3.3. Tỉ khối của chất khí

 A. Lý thuyết & phương pháp giải

    - Tỉ khối là tỉ số khối lượng giữa chất A với chất B nào đó.

    - Ký hiệu tỉ khối là d.

    - Tỉ khối chất khí là tỉ số khối lượng giữa chất A và chất B dùng để so sánh chất A nặng hơn hay nhẹ hơn chất B và nặng hơn hay nhẹ hơn bao nhiêu lần.

    - Công thức tỉ khối của chất khí: dA/B = $\frac{M_A}{M_B}$

Trong đó

    + dA/B là tỉ khối giữa chất khí A và chất khí B.

    + MA, MB là khối lượng mol của chất khí A và chất khí B. (g/mol)

Lưu ý:

    + Nếu dA/B > 1 suy ra khí A nặng hơn khí B.

    + Nếu dA/B < 1 suy ra khí A nhẹ hơn khí B.

    + Nếu dA/B = 1 suy ra khí A nặng bằng khí B.

- Tỉ khối của khí A so với không khí (Mkk = 29 g/mol)

Công thức: dA/kk = 

Trong đó:

    + dA/kk là tỉ khối của khí A đối với không khí.

    + MA là khối lượng mol của khí A (g/mol)

- Tỉ khối của hỗn hợp khí:

Xét hỗn hợp khí X chứa:

     a1 mol khí X1 khối lượng mol là M1

     a2 mol khí X2 khối lượng mol là M2

....

    an mol khí Xn khối lượng mol là Mn

$M_X$ = $\frac{a_1.M_1+a_2.M_2+\dots +a_n.M_n}{a_1+a_2+\dots +a_n}$ 

    Công thức: dX/B =  $\frac{M_X}{M_B}$

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Xác định khối lượng mol của khí A biết tỉ khối của khí A so với khí B là 1,8 và khối lượng mol của khí B là 30.

Hướng dẫn giải

Tỉ khối của khí A so với khí B là: dA/B = $\frac{M_A}{M_B}$ = 1,8

Suy ra MA = 1,8.MB = 1,8.30 = 54 (g/mol).

Vậy khối lượng mol của khí A là 54 g/mol.

Ví dụ 2: Cho biết tỉ khối của khí X so với khí khí H2 là 23. Xác định khí X là khí nào?

Hướng dẫn giải

Tỉ khối của khí X so với H2 là 23, suy ra $\frac{M_X}{M_{H_2}}$ = 23

Suy ra MX = 23. $M_{H_2}$= 23.2 = 46 (g/mol)

Vậy X là khí NO2 (Do khối lượng mol của khí NO2 bằng 46).

Ví dụ 3: Biết rằng tỉ khối của khí Y so với khí SO2 là 0,5 và tỉ khối của khí X so với khí Y là 1,5. Xác định khối lượng mol của khí X.

Hướng dẫn giải

Ta có tỉ khối của khí Y so với SO2 là $d_{Y/S{O}_2}$ = $\frac{M_Y}{M_{S{O}_2}}$ = 0,5

Suy ra MY = 0,5.$M_{S{O}_2}$ = 0,5.64 = 32 (g/mol).

Tỉ khối của khí X so với khí Y là dX/Y = $\frac{M_X}{M_Y}$ = 1,5

Suy ra MX = 1,5.MY = 1,5.32 = 48 (g/mol)

Vậy khối lượng mol của khí X là 48 g/mol.

Ví dụ 4: Biết tỉ khối của khí B so với oxi là 0,5 và tỉ khối của khí A đối với khí B là 2,125. Xác định khối lượng mol của khí A?

Lời giải:

Ta có tỉ khối của khí B so với oxi là 0,5 nên dB/O2 =  = 0,5

=> MB = 0,5.MO2 = 0,5 . 32 = 16 g/mol

Mặt khác tỉ khối của khí A đối với khí B là 2,125: dA/B =  = 2,125

=> MA = 2,125.MB = 2,125.16 = 34 g/mol

Vậy khối lượng mol của khí A là 34 g/mol.

