Bài 1. Mol

I. LÝ THUYẾT
1. Mol là gì?

• 2 cái → 1 cặp
• 10 cái → 1 chục
• 12 cái → 1 tá
• 10.000 cái → 1 vạn
• 10⁹ cái → 1 tỉ
• 6,023.10²³ cái → 1 mol

Vậy mol là một lượng chứa 6,023.10²³ cái gì đó (ý chỉ về mặt số lượng).
Ví dụ:

• 1 túi đựng 1 mol củ khoai tức là có 6,023.10²³ củ khoai trong túi (~ 602.300 tỉ tỉ củ)
• 1 bình chứa 1 mol khí H₂ tức là có 6,023.10²³ phân tử khí H₂ trong cái bình đó

2. Cách tính mol trong các trạng thái vật chất khác nhau

• Rắn: $n=\dfrac{m}{M}$ với m là khối lượng đề cho (g), M là khối lượng mol (đv.C hay g/mol)
• Khí: $n=\dfrac{V}{22,4}$ với V là thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn (L)
• Lỏng: $n=C_M.V$ với C_M là nồng độ mol/L, V là thể tích dung dịch (L)

3. Các bước cơ bản giải 1 bài toán hóa học

• Bước 1. Dữ liệu đề bài cho nếu tính được mol thì tính ra hết.
• Bước 2. Viết phương trình phản ứng hóa học.
• Bước 3. Từ dữ kiện mol đề bài cho, dùng dạng toán 3 dòng (số mol đề cho, mol phản ứng, mol còn lại) để nhân chéo tìm số mol các chất còn lại trong phản ứng.

Ví dụ 1. Cho 5,6 gam Fe tan hoàn toàn trong H₂SO₄ loãng. Tính thể tích khí H₂ bay ra?
Giải

                    Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑
n_đầu:           0,1
n_{phản ứng}:    0,1                                    0,1
n_{sau pứ}:        0                                       0,1
→ $V_{H_2}=n.22,4=0,1.22,4=2,24$  (L)

Ví dụ 2. Cho 5,4 gam bột Al vào dung dịch HCl thu được 2,24 lít khí H₂. Tính khối lượng Al còn dư sau phản ứng?

Giải

 (mol)

 (mol)

                        2Al   +   6HCl   →   2AlCl₃   +   3H₂↑

n_{ban đầu}:            0,2                                                    0,1

n_{phản ứng}:          0,1.2/3 (~0,067)                             0,1

n_{còn lại}:             0,133                                               0,1 (H₂ là sản phẩm nên ko thể bằng 0)

→m_{Al dư} = n.M = 0,133.27 = 3,591 (g)

Bình luận:

Khi xác định số mol phản ứng ta có thể chọn 1 trong 2 chất đã biết số mol để tính theo và nguyên tắc là tính theo số mol chất hết (nếu là chất tham gia phản ứng) hoặc tính theo số mol chất tạo thành.

Ở ví dụ 2, nếu chọn tính số mol các chất theo Al (tức là 0,2 mol) thì số mol khí H₂ tạo thành sẽ là  (mol) > đề cho là 0,1 mol → vô lý → tính theo H₂.

Còn nếu như đề cho ban đầu Al có 0,1 mol thôi hoặc khí sinh ra là 0,2 mol thì phản ứng xảy ra hoàn toàn, không có chất nào dư cả → tính theo chất nào cũng được.

Ví dụ 3. Đốt cháy 0,8 gam CH₄ trong 112 mL O₂ thu được CO₂và H₂O. Sau phản ứng thu được những chất nào và tính khối lượng từng chất đó?

Giải

 (mol)

 (mol)

                        CH₄   +   2O₂   →   CO₂   +   2H₂O

n_{ban đầu}:            0,05       0,005

n_{phản ứng}:          0,01       0,005      0,0025       0,005

n_{còn lại}:             0,04           0         0,0025       0,005

→sau phản ứng thu được: CO₂ (0,0025 mol), H₂O (0,005 mol) và CH₄ dư (0,04 mol)

 (g)

 (g)

 (g)

II. BÀI TẬP LUYỆN TẬP

Bài 1. Nung hỗn hợp chất rắn gồm 2,7 gam Al và 8,8 gam CuO ở nhiệt độ cao tới khi phản ứng kết thúc thu được sản phẩm của phản ứng là Al₂O₃ và Cu. Hãy tính khối lượng các chất thu được sau phản ứng?

