Giải KHTN 8 Bài 4 (Cánh diều): Mol và tỉ khối của chất khí

Giải KHTN 8 Bài 4: Mol và tỉ khối của chất khí

Giải KHTN 8 trang 27

Mở đầu trang 27 Bài 4 KHTN 8: Nếu yêu cầu đếm số lượng viên gạch để xây bức tường của lâu đài (hình 4.1) và đếm số lượng hạt cát để xây bức tường của lâu đài bằng cát (hình 4.2), yêu cầu nào có thể thực hiện được? Vì sao?

Với những vật thể có kích thước và khối lượng đáng kể như viên gạch, quả táo, …, người ta dễ dàng xác định số lượng, khối lượng và thể tích của chúng bằng cách đếm, cân, đo, … Nhưng với những hạt có kích thước vô cùng nhỏ bé như nguyên tử, phân tử rất khó có thể cân và đếm được chúng.

Vậy làm thế nào để có thể xác định một cách thuận lợi số nguyên tử, phân tử và khối lượng, thể tích của chúng khi tham gia và tạo thành trong các phản ứng hoá học?

Trả lời:

- Yêu cầu đếm số lượng viên gạch có thể thực hiện được do viên gạch có kích thước cụ thể và đáng kể, có thể dễ dàng xác định được số lượng.

- Để xác định một cách thuận lợi số nguyên tử, phân tử và khối lượng, thể tích của chúng khi tham gia và tạo thành trong các phản ứng hoá học ta dùng khái niệm mol.

I. Khái niệm mol

Câu hỏi 1 trang 27 KHTN 8: Xác định số nguyên tử có trong:

a) 2 mol nguyên tử nhôm (aluminium).

b) 1,5 mol nguyên tử carbon.

Trả lời:

Áp dụng: Mol là lượng chất có chứa 6,022 × 10²³ hạt vi mô (nguyên tử, phân tử, …) của chất đó.

a) Số nguyên tử có trong 2 mol nguyên tử nhôm (aluminium):

2 × 6,022 × 10²³ = 1,2044 × 10²⁴ (nguyên tử).

b) Số nguyên tử có trong 1,5 mol nguyên tử carbon:

1,5 × 6,022 × 10²³ = 9,033 × 10²³ (nguyên tử).

Giải KHTN 8 trang 28

Luyện tập 1 trang 28 KHTN 8: Tính số phân tử nước và số nguyên tử của mỗi nguyên tố có trong 3 mol phân tử nước.

Trả lời:

- 3 mol phân tử nước chứa số phân tử nước là:

3 × 6,022 × 10²³ = 1,8066 × 10²⁴ (phân tử).

- Cứ 1 phân tử nước chứa 2 nguyên tử hydrogen và 1 nguyên tử oxygen.

Vậy 3 mol phân tử nước chứa:

+ Số nguyên tử hydrogen là: 2 × 1,8066 × 10²⁴ = 3,6132 × 10²⁴ (nguyên tử).

+ Số nguyên tử oxygen là: 1 × 1,8066 × 10²⁴ = 1,8066 × 10²⁴ (nguyên tử).

II. Khối lượng mol

Câu hỏi 2 trang 28 KHTN 8: Quan sát hình 4.3, cho biết khối lượng 1 mol nguyên tử đồng và khối lượng 1 mol phân tử sodium chloride.

Trả lời:

- Khối lượng của 1 mol nguyên tử đồng là 64 gam.

- Khối lượng 1 mol phân tử sodium chloride là 58,5 gam.

Câu hỏi 3 trang 28 KHTN 8: Dựa vào bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, cho biết khối lượng mol nguyên tử hydrogen, nitơ (nitrogen) và magnesium.

Trả lời:

Dựa vào bảng tuần hoàn:

- Khối lượng mol nguyên tử hydrogen là: 1,008 gam/ mol.

- Khối lượng mol nguyên tử nitơ (nitrogen) là: 14,01 gam/ mol.

- Khối lượng mol nguyên tử magnesium là: 24,31 gam/ mol.

Luyện tập 2 trang 28 KHTN 8: Tính khối lượng mol phân tử khí oxygen và khí carbon dioxide.