Ví dụ 2: Một khí có dạng X2 có tỉ khối hơi đối với khí axetilen (C2H2) bằng 2,731. Xác định khí X2?

Lời giải:

Khối lượng mol của khí axetilen là: MC2H2 = 2.12+2.2 = 26 g/mol

Áp dụng công thức tính tỉ khối:

dX2/C2H2 =  = 2,731 => MX2 = 26 . 2,731 ≈ 71 g/mol

MX2 = 2.MX = 71 g/mol => MX = 35,5 g/mol

Vậy khí cần tìm là Cl2.

Ví dụ 5: Tính tỉ khối của hỗn hợp X chứa 3,36 lít khí H2 và 6,72 lít khí N2 (đều đo ở đktc) so với khí heli ?

Lời giải:

Số mol khí H2 là: nH2 =  = 0,15 mol

Số mol khí N2 là: nN2 =  = 0,3 mol

MH2 = 2.1= 2 g/mol và MN2 = 2.14 = 28 g/mol

=> khối lượng trung bình của hỗn hợp X là:

 = 19,33 g/mol

Khí He có MHe = 4 g/mol

=> Tỉ khối của X so với He là: dX/He =  = 4,83

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Khí NO2 nặng hơn hay nhẹ hơn không khí bao nhiêu lần?

    A. Nặng hơn không khí 1,6 lần.

    B. Nhẹ hơn không khí 2,1 lần.

    C. Nặng hơn không khí 3 lần.

    D. Nhẹ hơn không khí 4,20 lần

 Đáp án: Chọn A

$d_{N{O}_2/kk}$ = $\frac{M_{N{O}_2}}{M_{KK}}$ = $\frac{46}{29}$ = 1,6 lần

Vậy NO2 nặng hơn không khí 1,6 lần.

Câu 2: Hãy tìm khối lượng mol của khí B biết tỉ khối của B so với oxi là 0,0625.

    A. MB = 3 g/mol.

    B. MB = 4 g/mol.

    C. MB = 1 g/mol.

    D. MB = 2 g/mol.

Đáp án: Chọn D

Ta có  $d_{B/O_2}$ = $\frac{M_B}{M_{O_2}}$ = 0,0625 suy ra MB = 0,0625.32 = 2 g/mol.

Câu 3: So sánh tỉ khối giữa khí NO và khí H2 rồi rút ra kết luận:

    A. NO nặng hơn H2 15 lần.

    B. NO nặng bằng H2.

    C. H2 nặng hơn NO 15 lần.

    D. Không đủ điều kiện để kết luận.

Đáp án: Chọn A

Ta có  $d_{NO/H_2}$= $\frac{M_{NO}}{M_{H_2}}=\frac{30}{2}$ = 15

Vậy khí NO nặng hơn khí H2 15 lần.

Câu 4: Chọn đáp án sai:

    A. Công thức về tỉ khối của khí A đối với khí B là: dA/B = $\frac{M_A}{M_B}$

    B. Công thức về tỉ khối của khí A đối với không khí là: dA/kk = $\frac{M_A}{29}$

    C. Tỉ khối chất khí là tỉ số khối lượng giữa chất A và chất B dùng để so sánh chất A nặng hơn hay nhẹ hơn chất B và nặng hơn hay nhẹ hơn bao nhiêu lần.

    D. Công thức về tỉ khối của chất A đối với không khí là: dA/kk = MA .29

Đáp án: Chọn D

Câu 5: Tỉ khối của khí NO so với khí NH3 là

    A. 1,76.

    B. 2,02.

    C. 1,55.

    D. 2,14.

Đáp án: Chọn A

Ta có $d_{NO/N{H}_3}$ = $\frac{M_{NO}}{M_{N{H}_3}}$ = $\frac{14+16}{14+3}$ = 1,76

Câu 6: Chất nào sau đây nhẹ hơn không khí

    A. CO2

    B. NO2

    C. SO2

    D. N2

Đáp án: Chọn D

Ta có Mkk = 29 g/mol, nên chất nhẹ hơn không khí phải có M < 29 g/mol.