Bài 2. Cho 0,24 gam magie vào 100 mL dung dịch HCl nồng độ 0,1 mol/L. Tính khối lượng muối thu được và thể tích khí thoát ra?

Bài 3. Cho 1,68 gam sắt tan hết vào dung dịch AgNO₃thu được một muối sắt (II) nitrat và kim loại Ag được giải phóng kết tủa xuống đáy ống nghiệm. Hãy tính khối lượng Ag?

Bài 4. Trộn hỗn hợp 2 khí gồm O₂ và H₂vào trong một bình kín, bật tia lửa điện để phản ứng xảy ra, tạo thành nước. Biết rằng thể tích O₂ đưa vào ban đầu là 3,36 lít và lượng nước thu được là 4,5 gam. Hỏi thể tích khí H₂ đưa vào ban đầu là bao nhiêu?

GIẢI

Bài 1.

n_Al = 2,7/27 = 0,1 (mol)

n_CuO = 8,8/80 = 0,11 (mol)

                        Al   +   3CuO   →   3Cu   +   Al₂O₃

n_đầu:                0,1          0,11

n_pứ­:                  0,04       0,11             0,11       0,04

n_sau:                 0,06          0               0,11       0,04

Các chất sau pứ gồm: Cu (0,11 mol), Al₂O₃(0,04 mol) và Al dư (0,06 mol).

m_Cu = n_Cu.M_Cu = 0,11.64 = 7,04 (g)

m_Al2O3 = n.M = 0,04.102 = 4,08 (g)

m_{Al dư} = n_Al.M_Al = 0,06.27 = 1,62 (g)

Bài 2.

n_Mg = 0,24/24 = 0,01 (mol)

n_HCl = C_M.V= (0,1 mol/L).(0,1 L) = 0,01 (mol)

                        Mg   +   2HCl   →   MgCl₂   +   H₂↑

n_đầu:                0,01        0,01

n_pứ:                  0,005      0,01            0,005       0,005

n_sau:                 0,005         0              0,005       0,005

m_MgCl2 = n_MgCl2.M_MgCl2 = 0,005.95 = 0,475 (g)

V_H2 = 22,4.n_H2 = 22,4.0,005 = 0,112 (L)

Bài 3.

n_Fe = 1,68/56 = 0,03 (mol)

                        Fe   +   2AgNO₃   →   Fe(NO₃)₂   +   2Ag↓

n _đầu:                0,03

n _pứ:                 0,03                                                        0,06

n _sau:                   0                                                           0,06

Sau phản ứng, cả Fe và AgNO₃ (lượng chất tan AgNO₃ có trong dung dịch) đều hết, sản phẩm là dung dịch Fe(NO₃)₂ và Ag kết tủa.

→ m_Ag= n_Ag.M_Ag = 0,06.108 = 6,48 (g)

Bài 4.

n_O2 = V/22,4 = 3,36/22,4 = 0,15 (mol)

n_H2O = m/M = 4,5/18 = 0,25 (mol)

                        2H₂   +   O₂   →   2H₂O

n _đầu:                              0,15

n _pứ:                 0,25    0,125        0,25 (tính theo số mol của sản phẩm H₂O)

n _sau:                0,25    0,025        0,25 (vì H₂O là sản phẩm nên không thể về 0)

Theo phản ứng, để tạo ra 0,25 mol H₂O thì chỉ cần 0,125 mol O₂ trong khi đề cho 0,15 mol nên O₂ dư. Mà O₂ dư thì H₂ phải phản ứng hết (trong 1 phản ứng hoàn toàn, nếu chất này dư thì chất kia phải hết, trừ trường hợp phản ứng không hoàn toàn thì cả 2 chất tham gia phản ứng đều không hết).

→ V_{H2 cần cho phản ứng} = n_H2.22,4 = 0,25.22,4 = 5,6 (L)