ và áp suất.

Luyện tập 5 trang 31 KHTN lớp 8: Có ba quả bóng bay giống nhau về kích thước và khối lượng. Lần lượt bơm cùng thể tích mỗi khí H2, CO2, O2 vào từng quả bóng bay trên. Điều gì sẽ xảy ra khi thả ba quả bóng bay đó trong không khí?

Trả lời:

Khi thả ba quả bóng bay vào không khí chỉ có quả bóng bay chứa khí H2 là bay được lên, còn quả bóng chứa khí O2 và quả bóng chứa khí CO2 đều rơi xuống mặt đất. Do khí H2 nhẹ hơn không khí còn khí O2 và khí CO2 đều nặng hơn không khí.