    + $M_{C{O}_2}$ = 12 + 2.16 = 44 g/mol > 29 suy ra khí CO2 nặng hơn không khí.

    + $M_{N{O}_2}$ = 14 + 2.16 = 46 g/mol > 29 suy ra khí NO2 nặng hơn không khí.

    + $M_{S{O}_2}$ = 32 + 2.16 = 64 g/mol > 29 suy ra khí SO2 nặng hơn không khí.

    + $M_{N_2}$ = 14.2 = 28 g/mol < 29 suy ra khí N2 nhẹ hơn không khí.

Vậy N2 là khí nhẹ hơn không khí.

Câu 7: Công thức đúng về tỉ khối của chất khí A đối với không khí là

    A. dA/kk = MA .29

    B. dA/kk =  $\frac{M_A}{29}$

    C. dA/kk =  $\frac{29}{M_A}$

    D. Cả A, B, C đều sai.

Đáp án: Chọn B

Câu 8: Khí B có dB/kk <1 là khí nào?

    A. O2

    B. CO2

    C. H2

    D. NO

Đáp án: Chọn C

Do $d_{H_2/kk}$ = 2 : 29 <1

Câu 9: Cho khí Y có công thức dạng XO, biết tỉ khối của Y so với không khí là 0,9655. Xác định công thức của Y.

    A. NO.

    B. CO.

    C. H2O.

    D. N2O.

Đáp án: Chọn B

Tỉ khối của Y so với không khí là 0,9655, suy ra MY = 0,9655.29 = 28

Mà MXO = MX + MO = 28 suy ra MX = 28 – MO = 28 – 16 = 12

Suy ra X là C

Vậy công thức của Y là CO

Câu 10: Khí nào nhẹ nhất trong các khí sau:

    A. N2.

    B. H2.

    C. CO2.

    D. CH4

Đáp án: Chọn B

Do $d_{H_2/kk}$= 0,07 nên khí H2 nhẹ nhất.

Câu 11: Biểu thức tính tỉ khối của chất A đối với không khí là:

    

Lời giải:

Đáp án A

Biểu thức tính tỉ khối của chất A đối với không khí là: dA/kk = 

Câu 12: Khí SO2 nặng hay nhẹ hơn không khí bao lần

    A. Nặng hơn không khí 2,2 lần

    B. Nhẹ hơn không khí 3 lần

    C. Nặng hơn không khí 2,4 lần

    D. Nhẹ hơn không khí 2 lần

Lời giải:

Đáp án A

dSO2/kk =  = 2,2

Vậy SO2 nặng hơn không khí 2,2 lần

Câu 13: Chất nào sau đây nặng hơn không khí?

    A. SO2.

    B. H2.

    C. CH4.

    D. N2.

Lời giải:

Đáp án A

Không khí có Mkk = 29 g/mol nên chất nặng hơn không khí là chất có M > 29 g/mol

+) MSO2 = 32+16.2 = 64 (g/mol) > Mkk => khí SO2 nặng hơn không khí

+) MH2 = 2.1 = 2 (g/mol) < Mkk => khí H2 nhẹ hơn không khí

+) MCH4 = 12+1.4 = 16 (g/mol) < Mkk => khí CH4 nhẹ hơn không khí

+) MN2 = 2.14 = 28 (g/mol) < Mkk => khí N2 nhẹ hơn không khí

Câu 14: Tỉ khối của A đối với H2 là 22. A là khí nào sau đây?

    A. NO2.

    B. N2.

    C. CO2.

    D. Cl2.

Lời giải:

Đáp án C

Tỉ khối của A đối với H2 : dA/H2 =  = 22

=> MA = 22.MH2 = 22.2 = 44 g/mol

Loại A vì NO2 có M = 14 + 16.2 = 46 g/mol

Loại B vì N2 có M = 2.14 = 28 g/mol

Chọn C vì CO2 có M = 12 + 16.2 = 44 g/mol

Loại D vì Cl2 có M = 2.35,5 = 71 g/mol

Câu 15: Khi so sánh tỉ khối giữa khí N2 và khí O2, kết luận nào đúng:

    A. N2 nặng hơn O2 1,75 lần.

    B. O2 nặng hơn N2 1,75 lần.

    C. N2 nặng bằng O2.

    D. Không đủ điều kiện để kết luận.

Lời giải:

Đáp án B

dO2/O2 =  = 1,75

Vậy khí oxi nặng hơn khí nitơ 1,75 lần

Câu 16: Tỉ khối của khí SO2 đối với không khí là:

    A. 2,2.

    B. 1,7.

    C. 1,2.

    D. 0,75.

Lời giải:

Đáp án A

dSO2/kk =  = 2,2

Câu 17: Cho CO2, H2O, N2, H2, SO2, N2O, CH4, NH3. Khí có thể thu được khi để đứng bình là

    A. CO2, CH4, NH3

    B. CO2, H2O, CH4, NH3

    C. CO2, SO2, N2O

    D. N2, H2, SO2,N2O, NH3

Lời giải:

Đáp án C

Khí có thể thu được khi để đứng bình là những khí nặng hơn không khí, hay có khối lượng mol > 29 g/mol

MCO2 = 12+2.16 = 44 g/mol

MSO2 = 32+2.16 = 64 g/mol

MN2O = 14.2+16 = 44 g/mol

Câu 18: Có thể thu khí N2 bằng cách nào

    A. Đặt đứng bình

    B. Đặt úp bình

    C. Đặt ngang bình

    D. Cách nào cũng được

Lời giải:

Đáp án B

dN2/kk =  = 0,97 < 1

=> Khí N2 nhẹ hơn không khí, nên được thu bằng cách úp bình.

Câu 19: Tỉ khối của hỗn hợp chứa 4 gam khí metan (CH4) và 7 gam khí etilen (C2H4) so với không khí là:

    

Lời giải:

Đáp án B

MCH4 = 12+1.4 =16 g/mol ; MC2H4 = 12.2+1.4 = 28 g/mol

Số mol của CH4 là: nCH4 =  = 0,25 mol.

Số mol của C2H4 là: nC2H4 =  = 0,25mol

=> khối lượng trung bình của hỗn hợp khí là:  = 22 g/mol

=> tỉ khối của X so với không khí là: dX/kk = 

Câu 20: Khí A có công thức dạng RO2. Biết dA/kk = 1,5862. Hãy xác định công thức của khí A?

    A. SO2

    B. NO2

    C. CO2

    D. H2O

Lời giải:

Đáp án B

Tỉ khối của A so với không khí là 1,5862

=> MA = 29. dA/KK = 29.1,5862 = 46 g/mol

Khối lượng mol của khí A là:

MRO2 = MR+2.MO => MR = 46 – 2.16 = 14 gam/mol.

=> R là N

=> Công thức của A là NO2

D. Bài tập thêm

Câu 1: Tỉ khối của khí A đối với không khí là dA/KK < 1. A là khí nào trong các khí sau:

    A. O2.                  

    B. H2S.                      

    C. CO2.             

    D. N2.

Câu 2: Cho tỉ khối của khí A đối với khí B là 2,125 và tỉ khối của khí B đối với không khí là 0,5. Phân tử khối của khí A là

    A. 33 amu.          

    B. 34 amu.                     

    C. 68 amu.           

    D. 34,5 amu.

Câu 3: Chất nào sau đây nhẹ hơn không khí:

    A. Cl2.

    B. N2O.

    C. H2.

    D. H2S.

Câu 4: Tỉ khối của A đối với H2 là 24. A là khí nào sau đây?

    A. O3.

    B. N2.

    C. O2.

    D. N2O.

Câu 5: Tỉ khối hơi của khí sulfur dioxide (SO2) so với khí chlorine (Cl2) là

    A. 0,19.                         

    B. 1,5.                           

    C. 0,9.                           

    D. 1,7.