Giáo án Khoa học tự nhiên 8 (Chân trời sáng tạo) - Bài 3: Mol và tỉ khối chất khí - Nguyễn Cao Sang

BÀI 3: MOL VÀ TỈ KHỐI CHẤT KHÍ
I. Mol
1. Khái niệm
Mol là lượng chất có chứa 6,022 × 1023 nguyên tử hoặc phân tử của chất đó.
Số 6,022 × 1023 được gọi là số Avogadro, được kí hiệu là NA.
2. Khối lượng mol
- Khối lượng mol (kí hiệu là M) của một chất là khối lượng của NA 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:
M=m.n (gmol)
3. Thể tích mol của chất khí
- Thể tích mol của chất khí là thể tích chiếm bởi NA 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: V = 24,79 × n (L).
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 (MA) và khối lượng mol của khí B (MB). Tỉ số này được gọi là tỉ khối của khí A đối với khí B, được biểu diễn bằng công thức:
dA/B=MAMB
- 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:
Mkk = 0,2 × 32 + 0,8 × 28 = 29 (g/mol)
+ Tỉ khối của khí A đối với không khí là: dA/kk=MA29
B. Câu hỏi sách giáo khoa
Mở đầu trang 16 Bài 3 KHTN lớp 8: Bằng phép đo thông thường, ta chỉ xác định được khối lượng chất rắn, chất lỏng hoặc thể tích của chất khí. Làm thế nào để biết lượng chất có bao nhiêu phân tử, nguyên tử?
Trả lời:
Để biết được lượng chất có bao nhiêu phân tử, nguyên tử ta cần sử dụng khái niệm mol.
Câu hỏi 1 trang 17 KHTN lớp 8: Đọc thông tin Hình 3.1 và so sánh khối lượng của 1 mol nguyên tử carbon, 1 mol phân tử iodine và 1 mol phân tử nước.
Trả lời:
+ Khối lượng 1 mol nguyên tử carbon là 12 gam.
+ Khối lượng 1 mol phân tử iodine là 254 gam.
+ Khối lượng 1 mol phân tử nước là 18 gam.
Vậy khối lượng 1 mol nguyên tử carbon < khối lượng 1 mol phân tử nước < khối lượng 1 mol phân tử iodine.
Câu hỏi 2 trang 17 KHTN lớp 8: Tính số nguyên tử, phân tử có 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.
Trả lời:
Ta có mol là lượng chất có chứa NA (6,022 × 1023) nguyên tử hoặc phân tử của chất đó. Vậy:
a) 0,25 mol nguyên tử C có 0,25 × 6,022 × 1023 = 1,5055 × 1023 nguyên tử C.
b) 0,002 mol phân tử I2 có 0,002 × 6,022 × 1023 = 1,2044 × 1021 phân tử I2.
c) 2 mol phân tử H2O có 2 × 6,022 × 1023 = 1,2044 × 1024 phân tử H2O.
Câu hỏi 3 trang 17 KHTN lớp 8: Một lượng chất sau đây tương đương bao nhiêu mol nguyên tử hoặc mol phân tử?
a) 1,2044 . 1022 phân tử Fe2O3;
b) 7,5275 . 1024 nguyên tử Mg.
Trả lời:
Ta có mol là lượng chất có chứa NA (6,022 × 1023) nguyên tử hoặc phân tử của chất đó. Vậy:
1,2044.1022 phân tử Fe2O3 tương đương với
1,2044.10226,022.1023=0,02 mol phân tử Fe2O3 
7,5275.1024 phân tử Mg tương đương với
7,5275.10246,022.1023=12,5 mol phân tử Mg 
Câu hỏi 1 trang 18 KHTN lớp 8: Tính khối lượng mol của chất X, biết rằng 0,4 mol chất này có khối lượng 23,4 gam.
Trả lời:
Khối lượng mol của chất X là:
Áp dụng công thức:
M=mn=23,40,4=58,8 (gmol)
Câu hỏi 2 trang 18 KHTN lớp 8: Tính số mol phân tử có trong 9 gam nước, biết rằng khối lượng mol của nước là 18 g/ mol.
Trả lời:
Số mol phân tử có trong 9 gam nước là:
Áp dụng công thức:M=mn suy ra n=mn=918=0,5 mol
Câu hỏi 3 trang 18 KHTN lớp 8: Calcium carbonate có công thức hoá học là CaCO3
a) Tính khối lượng phân tử của calcium carbonate.
b) Tính khối lượng của 0,2 mol calcium carbonate.
Trả lời:
a) Khối lượng phân tử của calcium carbonate:
40 + 12 + 16 × 3 = 100 (amu).
b) Khối lượng của 0,2 mol calcium carbonate là:
Áp dụng công thức:
M=mn suy ra m=Mn=100.0,2=20 gam
Câu hỏi 1 trang 18 KHTN lớp 8: Ở 25 oC và 1 bar, 1,5 mol khí chiếm thể tích bao nhiêu?
Trả lời:
Ở điều kiện chuẩn (25 oC và 1 bar), 1 mol khí bất kì đều chiếm thể tích là 24,79 lít.
Vậy 1,5 mol khí ở điều kiện này chiếm thể tích V = 1,5 × 24,79 = 37,185 lít.
Câu hỏi 2 trang 18 KHTN lớp 8: Một hỗn hợp khí gồm 1 mol khí oxygen với 4 mol khí nitrogen. Ở 25oC và 1 bar, hỗn hợp này có thể tích là bao nhiêu?
Trả lời:
Tổng số mol khí trong hỗn hợp là: 1 + 4 = 5 (mol).
