Bảng công thức tính nồng độ dung dịch
Nồng độ dung dịch cho biết lượng chất tan có trong một lượng dung dịch nhất định. Đây là phần kiến thức rất quan trọng trong hoá học phổ thông, đặc biệt khi học dung dịch, acid-base, phản ứng trung hoà, pha loãng, trộn dung dịch và tính theo phương trình hoá học.
Hai loại nồng độ thường gặp nhất là nồng độ phần trăm C% và nồng độ mol CM. Ngoài ra, học sinh cần biết công thức pha loãng, công thức liên hệ khối lượng dung dịch với khối lượng riêng và cách đổi giữa C% và CM trong một số bài nâng cao.
Bài này nên đọc kèm nồng độ dung dịch là gì, nồng độ mol, dung dịch, bảng công thức tính số mol, bảng phản ứng trung hoà và tổng hợp công thức hoá học lớp 9.
Bảng công thức nồng độ dung dịch thường gặp
| Đại lượng | Công thức | Đơn vị | Khi dùng? |
|---|---|---|---|
| Nồng độ phần trăm | C% = mct / mdd × 100% | % | Biết khối lượng chất tan và khối lượng dung dịch |
| Khối lượng chất tan | mct = C% × mdd / 100 | g | Biết C% và mdd |
| Khối lượng dung dịch | mdd = mct × 100 / C% | g | Biết C% và mct |
| Nồng độ mol | CM = n / V | mol/L hoặc M | Biết số mol chất tan và thể tích dung dịch |
| Số mol chất tan | n = CM × V | mol | Biết CM và V |
| Thể tích dung dịch | V = n / CM | L | Biết n và CM |
| Khối lượng dung dịch từ khối lượng riêng | mdd = D × V | g | D g/mL, V mL |
| Pha loãng | C1V1 = C2V2 | Cùng loại nồng độ | Khi thêm dung môi, số mol chất tan không đổi |
Công thức nồng độ phần trăm C%
Nồng độ phần trăm cho biết trong 100 gam dung dịch có bao nhiêu gam chất tan.
Công thức:
C% = mct / mdd × 100%
Trong đó:
- mct: khối lượng chất tan, đơn vị gam.
- mdd: khối lượng dung dịch, đơn vị gam.
- C%: nồng độ phần trăm.
Ví dụ: Hoà tan 20 gam NaCl vào 180 gam nước. Tính nồng độ phần trăm dung dịch.
mdd = 20 + 180 = 200 gam
C% = 20/200 × 100% = 10%
Lưu ý: mẫu số là khối lượng dung dịch, không phải khối lượng nước.
Công thức nồng độ mol CM
Nồng độ mol cho biết số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch.
Công thức:
CM = n / V
Trong đó V là thể tích dung dịch tính bằng lít.
Ví dụ: Tính nồng độ mol của dung dịch chứa 0,2 mol NaOH trong 500 mL dung dịch.
500 mL = 0,5 L
CM = 0,2 / 0,5 = 0,4 M
Công thức biến đổi:
n = CMV
V = n/CM
Công thức pha loãng dung dịch
Khi pha loãng bằng cách thêm nước, lượng chất tan không đổi, chỉ thể tích dung dịch tăng và nồng độ giảm.
Công thức:
C1V1 = C2V2
Ví dụ: Pha loãng 100 mL dung dịch HCl 2 M thành 500 mL. Tính nồng độ sau pha loãng.
C2 = C1V1/V2 = 2×100/500 = 0,4 M
Công thức này chỉ dùng khi không có phản ứng hoá học làm thay đổi lượng chất tan.
Công thức trộn hai dung dịch cùng chất tan
Khi trộn hai dung dịch cùng chất tan, tổng số mol chất tan bằng tổng số mol ban đầu:
nsau = C1V1 + C2V2
Nồng độ sau trộn:
Csau = nsau / Vsau
Ví dụ: Trộn 100 mL NaCl 1 M với 200 mL NaCl 0,5 M. Tính nồng độ sau trộn.
n = 1×0,1 + 0,5×0,2 = 0,1 + 0,1 = 0,2 mol
V = 0,1 + 0,2 = 0,3 L
C = 0,2/0,3 ≈ 0,667 M
Nếu hai dung dịch phản ứng với nhau, không được dùng công thức trộn cùng chất tan theo cách này mà phải viết phương trình phản ứng.
