Công thức tính số mol
Công thức tính số mol là nhóm công thức dùng để xác định lượng chất theo đơn vị mol từ các dữ kiện như khối lượng, thể tích khí, số hạt hoặc nồng độ dung dịch. Trong hoá học phổ thông, số mol thường được ký hiệu là n và là đại lượng trung gian rất quan trọng để giải bài tập.
Khi làm bài toán hoá học, nhiều dữ kiện ban đầu như gam, lít khí, số phân tử hoặc nồng độ dung dịch thường cần được đổi về mol trước. Sau đó, ta dùng tỉ lệ trong phương trình hoá học để tính chất còn lại. Vì vậy, nắm chắc công thức tính số mol là bước nền tảng để học tốt tính toán hoá học.
Khi học bảng tuần hoàn hóa học, bạn có thể tra nguyên tử khối của nguyên tố, từ đó tính khối lượng mol của chất. Khối lượng mol lại được dùng trong công thức tính số mol từ khối lượng.
Các công thức tính số mol thường gặp
| Trường hợp | Công thức | Ý nghĩa |
|---|---|---|
| Tính số mol từ khối lượng | n = m / M | Dùng khi biết khối lượng chất và khối lượng mol |
| Tính số mol từ thể tích khí | n = V / Vm | Dùng khi biết thể tích khí ở điều kiện xác định |
| Tính số mol từ số hạt | n = N / NA | Dùng khi biết số nguyên tử, phân tử hoặc ion |
| Tính số mol từ nồng độ mol | n = CM × V | Dùng với dung dịch khi biết nồng độ mol và thể tích |
Trong đó, n là số mol, m là khối lượng chất, M là khối lượng mol, V là thể tích khí hoặc thể tích dung dịch tuỳ công thức, Vm là thể tích mol chất khí, N là số hạt và NA là số Avogadro.
Công thức tính số mol từ khối lượng
Công thức tính số mol từ khối lượng là:
n = m / M
Trong đó m là khối lượng chất tính bằng gam, M là khối lượng mol tính bằng g/mol, n là số mol.
Ví dụ, tính số mol của 18 gam nước, biết MH2O = 18 g/mol:
n = 18 / 18 = 1 mol
Ví dụ, tính số mol của 22 gam CO2, biết MCO2 = 44 g/mol:
n = 22 / 44 = 0,5 mol
Đây là công thức được dùng nhiều nhất trong các bài toán tính theo phương trình hoá học.
Công thức tính số mol chất khí
Nếu biết thể tích khí ở một điều kiện xác định, có thể tính số mol khí bằng công thức:
n = V / Vm
Trong đó V là thể tích khí, Vm là thể tích mol chất khí ở điều kiện đang xét.
Ví dụ, nếu dùng Vm = 22,4 L/mol và có 4,48 lít khí O2, số mol khí O2 là:
n = 4,48 / 22,4 = 0,2 mol
Cần chú ý điều kiện của chất khí. Không nên tự động dùng 22,4 L/mol nếu đề bài dùng điều kiện khác hoặc cho giá trị thể tích mol khác.
Công thức tính số mol từ số hạt
Nếu biết số hạt, số mol được tính bằng công thức:
n = N / NA
Trong đó N là số hạt, NA là số Avogadro, xấp xỉ 6,022 × 1023 mol-1.
Ví dụ, có 6,022 × 1023 phân tử H2O. Số mol nước là:
n = 6,022 × 1023 / 6,022 × 1023 = 1 mol
Nếu có 3,011 × 1023 phân tử CO2, số mol CO2 là:
n = 3,011 × 1023 / 6,022 × 1023 = 0,5 mol
Công thức tính số mol trong dung dịch
Với dung dịch, nếu biết nồng độ mol và thể tích dung dịch, số mol chất tan được tính bằng:
n = CM × V
Trong đó CM là nồng độ mol, V là thể tích dung dịch tính bằng lít.
Ví dụ, tính số mol NaOH trong 200 mL dung dịch NaOH 0,5 M.
Đổi 200 mL = 0,2 L.
n = 0,5 × 0,2 = 0,1 mol
Lỗi phổ biến ở dạng này là quên đổi mL sang L. Trong công thức n = CM × V, thể tích phải tính bằng lít.