Trả lời:

Áp dụng: Khối lượng mol phân tử của một chất có cùng trị số với khối lượng phân tử chất đó tính theo đơn vị amu.

Vậy:

Khối lượng mol phân tử khí oxygen là: 16 × 2 = 32 (gam/ mol).

Khối lượng mol phân tử khí carbon dioxide là: 12 + 16 × 2 = 44 (gam/ mol).

Tìm hiểu thêm trang 28 KHTN 8: Giải thích vì sao khối lượng mol nguyên tử hay phân tử của một chất có cùng trị số với khối lượng nguyên tử hay phân tử chất đó tính theo đơn vị amu.

Trả lời:

Ta có: 1 amu = 1,6605 × 10^-24 gam.

Với một nguyên tử/ phân tử có khối lượng là M (amu), ta có khối lượng mol nguyên tử/ phân tử đó là: M × 1,6605 × 10^-24 × 6,022 × 10²³ ≈ M (gam/ mol).

Vậy ta có điều cần chứng minh.

III. Chuyển đổi giữa số mol chất và khối lượng

Giải KHTN 8 trang 29

Luyện tập 3 trang 29 KHTN 8: Hoàn thành những thông tin còn thiếu trong bảng sau:

Trả lời:

Áp dụng công thức:

$n=\frac{m}{M}\left(mol\right)\Rightarrow m=n\times M\left(gam\right);M=\frac{m}{n}(g/mol).$

IV. Thể tích mol của chất khí

Câu hỏi 4 trang 29 KHTN 8: Quan sát hình 4.4, cho biết ở điều kiện chuẩn (áp suất 1 bar và nhiệt độ 25 ^oC), thể tích 1 mol khí là bao nhiêu?

Trả lời:

Ở điều kiện chuẩn (áp suất 1 bar và nhiệt độ 25 ^oC), thể tích 1 mol khí là 24,79 lít.

V. Chuyển đổi giữa lượng chất và thể tích chất khí

Giải KHTN 8 trang 30

Luyện tập 4 trang 30 KHTN 8: Hoàn thành những thông tin còn thiếu trong bảng sau:

Trả lời:

Áp dụng các công thức:

$n=\frac{m}{M}\left(mol\right)\Rightarrow m=n\times M\left(gam\right);M=\frac{m}{n}(g/mol).$

$V=n\times \mathrm{24,79}\left(lit\right)\Rightarrow n=\frac{V}{\mathrm{24,79}}\left(mol\right).$

VI. Tỉ khối của chất khí

Câu hỏi 5 trang 30 KHTN 8: Nếu không dùng cân, làm thế nào có thể biết được 24,79 lít khí N₂ nặng hơn 24,79 lít khí H₂ bao nhiêu lần (ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất)?

Trả lời:

Để so sánh khí N₂ nặng hơn khí H₂ bao nhiêu lần (ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất) mà không dùng cân người ta so sánh khối lượng mol của hai khí đó.

Cụ thể: $\frac{M_{N_2}}{M_{H_2}}=\frac{28}{2}=14$. Vậy ở điều kiện chuẩn khí N₂ nặng hơn khí H₂ là 14 lần.

Câu hỏi 6 trang 30 KHTN 8: Làm thế nào để biết khí A nặng hay nhẹ hơn khí B?

Trả lời:

Để so sánh khí A nặng hay nhẹ hơn khí B, người ta so sánh khối lượng của cùng một thể tích khí A và khí B trong dùng điều kiện nhiệt độ và áp suất.

Giải KHTN 8 trang 31

Luyện tập 5 trang 31 KHTN 8: Có ba quả bóng bay giống nhau về kích thước và khối lượng. Lần lượt bơm cùng thể tích mỗi khí H₂, CO₂, O₂ vào từng quả bóng bay trên. Điều gì sẽ xảy ra khi thả ba quả bóng bay đó trong không khí?

Trả lời:

Khi thả ba quả bóng bay vào không khí chỉ có quả bóng bay chứa khí H₂ là bay được lên, còn quả bóng chứa khí O₂ và quả bóng chứa khí CO₂ đều rơi xuống mặt đất. Do khí H₂ nhẹ hơn không khí còn khí O₂ và khí CO₂ đều nặng hơn không khí.

Kiến thức trọng tâm KHTN 8 Bài 4: Mol và tỉ khối của chất khí

I. Khái niệm mol

Mol là lượng chất có chứa 6,022 × 10²³ hạt vi mô (nguyên tử, phân tử, …) của chất đó.

Số 6,022 × 10²³ được gọi là hằng số Avogadro, kí hiệu là N.

Ví dụ:

1 mol nguyên tử copper (Cu) là lượng copper có 6,022 × 10²³ nguyên tử Cu.

1 mol phân tử nước (H₂O) là lượng nước có chứa 6,022 × 10²³ phân tử H₂O.

II. Khối lượng mol

Khối lượng mol (kí hiệu là M) của một chất là khối lượng tính bằng gam của N nguyên tử hoặc phân tử chất đó.

Đơn vị khối lượng mol là gam/mol.

Khối lượng mol nguyên tử hay phân tử của một chất có cùng trị số với khối lượng nguyên tử hay phân tử chất đó tính theo đơn vị amu.

Ví dụ:

+ Khối lượng nguyên tử oxygen là 16 amu, khối lượng mol nguyên tử của oxygen là 16 gam/mol.

+ Khối lượng phân tử nước là 18 amu, khối lượng mol phân tử của nước là 18 gam/mol.

III. Chuyển đổi giữa số mol chất và khối lượng

Nếu đặt n là số mol chất, M là khối lượng mol của chất và m là khối lượng chất, ta có công thức:

$n=\frac{m}{M}\left(mol\right)\Rightarrow m=n\times M\left(gam\right);M=\frac{m}{n}(gam/mol)$

Ví dụ:

Đốt cháy hoàn toàn 6 gam carbon trong khí oxygen. Tính số mol carbon đã bị đốt cháy, biết khối lượng mol của carbon là 12 gam/ mol.

Hướng dẫn giải:

Gọi số mol carbon cần tìm là n mol.

Ta có: 1 mol carbon nặng 12 gam, n mol carbon nặng 6 gam.

Vậy n = $\frac{6}{12}=0,5\left(mol\right)$

IV. Thể tích mol của chất khí

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

Các nhà khoa học đã xác định được: Một mol của bất kì chất khí nào cũng chứa những thể tích bằng nhau khi ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất.

Như vậy, những chất khí khác nhau luôn có thể tích mol bằng nhau (đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) dù khối lượng mol của chúng có thể không bằng nhau.

Thể tích mol của một số khí ở 25^oC, 1 bar

V. Chuyển đổi giữa lượng chất và thể tích khí

Nếu đặt n là số mol chất khí, V là thể tích chất khí ở điều kiện chuẩn thì ta có biểu thức:

V = 24,79 × n (lít) ⇒ $n=\frac{V}{24,79}\left(mol\right)$

VI. Tỉ khối của chất khí

- Để so sánh khí A nặng hay nhẹ hơn khí B, người ta so sánh khối lượng của cùng một thể tích khí A và khí B trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất.

Tỉ khối của khí A so với khí B là tỉ số giữa khối lượng mol của khí A và khối lượng mol của khí B.

Tỉ khối của khí A so với khí B được kí hiệu là dA/B và được tính bằng biểu thức:$d_{A/B}=\frac{M_A}{M_B}$

Tỉ khối của khí A so với khí B cho biết khí A nặng hay nhẹ hơn khí B bao nhiêu lần.

- Để biết khí X nặng hay nhẹ hơn không khí bao nhiêu lần, ta so sánh khối lượng mol của khí X (M_X) với khối lượng của 1 mol không khí.

Khối lượng mol trung bình của không khí xấp xỉ 29 gam/mol.

D_{X/ không khí} = $\frac{M_X}{29}$

Xem thêm lời giải bài tập Khoa học tự nhiên lớp 8 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 5: Tính theo phương trình hóa học

Bài 6: Nồng độ dung dịch

Bài 7: Tốc độ phản ứng và chất xúc tác

Bài tập Chủ đề 1

Bài 8: Acid