Bài 4: Mol và tỉ khối của chất khí

I. Khái niệm mol

- Để xác định số nguyên tử, phân tử tham gia trong phản ứng hoá học, các nhà khoa học sử dụng đại lượng mol.

- Mol là lượng chất có chứa 6,022.10²³ hạt vi mô (nguyên tử, phân tử,...) của chất đó.

- Số 6,022.10²³ được gọi là hằng số Avogadro, kí hiệu là N.

Ví dụ 1: 1 mol nguyên tử copper (Cu) là lượng copper có chứa 6,022.10²³ nguyên tử Cu. 

II. Khối lượng mol

- Chúng ta không thể cân được khối lượng của một nguyên tử, phân tử bằng cân thông thường, nhưng chúng ta có thể cân khối lượng của một mol nguyên tử, phân tử.

- Khối lượng mol (kí hiệu là M) của một chất là khối lượng tính bằng gam của N nguyên tử hoặc phân tử chất đó.

- Đơn vị khối lượng mol là gam/mol.

- 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.

Ví dụ 2: Khối lượng nguyên tử oxygen là 16 amu, khối lượng mol nguyên tử của oxygen là 16 gam/mol.

III. Chuyển đổi giữa số mol chất và khối lượng

- Gọi n là số mol chất có trong m gam. Khối lượng mol (M) được tính theo công thức:

\(M=\dfrac{m}{n}\) (gam/mol)

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 6 gam carbon trong khí oxygen. Tính số mol carbon đã bị đốt cháy, biết khối lượng mol của carbon là 12 gam/mol.

Hướng dẫn giải:

Gọi số mol carbon cần tìm là n mol.

Ta có: 1 mol carbon nặng 12 gam, n mol carbon nặng 6 gam. Vậy \(n=\dfrac{6}{12}=0,5\left(mol\right)\).

IV. Thể tích mol của chất khí

- Thể tích mol của chất khí là thể tích chiếm bởi N phân tử của chất khí đó.

- Các nhà khoa học đã xác định được rằng: Một mol của bất kì chất khí nào cũng chiếm thể tích bằng nhau khi ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất.

- Như vậy, những chất khí khác nhau luôn có thể tích mol bằng nhau (đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) dù khối lượng mol của chúng có thể không bằng nhau.

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

- Ở điều kiện chuẩn (25^oC và 1 bar), 1 mol khí bất kì đều chiếm thể tích là 24,79 lít.

- Vậy ở điều kiện chuẩn, n mol khí có thể tích là

V = 24,79.n (L)

VI. Tỉ khối của chất khí

- Để xác định khí A nặng hơn hay nhẹ hơn khí B bao nhiêu lần, ta dựa vào tỉ số giữa khối lượng mol của khí A (M_A) và khối lượng mol của khí B (M_B). Tỉ số này được gọi là tỉ khối của khí A đối với khí B, được biểu diễn bằng công thức

\(d_{\dfrac{A}{B}}=\dfrac{M_A}{M_B}\)

- Để xác định một khí A nặng hơn hay nhẹ hơn không khí bao nhiêu lần, ta dựa vào tỉ số khối lượng mol của khí A và "khối lượng mol" của không khí:

+ Coi không khí gồm 20% oxygen và 80% nitrogen về thể tích. Vậy trong 1 mol không khí có 0,2 mol oxygen và 0,8 mol nitrogen. Khối lượng mol của không khí là

M_kk = 0,2.32 + 0,8.28 = 29 gam/mol

+ Tỉ khối của khí A so với không khí là 

\(d_{\dfrac{A}{kk}}=\dfrac{M_A}{29}\)

1. Mol là lượng chất có chứa 6,022.10²³ nguyên tử hoặc phân tử chất đó.

2. Khối lượng mol (kí hiệu là M) của một chất là khối lượng tính bằng gam của N nguyên tử hoặc phân tử chất đó.

3. Thể tích mol của chất khí là thể tích chiếm bởi N phân tử của chất khí đó. Ở điều kiện chuẩn (áp suất 1 bar, nhiệt độ 25^oC), thể tích mol của các chất khí đều bằng 24,79 lít.

4. Công thức chuyển đổi giữa số mol (n) và khối lượng chất (m): \(n=\dfrac{m}{M}\) (mol).

5. Công thức chuyển đổi giữa số mol (n) và thể tích của chất khí (V) ở điều kiện chuẩn:

\(n=\dfrac{V}{24,79}\) (mol)

6. Công thức tính tỉ khối của khí A đối với khí B: \(d_{\dfrac{A}{B}}=\dfrac{M_A}{M_B}\)