Cách chọn đúng công thức tính số mol
Muốn chọn đúng công thức, hãy nhìn dữ kiện đề bài cho. Nếu đề cho gam, thường dùng n = m/M. Nếu đề cho lít khí, dùng n = V/Vm. Nếu đề cho số phân tử, nguyên tử hoặc ion, dùng n = N/NA. Nếu đề cho nồng độ mol và thể tích dung dịch, dùng n = CMV.
| Dữ kiện đề bài | Công thức nên dùng | Ví dụ |
|---|---|---|
| Khối lượng chất | n = m / M | 5,4 g Al |
| Thể tích khí | n = V / Vm | 11,2 L O2 |
| Số hạt | n = N / NA | 6,022 × 1023 phân tử |
| Nồng độ và thể tích dung dịch | n = CM × V | 250 mL HCl 1 M |
Ví dụ tổng hợp công thức tính số mol
Ví dụ 1: Từ khối lượng
Tính số mol của 8 gam O2, biết O = 16.
Lời giải: MO2 = 2 × 16 = 32 g/mol. n = 8 / 32 = 0,25 mol.
Ví dụ 2: Từ thể tích khí
Tính số mol của 6,72 lít khí CO2, biết Vm = 22,4 L/mol.
Lời giải: n = 6,72 / 22,4 = 0,3 mol.
Ví dụ 3: Từ nồng độ mol
Tính số mol HCl trong 100 mL dung dịch HCl 2 M.
Lời giải: Đổi 100 mL = 0,1 L. n = 2 × 0,1 = 0,2 mol.
Ví dụ 4: Từ số hạt
Tính số mol của 1,2044 × 1024 nguyên tử Fe.
Lời giải: n = 1,2044 × 1024 / 6,022 × 1023 = 2 mol.
Số mol trong phương trình hoá học
Sau khi tính số mol, bước tiếp theo trong nhiều bài toán là dùng tỉ lệ phương trình hoá học. Hệ số trong phương trình cho biết tỉ lệ mol giữa các chất.
Ví dụ:
2Mg + O2 → 2MgO
Tỉ lệ mol Mg : O2 : MgO là 2 : 1 : 2. Nếu có 0,4 mol Mg phản ứng hết, số mol O2 cần là 0,2 mol và số mol MgO tạo thành là 0,4 mol.
Ví dụ khác:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Nếu có 0,1 mol Zn, cần 0,2 mol HCl và tạo 0,1 mol H2.
Những lỗi thường gặp khi dùng công thức tính số mol
Lỗi đầu tiên là dùng sai khối lượng mol. Ví dụ, O2 có khối lượng mol 32 g/mol, không phải 16 g/mol. H2 có khối lượng mol 2 g/mol, không phải 1 g/mol.
Lỗi thứ hai là quên đổi đơn vị. Với dung dịch, thể tích phải đổi sang lít. Với khối lượng, nếu đề cho kg thì cần đổi sang gam khi M dùng đơn vị g/mol.
Lỗi thứ ba là dùng sai công thức theo dữ kiện. Đề cho nồng độ mol và thể tích dung dịch thì dùng n = CMV, không dùng n = V/Vm vì đó là công thức cho khí.
Lỗi thứ tư là quên dùng tỉ lệ phương trình sau khi có số mol. Trong phản ứng, các chất không nhất thiết có số mol bằng nhau mà phụ thuộc vào hệ số phản ứng.
Kết luận
Công thức tính số mol gồm n = m/M, n = V/Vm, n = N/NA và n = CMV. Mỗi công thức dùng cho một loại dữ kiện khác nhau: khối lượng, thể tích khí, số hạt hoặc dung dịch.
Muốn giải bài tập chính xác, hãy đọc kỹ đề, chọn đúng công thức, đổi đơn vị trước khi tính và dùng tỉ lệ phương trình hoá học khi có phản ứng. Đây là kỹ năng cốt lõi trong hoá học định lượng.
Tài liệu tham khảo
- IUPAC Gold Book – Amount of substance: https://goldbook.iupac.org/terms/view/A00297
- IUPAC Gold Book – Molar mass: https://goldbook.iupac.org/terms/view/M03980
- NIST – SI Units: https://www.nist.gov/pml/owm/metric-si/si-units
- Chemistry LibreTexts – The Mole and Stoichiometry: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry
