Mục lục bài họcĐang ở d03-b1
The mole: mass, gas volume and concentration
What a mole is
One mole of any substance contains $6.02\times 10^{23}$ particles — the Avogadro constant. The point of the mole is that it converts a number we cannot count into a mass we can weigh.
The relative molecular mass $M_{r}$ is the sum of the relative atomic masses in the formula. For $\ce{CaCO3}$: $40+12+(3\times 16)=100$.
The three conversions
$$n=\frac{m}{M_{r}}\qquad\text{(mass in g)}$$$$n=\frac{V}{24}\qquad\text{(gas volume in dm}^{3}\text{ at r.t.p.)}$$$$n=c\times V\qquad\text{(concentration in mol/dm}^{3}\text{, volume in dm}^{3}\text{)}$$All three convert to and from moles. Moles is always the hub: nothing goes directly from mass to volume, or from concentration to mass, without passing through moles.
The unit trap
Concentrations are in mol/dm³ but volumes are almost always measured in cm³. Convert first:
$$V(\text{dm}^{3})=\frac{V(\text{cm}^{3})}{1000}$$Using cm³ directly makes the answer wrong by a factor of exactly $1000$, and nothing in the units of the answer reveals it.
Percentage by mass
$$\%\text{ of element}=\frac{\text{total }A_{r}\text{ of that element in the formula}}{M_{r}}\times 100$$For $\ce{NH4NO3}$, nitrogen appears twice, so the top line is $2\times 14=28$, not $14$. Counting an element only once when the formula contains it in two places is the standard error here.
Mol là gì. Một mol của bất kỳ chất nào chứa $6{,}02\times 10^{23}$ hạt — hằng số Avogadro. Ý nghĩa của mol là nó biến một con số không đếm được thành một khối lượng cân được.
Khối lượng phân tử tương đối $M_{r}$ là tổng khối lượng nguyên tử tương đối của mọi nguyên tử trong công thức. Với $\ce{CaCO3}$: $40+12+(3\times 16)=100$.
Ba phép đổi.
$$n=\frac{m}{M_{r}}\qquad\text{(khối lượng tính bằng g)}$$$$n=\frac{V}{24}\qquad\text{(thể tích khí tính bằng dm}^{3}\text{ ở điều kiện phòng)}$$$$n=c\times V\qquad\text{(nồng độ mol/dm}^{3}\text{, thể tích dm}^{3}\text{)}$$Cả ba đều đổi sang mol và từ mol ra. Mol luôn là trung tâm: không có đường nào đi thẳng từ khối lượng sang thể tích, hay từ nồng độ sang khối lượng, mà không qua mol.
Vẽ sơ đồ này ra nháp trước khi tính là cách chắc chắn nhất để không tắc giữa chừng.
Bẫy đơn vị. Nồng độ tính bằng mol/dm³ nhưng thể tích trong phòng thí nghiệm hầu như luôn đo bằng cm³. Phải đổi trước:
$$V(\text{dm}^{3})=\frac{V(\text{cm}^{3})}{1000}$$Dùng thẳng cm³ làm đáp số sai đúng một nghìn lần, và không có gì trong đơn vị của đáp số tố cáo điều đó.
Phần trăm khối lượng.
$$\%\text{ nguyên tố}=\frac{\text{tổng }A_{r}\text{ của nguyên tố đó trong công thức}}{M_{r}}\times 100$$Với $\ce{NH4NO3}$, nitơ xuất hiện hai lần, nên tử số là $2\times 14=28$, không phải $14$. Đếm một nguyên tố chỉ một lần trong khi công thức chứa nó ở hai chỗ là lỗi chuẩn của dạng này.
Cho $A_{r}$: $\ce{H}=1$, $\ce{C}=12$, $\ce{N}=14$, $\ce{O}=16$, $\ce{Na}=23$. (a) Tính số mol trong $8.0$ g $\ce{NaOH}$. (b) Tính khối lượng của $0.50$ mol $\ce{CO2}$. (c) Tính nồng độ của dung dịch chứa $0.50$ mol chất tan trong $250$ cm³.
(a) $M_{r}$ của $\ce{NaOH}=23+16+1=40$.
$$n=\frac{m}{M_{r}}=\frac{8.0}{40}=0.20\ \text{mol}$$(b) $M_{r}$ của $\ce{CO2}=12+(2\times 16)=44$.
$$m=n\times M_{r}=0.50\times 44=22\ \text{g}$$(c) Đổi thể tích sang dm³ trước.
$$V=\frac{250}{1000}=0.250\ \text{dm}^{3}$$$$c=\frac{n}{V}=\frac{0.50}{0.250}=2.0\ \text{mol/dm}^{3}$$Vì sao bước đổi đơn vị phải làm đầu tiên. Nếu thay thẳng $250$ vào, kết quả là $\dfrac{0{,}5}{250}=0{,}002$ mol/dm³ — sai đúng một nghìn lần. Con số đó vẫn là một nồng độ hợp lệ, cùng đơn vị, nên không có gì tự tố cáo.
Kiểm bằng cảm giác: $250$ cm³ là một phần tư lít, nên nồng độ phải lớn hơn số mol chứ không nhỏ hơn — $2{,}0>0{,}5$ ✓.
Tính phần trăm khối lượng của nitơ trong phân đạm amoni nitrat $\ce{NH4NO3}$. Cho $A_{r}$: $\ce{H}=1$, $\ce{N}=14$, $\ce{O}=16$.
Bước 1 — đếm từng nguyên tử trong công thức. Viết ra hẳn, đừng nhẩm:
$\ce{N}$: 2 nguyên tử (một ở $\ce{NH4}$, một ở $\ce{NO3}$)
$\ce{H}$: 4 nguyên tử · $\ce{O}$: 3 nguyên tử
Bước 2 — tính $M_{r}$.
$$M_{r}=(2\times 14)+(4\times 1)+(3\times 16)=28+4+48=80$$Bước 3 — phần trăm.
$$\%\ce{N}=\frac{28}{80}\times 100=35\%$$Bẫy của bài này. Nitơ xuất hiện ở hai chỗ trong công thức, cách nhau bởi bốn nguyên tử hiđro. Đếm sót một cái cho tử số $14$ và đáp số $17{,}5\%$ — đúng một nửa, và vẫn là một phần trăm trông hợp lý.
Cách chặn: viết bảng đếm nguyên tử ra nháp trước khi tính $M_{r}$. Với công thức có ngoặc hay có một nguyên tố xuất hiện nhiều lần, bước này không phải thừa.
Chú ý con số $35\%$ này chính là thứ ghi trên bao phân bón — hàm lượng nitơ là chỉ tiêu quyết định giá của phân đạm.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Stoichiometry gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.