Công thức liên hệ khối lượng dung dịch, thể tích và khối lượng riêng
Nếu biết khối lượng riêng D và thể tích dung dịch V:
mdd = D × V
Trong đó D thường tính bằng g/mL, V tính bằng mL, mdd tính bằng gam.
Ví dụ: Dung dịch có D = 1,2 g/mL, thể tích 250 mL. Tính khối lượng dung dịch.
mdd = 1,2 × 250 = 300 gam
Công thức đổi C% sang CM
Nếu biết C%, khối lượng riêng D và khối lượng mol M của chất tan, có thể tính CM theo công thức:
CM = 10 × D × C% / M
Trong đó:
- D tính bằng g/mL.
- C% là số phần trăm, ví dụ 36,5 chứ không phải 0,365.
- M tính bằng g/mol.
Ví dụ: Dung dịch HCl 36,5%, D = 1,2 g/mL. Tính CM. Biết MHCl = 36,5 g/mol.
CM = 10×1,2×36,5/36,5 = 12 M
Đây là dạng bài nâng cao, thường gặp khi pha dung dịch từ dung dịch đặc.
Nồng độ dung dịch trong phản ứng trung hoà
Ví dụ: Tính thể tích NaOH 1 M cần để trung hoà 200 mL HCl 0,5 M.
Phương trình:
HCl + NaOH → NaCl + H2O
nHCl = CMV = 0,5×0,2 = 0,1 mol
Theo phương trình, nNaOH = nHCl = 0,1 mol
VNaOH = n/CM = 0,1/1 = 0,1 L = 100 mL
Trong bài trung hoà, bước quan trọng là đổi dung dịch về số mol, rồi dùng tỉ lệ phương trình acid-base.
Bảng so sánh C% và CM
| Tiêu chí | C% | CM |
|---|---|---|
| Cho biết | Khối lượng chất tan trong 100 g dung dịch | Số mol chất tan trong 1 L dung dịch |
| Công thức chính | C% = mct/mdd×100% | CM = n/V |
| Đơn vị dữ kiện | Gam | Mol và lít |
| Thường dùng trong | Pha chế theo khối lượng | Phản ứng dung dịch, trung hoà, kết tủa |
Bài tập luyện tập
Bài 1
Hoà tan 10 gam đường vào 90 gam nước. Tính C% dung dịch.
Lời giải: mdd = 10 + 90 = 100 g. C% = 10/100×100% = 10%.
Bài 2
Tính CM của dung dịch chứa 0,3 mol NaOH trong 600 mL dung dịch.
Lời giải: 600 mL = 0,6 L. CM = 0,3/0,6 = 0,5 M.
Bài 3
Tính số mol HCl trong 250 mL dung dịch HCl 2 M.
Lời giải: 250 mL = 0,25 L. n = 2×0,25 = 0,5 mol.
Bài 4
Pha loãng 50 mL NaOH 4 M thành 200 mL. Tính nồng độ mới.
Lời giải: C2 = 4×50/200 = 1 M.
Những lỗi thường gặp khi tính nồng độ dung dịch
Lỗi đầu tiên là quên đổi mL sang L khi tính CM.
Lỗi thứ hai là dùng khối lượng dung môi thay cho khối lượng dung dịch khi tính C%.
Lỗi thứ ba là dùng công thức pha loãng C1V1 = C2V2 cho bài có phản ứng hoá học.
Lỗi thứ tư là cộng thể tích dung dịch trong mọi trường hợp mà không xét giả thiết. Ở bài phổ thông thường cho phép cộng thể tích nếu không nói khác, nhưng bài nâng cao có thể cần khối lượng riêng.
Lỗi thứ năm là nhầm C% với CM. C% dùng khối lượng, CM dùng số mol và thể tích lít.
Kết luận
Các công thức nồng độ dung dịch quan trọng nhất gồm C% = mct/mdd×100%, CM = n/V, n = CMV, mdd = D×V và C1V1 = C2V2 khi pha loãng. Muốn làm đúng bài tập, hãy xác định đề đang cho khối lượng hay thể tích, đổi đúng đơn vị và nếu có phản ứng thì phải viết phương trình trước khi tính.
Tài liệu tham khảo
- IUPAC Gold Book – Concentration: https://goldbook.iupac.org/terms/view/C01222
- IUPAC Gold Book – Amount concentration: https://goldbook.iupac.org/terms/view/A00295
- Royal Society of Chemistry – Solution concentration calculations: https://edu.rsc.org/
- Chemistry LibreTexts – Solution Concentrations: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry
