Bài 3. Mol và tỉ khối chất khí trang 8, 9, 10, 11 SBT Khoa học tự nhiên Kết nối tri thức: Dựa vào công thức tính số mol nguyên tử. nN2=\(\frac{m}{M} = \frac{{42}}{{28}} = 1, 5(mol)\) VN2=n. 24,...

3.1

Tính số mol nguyên tử hoặc mol phân tử trong những lượng chất sau:

a) 8,428.10²² nguyên tử K.

b) 1,505.10²⁴ nguyên tử SO₂

c) 7,224.10²³ nguyên tử Na

d) 1,204.10²¹ phân tử K₂O.

Dựa vào công thức tính số mol nguyên tử.

a) Số mol nguyên tử K là:\(\frac{{8,{{428.10}^{22}}}}{{6,{{022.10}^{23}}}} = 0,14mol\)

b) Số mol phân tử SO₂ là:\(\frac{{1,{{505.10}^{24}}}}{{6,{{022.10}^{23}}}} = 2,5mol\)

c) Số mol nguyên tử Na là:\(\frac{{7,{{224.10}^{23}}}}{{6,{{022.10}^{23}}}} = 1,2mol\)

d) Số mol phân tử K₂O là:\(\frac{{1,{{204.10}^{21}}}}{{6,{{022.10}^{23}}}} = 0,002mol\)

3.2

Tính số nguyên tử hoặc phân tử có trong những lượng chất sau:

a) 0,1 mol nguyên tử O.

b) 1,15 mol nguyên tử C.

c) 0,05 mol phân tử O₂.

d) 2 mol phân tử NO₂.

Dựa vào công thức tính số mol nguyên tử.

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 O có 0,1 × 6,022 × 10²³ = 6,02× 10²² nguyên tửO.

b) 1,15 mol nguyên tử C có 1,15 x 6,022 × 10²³ = 6,923 x 10²³ nguyên tử C

c) 0,05 mol phân tử O₂ có 0,05 x 6,022 × 10²³ = 3,01 x 10²² phân tử O₂

d) 2 mol phân tử NO₂ có 2 x 6,022 × 10²³ = 1,204 x 10²⁴ phân tử NO₂

3.3

Tính khối lượng của 1 mol

a) nguyên tử hydrogen (H)

b) nguyên tử chlorine (Cl).

c) phân tử chlorine Cl₂.

Dựa vào công thức tính số mol nguyên tử.

a) Khối lượng mol của nguyên tử H: 1 g/mol.

b) Khối lượng mol của nguyên tử Cl: 35,5 g/mol.

c) Khối lượng mol của phân tử Cl₂: 35,5.2 = 71 g/mol

3.4

Tính khối lượng (theo đơn vị gam) của những lượng chất sau:

a) 0,15 mol Fe

b) 1,12 mol SO₂

c) Hỗn hợp gồm 0,1 mol NaCl và 0,2 mol đường (C₁₂H₂₂O₁₁).

d) Dung dịch có 1 mol C₂H₅OH và 2 mol nước (H₂O).

Dựa vào công thức tính số mol nguyên tử.

a) Khối lượng sắt là: m_Fe = 0,15.56 = 8,4 (g).

b) Khối lượng mol phân tử SO₂ là: 32 + 16.2 = 64 (g/mol).

Khối lượng SO₂ là: m_SO2= 1,12.64 =71,68 (g).

c) Khối lượng mol phân tử NaCl là: 23 + 35,5 = 58,5 (g/mol)

Khối lượng NaCl là: m_NaCl = 58,5.0,1 = 5,85 (g);

Khối lượng mol phân tử đường là: 12.12 + 22.1 + 11.16 = 342 (g/mol)

Khối lượng đường là: m_đường = 0,2.342 = 68,4 (g).

Khối lượng hỗn hợp: 5,85 + 68,4 = 74,25 (g).

d) Khối lượng mol phân tử C₂H₅OH là: 2.12 + 6.1 + 16 = 46 (g/mol)

Khối lượng C₂H₅OH là: m_C2H5OH = 1.46 =46(g);

Khối lượng mol phân tử nước là: 2.1 + 16 = 18 (g/mol)

Khối lượng nước là: m_nước = 2.18 = 36 (g)

Khối lượng dung dịch là: 46 + 36 = 82 (g).

3.5

Lượng chất nào sau đây chứa số mol nhiều nhất?

