Mục lục bài họcĐang ở d02-b1
The mole, formulae and the mole map
The mole
One mole is the amount of substance containing as many particles as there are atoms in $12$ g of $\ce{^{12}C}$, that is $L = 6.02\times10^{23}$ particles. The molar mass $M$ has the same numerical value as $A_r$ or $M_r$ but carries units g mol$^{-1}$.
$$n=\frac{m}{M},\qquad N=nL,\qquad n=\frac{V}{24.0\ \text{dm}^3}\ \text{(r.t.p.)},\qquad n=cV$$Empirical and molecular formulae
The empirical formula gives the simplest whole-number ratio of atoms; the molecular formula gives the actual number in one molecule. To find an empirical formula: divide each mass (or percentage) by the relevant $A_r$, then divide all the answers by the smallest.
Combustion analysis
A known mass of an organic compound is burned in excess oxygen. Water is absorbed first, by anhydrous calcium chloride; carbon dioxide is then absorbed by soda lime. From these two mass gains, $n(\ce{H})=2n(\ce{H2O})$ and $n(\ce{C})=n(\ce{CO2})$. Any oxygen present in the compound can only be found by difference, since oxygen also comes from the air.
Balanced equations
A balanced equation is a statement about moles, never about masses or volumes of solid or liquid. Mole ratios can only be read off after balancing, and every stoichiometry question begins there.
Mol. Một mol là lượng chất chứa số hạt bằng số nguyên tử có trong $12$ g $\ce{^{12}C}$, tức $L=6{,}02\times10^{23}$ hạt. Khối lượng mol $M$ có cùng trị số với $A_r$ hoặc $M_r$ nhưng mang đơn vị g mol$^{-1}$ — hai đại lượng khác nhau về bản chất mà trùng con số, nên rất dễ nhầm khi trình bày.
$$n=\frac{m}{M},\qquad N=nL,\qquad n=\frac{V}{24{,}0\ \text{dm}^3},\qquad n=cV$$Công thức thực nghiệm và công thức phân tử. Công thức thực nghiệm cho tỉ lệ nguyên đơn giản nhất giữa các nguyên tử; công thức phân tử cho số nguyên tử thật trong một phân tử. Cách làm cố định: lấy khối lượng (hoặc phần trăm) của mỗi nguyên tố chia cho $A_r$ tương ứng, rồi chia tất cả kết quả cho số nhỏ nhất trong chúng.
Phân tích đốt cháy. Đốt một khối lượng đã biết của hợp chất hữu cơ trong oxi dư. Hơi nước bị giữ lại trước, bằng canxi clorua khan; khí cacbonic bị giữ sau, bằng vôi xút. Từ hai độ tăng khối lượng ấy: $n(\ce{H})=2n(\ce{H2O})$ và $n(\ce{C})=n(\ce{CO2})$. Riêng oxi trong hợp chất chỉ tìm được bằng phép trừ, vì oxi còn đến từ không khí nên không thể đo trực tiếp.
Phương trình đã cân bằng. Một phương trình hoá học là phát biểu về số mol, không bao giờ là phát biểu về khối lượng hay về thể tích chất rắn, chất lỏng. Chỉ sau khi cân bằng mới đọc được tỉ lệ mol, và mọi bài tính toán hoá học đều bắt đầu từ đó. Bỏ bước cân bằng là hỏng toàn bộ phần còn lại mà không có gì báo động.
Đốt cháy hoàn toàn $0.460$ g một hợp chất chỉ chứa cacbon, hiđro và oxi. Ống canxi clorua tăng $0.540$ g, ống vôi xút tăng $0.880$ g. Khối lượng phân tử tương đối của hợp chất là $46.0$. Xác định công thức phân tử.
Bước 1 — từ độ tăng khối lượng ra số mol nguyên tố. Ống canxi clorua giữ nước, ống vôi xút giữ khí cacbonic.
$$n(\ce{H2O})=\frac{0{,}540}{18{,}0}=0{,}0300\ \text{mol}\;\Longrightarrow\; n(\ce{H})=2\times 0{,}0300=0{,}0600\ \text{mol}$$$$n(\ce{CO2})=\frac{0{,}880}{44{,}0}=0{,}0200\ \text{mol}\;\Longrightarrow\; n(\ce{C})=0{,}0200\ \text{mol}$$Nhân $2$ ở dòng đầu là chỗ hay quên nhất: mỗi phân tử nước mang hai nguyên tử hiđro.
Bước 2 — tìm oxi bằng phép trừ. Oxi trong hợp chất không đo trực tiếp được, vì oxi còn đến từ khí đốt.
$$m(\ce{C})=0{,}0200\times 12{,}0=0{,}240\ \text{g},\qquad m(\ce{H})=0{,}0600\times 1{,}0=0{,}0600\ \text{g}$$$$m(\ce{O})=0{,}460-0{,}240-0{,}0600=0{,}160\ \text{g}\;\Longrightarrow\; n(\ce{O})=\frac{0{,}160}{16{,}0}=0{,}0100\ \text{mol}$$Bước 3 — chia cho số nhỏ nhất.
$$\ce{C}:\ce{H}:\ce{O}=\frac{0{,}0200}{0{,}0100}:\frac{0{,}0600}{0{,}0100}:\frac{0{,}0100}{0{,}0100}=2:6:1$$Công thức thực nghiệm là $\ce{C2H6O}$, có khối lượng $2(12{,}0)+6(1{,}0)+16{,}0=46{,}0$.
Bước 4 — so với $M_r$. Vì $46{,}0/46{,}0=1$, công thức phân tử trùng công thức thực nghiệm: $\ce{C2H6O}$.
Phép kiểm cuối cùng nên làm mọi lần: cộng lại khối lượng ba nguyên tố, $0{,}240+0{,}060+0{,}160=0{,}460$ g, đúng bằng khối lượng mẫu. Nếu tổng ấy vượt khối lượng mẫu thì chắc chắn đã tính nhầm ở bước một, và biết ngay trước khi đi tiếp.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Atoms, Molecules & Stoichiometry gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.