Mol và tỉ khối chất khí

I. Mol

1. Khái niệm

Trong khoa học, khối lượng nguyên tử carbon được quy ước là đơn vị khối lượng nguyên tử (amu). 

Khối lượng 1 nguyên tử carbon là 12 amu và khối lượng này rất nhỏ. 

Số Avogadro (N_A) là số nguyên tử trong 12 gam carbon và có giá trị là 6,022.10²³. 

Ví dụ: Lượng chất chứa N_A nguyên tử hoặc phân tử

12 gam carbon có NA nguyên tử C hay 1 mol nguyên tử carbon	234 gam carbon có NA phân tử I2 hay 1 mol phân tử iodine	18 gam nước có NA phân tử H2O hay 1 mol phân tử nước

Ví dụ 2: Tính số nguyên tử, phân tử trong mỗi lượng chất sau:

a) 0,25 mol nguyên tử C;

b) 0,002 mol phân tử I₂;

c) 2 mol phân tử H₂O.

Hướng dẫn

Ta có mol là lượng chất có chứa N_A (6,022.10²³) nguyên tử hoặc phân tử của chất đó. Vậy:

a) 0,1 mol nguyên tử C có 0,1. 6,022.10²³ = 6,022.10²² nguyên tử C.

b) 0,002 mol phân tử I₂ có 0,02.6,022.10²³ = 1,2044.10²² phân tử I₂.

c) 2 mol phân tử H₂O có 2.6,022.10²³ = 1,2044.10²⁴ phân tử H₂O.

Ví dụ 3: Một lượng chất sau đây tương đương bao nhiêu mol nguyên tử hoặc mol phân tử?

a) 6,022.10²² phân tử Fe₂O₃;

b) 7,5275.10²⁴ nguyên tử Mg.

Hướng dẫn 

Ta có mol là lượng chất có chứa N_A (6,022.10²³) nguyên tử hoặc phân tử của chất đó. Vậy:

a) 6,022.10²² phân tử Fe₂O₃ tương đương với 

mol phân tử Fe₂O₃

b) 7,5275.10²⁴ nguyên tử Mg tương đương với 

mol nguyên tử Mg. 

2. Khối lượng mol

Khối lượng mol (kí hiệu là M) của một chất là khối lượng của N_A nguyên tử hoặc phân tử chất đó tính theo đơn vị gam.

Ví dụ 1: Khối lượng một số nguyên tử và khối lượng mol nguyên tử tương ứng:

Ví dụ 2: Khối lượng một số phân tử và khối lượng mol phân tử tương ứng:

Khối lượng mol (g/mol) của một chất và khối lượng nguyên tử hoặc phân tử của chất đó (amu) bằng nhau về trị số, khác về đơn vị đo.

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

Ví dụ 1: Tính khối lượng mol của chất X, biết rằng 0,2 mol chất này có khối lượng 23,4 gam.

Hướng dẫn

Áp dụng công thức:

Khối lượng mol của chất X là:

Ví dụ 2: Tính số mol phân tử có trong 4,5 gam nước, biết rằng khối lượng mol của nước là 18 g/mol.

Hướng dẫn

Áp dụng công thức:

Số mol phân tử có trong 9 gam nước là:

3. Thể tích mol của chất khí

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

Thể tích mol của các chất khí bất kì ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất đều bằng nhau. Như vậy, ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, hai bình có thể tích bằng nhau có cùng số mol 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 này, n mol khí chiếm thể tích là:

Ví dụ 1: Một hỗn hợp khí gồm 1 mol khí oxygen với 2 mol khí nitrogen. Ở 25^oC và 1 bar, hỗn hợp này có thể tích là bao nhiêu?

Hướng dẫn

Tổng số mol khí trong hỗn hợp là: 1 + 2 = 3 (mol).

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

Vậy 3 mol hỗn hợp khí ở điều kiện này chiếm thể tích:

V = 3.24,79 = 74,37 (lít).

Ví dụ 2: Tính số mol khí chứa trong bình có thể tích 350 mL ở 25^oC và 1 bar.

Hướng dẫn

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

Đổi 350 mL = 0,35 lít.

Số mol khí chứa trong bình có thể tích 0,35 lít ở điều kiện chuẩn là:

Áp dụng công thức: V = n.24,79

  ⇒

II. Tỉ khối 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:

Để xác định một khí A nặng hay nhẹ hơn không khí bao nhiêu lần, ta dựa vào tỉ số giữa 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 (g/mol)

Ví dụ: Khí sulfur dioxide (SO₂) nặng hay nhẹ hơn không khí bao nhiêu lần?

Hướng dẫn

Khối lượng phân tử SO₂: 32 + 16 . 2 = 64 (amu).

Tỉ khối của khí sulfur dioxide so với không khí:

Vậy khí sulfur dioxide nặng hơn không khí khoảng 2,21 lần.