A. 16 gam O₂

B. 8 gam SO₂

C. 16 gam CuSO₄

D. 32 gam Fe₂O₃

Dựa vào công thức tính số mol nguyên tử.

Đáp án: A

3.6

Hãy tính:

a) Số mol nguyên tử Cl có trong 36,5 gam hydrochloric acid (HCl).

b) Số mol nguyên tử O có trong 11 gam khí carbon dioxide (CO₂).

c) Số mol nguyên tử C có trong 3,42 gam đường (C₁₂H₂₂O₁₁).

Dựa vào công thức tính số mol nguyên tử.

a) Số mol phân tử HCl:\(\frac{{36,5}}{{36,5}} = 1mol\)

Trong 1 phân tử HCl có 1 nguyên tử Cl.

Vậy: 1 mol phân tử HCl có 1 mol nguyên tử Cl.

b) Số mol phân tử CO₂ là:\(\frac{{11}}{{44}} = 0,225(mol)\)

Trong 1 phân tử CO₂ có hai nguyên tử O.

Vậy: 0,25 mol phân tử CO₂ có 0,5 mol nguyên tử O.

c) Số mol phân tử C₁₂H₂₂O₁₁:\(\frac{{3,42}}{{342}} = 0,01(mol)\)

Trong 1 phân tử C₁₂H₂₂O₁₁ có 11 nguyên tử C.

3.7

Tìm thể tích ở 25^oC, 1 bar của những lượng khí sau:

a) 1,5 mol khí CH₄

b) 42 gam khí N₂.

c) 3,01. 1022 phân tử H₂

Dựa vào công thức tính số mol nguyên tử.

a) V_CH4= n x 24,79 = 1,5 x 24,79 =37,185 (l)

b) n_N2=\(\frac{m}{M} = \frac{{42}}{{28}} = 1,5(mol)\)

V_N2=n.24,79=1,5.24,79=37,185(l)

c) n_H2\( = \frac{A}{N} = \frac{{3,{{01.10}^{22}}}}{{6,{{02.10}^{23}}}} = 0,05(mol)\)

V_H2 = n x24,79=0,05 x 24,79 =1,2395 (l)

3.8

Tìm thể tích ở 25^oC, 1 bar của những lượng khí sau:

a) Hỗn hợp gồm 1mol CO₂ và 1mol O₂.

b) Hỗn hợp gồm 0,05 mol CO; 0,15 mol CO₂ và 0,2 mol O₂.

c) Hỗn hợp gồm 10 gam O₂ và 14 gam N₂.

Dựa vào công thức tính số mol nguyên tử.

a) Tổng số mol khí là: 1 + 1 = 2 (mol).

Thể tích hỗn hợp là: V_{hỗn hợp} = 24,79.2 = 49,58 (L).

b) Tổng số mol khí là: 0,05 + 0,15 + 0,2 = 0,4 (mol).

Thể tích hỗn hợp là: V_{hỗn hợp} = 24,79.0,4 = 9,916 (L).

c) Số mol O₂: n_O2 = 0,3125 (mol)

Số mol N₂: n_N2= 0,5(mol)

Tổng số mol khí: 0,3125 + 0,5 = 0,8125 (mol).

Thể tích hỗn hợp: V_{hỗn hợp} = 24,79.0,8125 = 20,142 (L).

3.9

ở điều kiện 25⁰C, 1bar , một quả bóng cao su chứa đầy khí carbon dioxide (CO₂) có thể tích 2 L. Hãy tính khối lượng khí carbon dioxide trong quả bóng.

Dựa vào công thức tính số mol nguyên tử.

Số mol khí CO₂ trong quả bóng là:

n_CO2= \(\frac{2}{{24,79}} = 0,081(mol)\)

Khối lượng khí carbon dioxide trong quả bóng là:

m_CO2= 0,081 x 44= 3,564 (g).

3.10

Tính tỉ khối đối với không khí của các khí sau: HCl, NH₃, C₂H₆, H₂S, NO, NO₂.

Áp dụng công thức d _A/kk = \(\frac{{{M_A}}}{{29}}\)

d _HCl/kk =\(\frac{{36,5}}{{29}} = 1,259\)

d _NH3/kk \( = \frac{{17}}{{29}} = 0,586\)

d _C2H6/kk\( = \frac{{30}}{{29}} = 1,034\)

d _H2S/kk \( = \frac{{34}}{{29}} = 1,172\) d _NO/kk =\(\)\(\frac{{30}}{{29}} = 1,034\)

d _NO2/kk = \(\frac{{46}}{{49}} = 1,586\)

3.11

Trong các câu sau đây, câu nào đúng, câu nào sai?

a) Trong 0,12 mol phân tử Cl₂, có 0,06 mol nguyên tử Cl.

b) Số nguyên tử O trong 0,15 mol phân tử O₂ và trong 0,1 mol phân tử O₃ bằng nhau.

c) Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, thể tích của 0,1 mol khí H₂ bằng thể tích của hỗn hợp gồm 1 mol khí HCl và 0,1 mol khí HBr.

Phương pháp giải:

Dựa vào tính số mol nguyên tử và phân tử

a) Sai vì 0,12 mol phân tử Cl₂ có 0,24 mol nguyên tử Cl.

b) Đúng vì số mol nguyên tử O trong 0,15 mol phân tử O₂ là 0,3 mol; số mol nguyên tử O trong 0,1 mol phân tử O₃ cũng là 0,3 mol.

c) Sai vì ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, thể tích của 0,1 mol khí H₂nhỏ hơn thể tích của hỗn hợp gồm 1 mol khí HCl và 0,1 mol khí HBr.

3.12

Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, có 4 quả bóng giống hệt nhau, chứa lần lượt các khí He, H₂, Cl₂, CO₂. Hãy cho biết: Khối lương khí trong quả bóng nào lớn nhất, khối lượng khí trong qủa bóng nào nhỏ nhất.

Áp dụng công thức d _A/kk =\(\frac{{{M_A}}}{{29}}\)

Ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất, số mol khí trong 4 quả bóng giống hệt nhau sẽ bằng nhau. Như vậy, khối lượng khí sẽ tỉ lệ thuận với khối lượng phân tử của các khí.

Vậy, khối lượng khí trong các quả bóng giảm dần như sau: H₂< He < CO₂< Cl₂.

Hay khối lượng khí trong quả bóng chứa Cl₂ là lớn nhất; khối lượng khí trong quả bóng chứa H₂ là bé (nhỏ) nhất.

3.13

Bơm đầy một loại khí vào quả bóng, thấy quả bóng bị đẩy bay lên. Hỏi trong quả bóng có thể chứa những loại khí nào sau đây?

Acetylen (C₂H₂); oxygen (O₂); hydrogen (H₂); carbon dioxide (CO₂); sunfur dioxide (SO₂).

Hãy giải thích.

Áp dụng công thức d _A/kk =\(\frac{{{M_A}}}{{29}}\)

Quả bóng bị đẩy lên trên chứng tỏ khí trong quả bóng nhẹ hơn không khí, tức là khối lượng mol phân tử của khí đó nhỏ hơn 29 g/mol.

Các khí có thể chứa trong quả bóng đó: acetylene (C₂H₂) M = 26 g/mol, hydrogen (H₂) M = 2 g/mol.

3.14

Tính khối lượng mol trung bình của các hỗn hợp khí sau đây:

a) Hỗn hợp gồm H₂ và Cl₂ có tỉ lệ 1: 1 về số mol.

b) Hỗn hợp gồm CO và N₂ có tỉ lệ 2: 3 về số mol.

c) Hỗn hợp gồm H₂, CO₂, và N₂ có tỉ lệ 1:2:1 về số mol.

Cho biết công thức tính khối lượng mol phân tử trung bình của mỗi hồn hợp:

Trong đó: M_TB là khối lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp.

M₁ M₂ …. Là khối lượng mol của accs chất trong hỗn hợp.

n₁,n₂… là số mol tương ứng của các chất.

Áp dụng công thức d _A/kk =\(\frac{{{M_A}}}{{29}}\)

a) Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp:

M_TB =\(\frac{{2.1 + 71.1}}{{1 + 1}} = 36,5(g/mol)\)

b) Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp:

M_TB = \(\frac{{28.2 + 28.3}}{{2 + 3}} = 28(g/mol)\)

c) Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp:

M_TB =\(\frac{{2.1 + 44.2 + 28.1}}{{2 + 3}} = 29,5(g/mol)\)

3.15

Trong các hỗn hợp khí ở câu 3.14, hỗn hợp nào nặng hơn không khi, hỗn hợp nào nhẹ hơn không khí? Tính tỉ khối đối với không khí của các hỗn hợp trên.

Hỗn hợp (a), (c) nặng hơn không khí; hỗn hợp (b) nhẹ hơn không khí.

Tỉ khối của các hỗn hợp so với không khí:

Phương pháp giải: Áp dụng công thức d _A/kk =\(\frac{{{M_A}}}{{29}}\)

d _hh(a)/kk=1,259;

d _hh(b)/kk=0,966;

d _hh(c)/kk=1,017.

3.16

Trong phòng thí nghiệm có các dụng cụ và hóa chất sau: Ống đong (giới hạn đo là 100ml, độ chia nhỏ nhất là 1 ml), ống hút, ethanol (công thức phân tử là C₂H₅OH). Hãy trình bày cách lấy một lượng ethanol bằng 1,56 mol, biết rằng khối lượng riêng của ethanol là 0,78 g/ml.

Dựa vào công thức tính khối lượng và thể tích

Khối lượng ethanol cần lấy: methanol = 1,56.46 = 71,76 gam.

Thể tích ethanol cần lấy:

V_ethanol = \(\frac{m}{D} = \frac{{71,76}}{{0,78}} = 92(ml)\)

Vậy: dùng ống đong lấy 92 mL ethanol, đó là 1,56 mol ethanol.

3.17

Tính khối lượng không khí có trong một lớp học dạng hình hộp chữ nhật có chiều dài 10m, chiều rộng 6 m và cao 3,5 m. Biết rằng nhiệt độ phòng là 25⁰C và áp suất không khí trong phòng là 1 bar. Coi không khí gần đúng 20% O₂ à 80% N₂ về thể tích.

Dựa vào công thức tính số mol nguyên tử.

Thể tích không khí trong lớp học: 10 . 6 . 3,5 = 210 (m³).

Thể tích oxygen: 210.20% = 42 (m³) = 42 000 L.

Số mol oxygen :\(\frac{{42000}}{{24,79}} = 1694(mol)\)

Khối lượng oxygen: m_oxygen = 1694 . 32 = 54 208 (g).

Thể tích nitrogen: 210.80% = 168 (m³) = 168 000 L.

Số mol nitrogen:\(\frac{{168000}}{{24,79}} = 6777(mol)\)

Khối lượng nitrogen: m_nitrogen = 6777.28 = 189 756(g).

Khối lượng không khí trong lớp học:

m_kk = 54 208 + 189 756 = 243 946 (g) = 243,946 kg.

3.18

a) Có hai hỗn hợp khí như sau:

(1) Hỗn hợp CO và C₂H₆ có tỉ lệ 1:2 về số mol.

(2) Hỗn hợp CH₄ và CO₂ có tỉ lệ 2:1 về số mol.

Bơm các hỗn hợp khí trên vào quả bóng A và B giống hệt nhau. Quan sát thấy hiện tượng như hình 3.1

a) Quả bóng A và B lần lượt chứa hỗn hợp khí nào?

b) Nếu một quả bóng được bơm đầy bằng không khí, nó sẽ bị đẩy bay lên hay nằm trên mặt bàn?

Dựa vào công thức tính tỉ khối chất khí

Khối lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp 1:

M_hh(1) =\(\frac{{28.1 + 30.2}}{{1 + 2}} = 29,333(g/mol)\)

Khối lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp 2:

M_hh(2) =\(\frac{{16.2 + 44.1}}{{1 + 2}} = 25,333(g/mol)\)

Quả bóng B bay lên nên suy ra sẽ chứa hỗn hợp khí có khối lượng mol phân tử trung bình nhỏ hơn không khí. Vậy B chứa hỗn hợp (2).

Còn lại quả bóng A chứa khí nặng hơn không khí, không bay lên được. Vậy A chứa hỗn hợp (1).

b) Nếu một quả bóng được bơm đầy bằng không khí, nó sẽ nằm trên mặt bàn.

3.19

Làm bay hơi hoàn toàn m gam ethanpl (C₂H₅OH), thấy thể tích thu được đúng bằng thể tích của 14 gam nitrogen (N₂) ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Tính m.

Dựa vào công thức tính số mol nguyên tử.

Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, nếu 2 khí có cùng thể tích thì có cùng số mol.

Số mol khí nitrogen là: n_N2= \(\frac{{14}}{{28}} = 0,5(mol)\)

Vậy số mol ethanol cũng là 0,5 mol.

Suy ra khối lượng ethanol là: m = 46.0,5 = 23 (gam).