Ở điều kiện chuẩn (25 oC và 1 bar), 1 mol khí bất kì đều chiếm thể tích là 24,79 lít.
Vậy 5 mol hỗn hợp khí ở điều kiện này chiếm thể tích:
V = 5 × 24,79 = 123,95 (lít).
Câu hỏi 3 trang 18 KHTN lớp 8: Tính số mol khí chứa trong bình có thể tích 500 mililít ở 25 oC và 1 bar.
Trả lời:
Ở điều kiện chuẩn (25 oC và 1 bar), 1 mol khí bất kì đều chiếm thể tích là 24,79 lít.
Đổi 500 mililít = 0,5 lít.
Số mol khí chứa trong bình có thể tích 0,5 lít ở điều kiện chuẩn là:
Áp dụng công thức: V = n × 24,79
n=v24,79=0,524,79=0,02mol
Câu hỏi 1 trang 19 KHTN lớp 8 :
a) Khí carbon dioxide (CO2) nặng hay nhẹ hơn không khí bao nhiêu lần?
b) Trong lòng hang sâu thường xảy ra quá trình phân huỷ chất vô cơ hoặc hữu cơ, sinh ra khí carbon dioxide. Hãy cho biết khí carbon dioxide tích tụ ở trên nền hang hay bị không khí đẩy bay lên trên.
Trả lời:
a) Khối lượng phân tử CO2: 12 + 16 . 2 = 44 (amu).
Tỉ khối của khí carbon dioxide so với không khí:
dCO2/kk= MCO2Mkk=4429=1,52
Vậy khí carbon dioxide nặng hơn không khí khoảng 1,52 lần.
b) Trong lòng hang sâu thường xảy ra quá trình phân huỷ chất vô cơ hoặc hữu cơ, sinh ra khí carbon dioxide. Do nặng hơn không khí khoảng 1,52 lần nên khí carbon dioxide tích tụ ở trên nền hang.
Câu hỏi 2 trang 19 KHTN lớp 8:
a) Khí methane (CH4) nặng hơn hay nhẹ hơn không khí bao nhiêu lần?
b) Dưới đáy giếng thường xảy ra quá trình phân huỷ chất hữu cơ, sinh ra khí methane. Hãy cho biết khí methane tích tụ dưới đáy giếng hay bị không khí đẩy bay lên trên.
Trả lời:
a) Khối lượng phân tử khí methane: 12 + 4 . 1 = 16 (amu).
Tỉ khối của khí methane so với không khí:
dCH4/kk= MCH4Mkk=1629=0,55
Vậy khí methane nhẹ hơn không khí khoảng 0,55 lần.
b) Dưới đáy giếng thường xảy ra quá trình phân huỷ chất hữu cơ, sinh ra khí methane. Do nhẹ hơn không khí nên khí methane sẽ không tích tụ dưới đáy giếng mà bị không khí đẩy bay lên trên.
Em có thể trang 19 KHTN lớp 8: Cảnh báo nguy cơ mất an toàn khi nạo, vét giếng, thám hiểm hang, động .
Trả lời:
Các giếng nước hay hang động, hầm lò sâu  thường có nhiều khí độc tích tụ như CO2; H2S  Hàng năm, nước ta có rất nhiều vụ tử vong thương tâm do ngạt khí khi nạo vét giếng  Do vậy, đối với những giếng nước, hang động, hầm lò sâu chúng ta luôn phải cảnh giác, trước khi đưa người xuống cần phải thăm dò xem không khí dưới đó có thở được không.
Ví dụ một số cách thử trước khi xuống nạo, vét giếng như:
+ Thắp một ngọn nến, dòng dây thả dần sát xuống mặt nước nếu ngọn nến vẫn cháy sáng bình thường là không khí dưới đáy giếng có đủ oxygen, người có thể xuống được. Nếu ngọn nến chỉ cháy leo lét rồi tắt thì không nên xuống vì dưới đó thiếu oxygen hoặc phải trang bị bình dưỡng khí trước khi xuống.
+ Nhốt một con vật vào lồng, buộc dây thả gần sát mặt giếng, nếu con vật bị chết ngạt chứng tỏ không khí dưới đáy giếng thiếu oxygen 
C. Bài tập 
3.1. Tinh số mol nguyên tử hoặc mol phân tử trong những lượng chất sau:
A. 8,428.1022 nguyên tử K. B. 1,505.1024 phân tử SO2
C.7,224.1023 nguyên tử Na. D. 1,204.1024 phân tử K2O.
...
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
...
3.3. Tính khối lượng của 1 mol
A. nguyên tử hydrogen (H).
B. nguyên tử chlorine (Cl).
C. phân tử chlorine Cl2.
...
3.4. Tinh 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 vào 2 mol nước (H2O) .
...
3.5. Lượng chất nào sau đây chứa số mol nhiều nhất?
A. 16 gam O₂ B. 8gam SO₂. C. 16 gam CuSO4 D. 32 gam Fe2O3. 
...
3.6. Hãy tính:
a) Số mol nguyên tử Cl có trong 36,5 gam hydrochloric acid (HCI).
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).
...
3.7. Tìm thể tích ở 25 °C, 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.
...
3.8. Tìm thể tích ở 25 °C, 1 bar của những lượng khí sau:
a) Hỗn hợp gồm 1 mol CO2 và 1 mol 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
...
3.9. Ở điều kiện 25 °C, 1 bar, 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.
...
3.10. Tính tỉ khối đối với không khí của các khí sau: HCI, NH3, C2H6, H2S, NO, NO2
...