3.4. Xác định thành phần phần trăm theo khối lượng của các nguyên tố trong hợp chất

A. Lý thuyết & Phương pháp giải

Xác định thành phần phần trăm các nguyên tố trong 1 mol hợp chất

Bước 1: Tính khối lượng mol của hợp chất.

Bước 2: Tìm số mol nguyên tử mỗi nguyên tố trong 1 mol hợp chất

Ví dụ: Trong 1 mol hợp chất Fe3O4 có: 3 mol nguyên tử Fe, 4 mol nguyên tử O

Bước 3: Tìm thành phần phần trăm các nguyên tố trong hợp chất.

Công thức: %mA = 

- Trong đó:

    + MA là khối lượng mol của A

    + MX là khối lượng mol của hợp chất X

    + a là số mol nguyên tử nguyên tố A có trong 1 mol hợp chất X

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Xác định thành phần phần trăm theo khối lượng của các nguyên tố có trong hợp chất KNO3

Lời giải:

    + Khối lượng mol của hợp chất: MKNO3 = 39 + 14 + 16.3 = 101 gam/mol

    + Trong 1 mol KNO3 có: 1 mol nguyên tử K; 1 mol nguyên tử N và 3 mol nguyên tử O

    + Thành phần phần trăm theo khối lượng của các nguyên tố là:

        %mK =  = 36,8%

        %mN =  = 13,8%

        %mO =  = 47,6% hoặc %mO = 100% - (36,8% + 13,8%) = 47,6%

Ví dụ 2: Một hợp chất có công thức hóa học C6H12O6. Hãy cho biết:

a) Khối lượng mol của hợp chất đã cho.

b) Thành phần phần trăm theo khối lượng của các nguyên tố có trong hợp chất.

Lời giải:

a) Khối lượng mol của hợp chất:

    MC6H12O6 = 12.6 + 1.12 + 16.6 = 180 g/mol

    12; 1; 16 là nguyên tử khối của C, H ,O. Xem bảng Nguyên tố tuần hoàn

b) Thành phần phần trăm theo khối lượng của các nguyên tố có trong hợp chất:

    %mC =  = 40%

    %mH =  = 6,7%

    %mO = 100% - (40% + 6,7%) = 53,3%

Ví dụ 3: Cho hai quặng sắt sau: hematit (Fe2O3), manhetit (Fe3O4). Quặng nào chứa hàm lượng sắt cao hơn?

Lời giải:

- Hematit (Fe2O3):

    + MFe2O3 = 56.2 + 16.3 = 160 g/mol

    + Trong 1 mol Fe2O3 có: 2 mol nguyên tử Fe

    + %mFe(trong Fe2O3) =  = 70%

- Manhetit (Fe3O4):

    + MFe3O4 = 56.3 + 16.4 = 232 g/mol

    + Trong 1 mol Fe3O4 có: 3 mol nguyên tử Fe

    + %mFe(trong Fe3O4) =  = 72,4%

Vậy quặng manhetit (Fe3O4) chứa hàm lượng sắt cao hơn

C. Bài tập vận dụng

Câu 1: Cho hợp chất C2H5OH. Số nguyên tử H có trong hợp chất là:

    A. 1

    B. 5

    C. 3

    D. 6

Lời giải:

Đáp án D

Trong hợp chất C2H5OH có 5 + 1 = 6 nguyên tử H

Câu 2: Tính thành phần phần trăm khối lượng của nguyên tố K có trong phân tử K2CO3

    A. 56,502%

    B. 56,52%

    C. 56,3%

    D. 56,56%

Lời giải:

Đáp án B

MK2CO3 = 39.2 +12.1 +16.3 = 138 g/mol

Trong 1 mol K2CO3 có: 2 mol nguyên tử K

%mK =  = 56,52%

Câu 3: Thành phần phần trăm khối lượng của nguyên tố Na có trong Na3SO4 là:

    A. 25%.

    B. 32,39%.

    C. 31,66%.

    D. 38%.

Lời giải:

Đáp án B

MNa2SO4 = 23.2 +32.1 +16.4 = 142 g/mol

Trong 1 mol Na2SO4 có: 2 mol nguyên tử Na

%mNa =  = 32,39%

Câu 4: Tính thành phần phần trăm khối lượng nguyên tố Mg có trong 1 mol MgO?

    A. 60%

    B. 40%

    C. 50%

    D. 45%

Lời giải:

Đáp án A

MMgO = 24.1 + 16.1= 40 g/mol

Trong 1 mol MgO có: 1 mol nguyên tử Mg

%mMg =  = 60%

Câu 5: Thành phần phần trăm theo khối lượng của nguyên tố Fe có trong hợp chất Fe2O3 là:

    A. 70%

    B. 30%

    C. 40%

    D. 60%

Lời giải:

Đáp án A

MFe2O3 = 56.2 + 16.3 = 160 g/mol

Trong 1 mol Fe2O3 có: 2 mol nguyên tử Fe

%mFe =  = 70%

Câu 6: Khối lượng của mỗi nguyên tử Al và O có trong 30,6 gam Al2O3 là:

    A. 16 gam và 14,6 gam.

    B. 14,4 gam và 16,2 gam.

    C. 16,2 gam và 14,4 gam.

    D. 14,6 gam và 16 gam.

Lời giải:

Đáp án C

MAl2O3 = 2.27 + 16.3 = 102 g/mol

Số mol Al2O3 là: nAl2O3 =  = 0,3 mol

Trong 1 mol Al2O3 có 2 mol nguyên tử Al và 3 mol nguyên tử O

=> trong 0,3 mol Al2O3 có 0,3.2 = 0,6 mol nguyên tử Al và 0,9 mol nguyên tử O

Khối lượng nguyên tử Al là: 0,6.27 = 16,2 gam

Khối lượng nguyên tử O là: 0,9.16 = 14,4 gam

Câu 7: Tính khối lượng Al2O3 biết số mol Al có trong hợp chất là 0,6 mol?

    A. 30,6 gam

    B. 31 gam

    C. 29 gam

    D. 11,23 gam

Lời giải:

Đáp án A

Trong 1 mol Al2O3 có 2 mol nguyên tố Al

Mà số mol Al có trong hợp chất là 0,6 mol → nAl2O3 = 0,3 (mol)

Khối lượng Al2O3 là: mAl2O3 = 0,3.(27.2+16.3) = 30,6 g

Câu 8: Tính khối lượng của Fe trong 92,8 g Fe3O4

    A. 67,2 gam

    B. 25,6 gam

    C. 80 gam

    D. 10 gam

Lời giải:

Đáp án A

MFe3O4 = 56.3 + 16.4 = 232 g/mol

nFe3O4 =  = 0,4 mol

Trong 1 mol Fe3O4 có 3 mol nguyên tử Fe

→ Trong 0,4 mol Fe3O4 có nFe = 3.0,4 = 1,2 mol

Khối lượng của Fe: mFe = 1,2.56 = 67,2 g

Câu 9: Tỉ số về số mol của các nguyên tố C, H, O có trong C3H6O2 là:

    A. 3 : 6 : 2

    B. 1 : 3 : 1

    C. 36 : 6 : 32

    D. 12 : 6 : 16

Lời giải:

Đáp án A

Trong 1 mol C3H6O2 có: 3 mol nguyên tử C, 6 nguyên tử H và 2 nguyên tử O

=> tỉ số về mol của các nguyên tố là: 3 : 6 : 2

Câu 10: Tính tỉ số về khối lượng giữa các nguyên tố Ca, O, H trong hợp chất Ca(OH)2?

    A. 40 : 32 : 3

    B. 20 : 16 : 1

    C. 10 : 8 : 1

    D. 40 : 16 : 2

Lời giải:

Đáp án B

Trong 1 mol Ca(OH)2 có: 1 mol nguyên tử Ca, 2 nguyên tử O và 2 nguyên tử H

=> khối lượng của Ca là: mCa = nCa . MCa = 1.40 = 40 gam

Khối lượng của O là: mO = nO . MO = 2.16 = 32 gam

Khối lượng của H là: mH = nH .MH = 2.1 = 2 gam

=> tỉ số khối lượng giữa các nguyên tố là: 40 : 32 : 2 = 20 : 16 : 1