Bài học

Khối lượng mol

Em sẽ làm được gì?

Em hiểu khối lượng mol $M$ là khối lượng của 1 mol chất (đơn vị g/mol) và tính được $M$ của một chất bất kì từ công thức hóa học của nó, kể cả công thức có dấu ngoặc.

Cần nhớ trước

Em cần thuộc nguyên tử khối của các nguyên tố (KHTN 7: $H=1$ , $C=12$ , $O=16$ , $Ca=40$ ...) và công thức hóa học của chất (KHTN 7), cùng khái niệm mol đã học ở Chương 1.

Em cần thuộc nguyên tử khối của các nguyên tố (KHTN 7: $H=1$, $C=12$, $O=16$, $Ca=40$...) và công thức hóa học của chất (KHTN 7), cùng khái niệm mol đã học ở Chương 1.

1 mol nguyên tử sắt và 1 mol nguyên tử nhôm có đúng cùng số nguyên tử — cả hai đều chứa $6,022\times10^{23}$ nguyên tử. Nhưng nếu đặt hai mẫu đó lên cân, em sẽ thấy chúng nặng khác nhau hẳn. Vì sao cùng số hạt mà khối lượng lại khác? Vì mỗi nguyên tử sắt nặng hơn mỗi nguyên tử nhôm. Khối lượng của 1 mol một chất được gọi là khối lượng mol của chất đó — đại lượng em sẽ học cách tính trong bài này.

1 mol nguyên tử sắt và 1 mol nguyên tử nhôm có **đúng cùng số nguyên tử** — cả hai đều chứa $6,022\times10^{23}$ nguyên tử. Nhưng nếu đặt hai mẫu đó lên cân, em sẽ thấy chúng **nặng khác nhau hẳn**. Vì sao cùng số hạt mà khối lượng lại khác? Vì mỗi nguyên tử sắt nặng hơn mỗi nguyên tử nhôm. Khối lượng của **1 mol** một chất được gọi là **khối lượng mol** của chất đó — đại lượng em sẽ học cách tính trong bài này.

Khối lượng mol là gì?

Khối lượng mol (kí hiệu $M$ ) là khối lượng của 1 mol chất, có đơn vị g/mol. Điều tiện lợi lớn nhất là: số đo của khối lượng mol (theo g/mol) luôn bằng đúng số đo của nguyên tử khối hoặc phân tử khối của chất đó (vốn đã học ở KHTN 7, không có đơn vị). Ví dụ nguyên tử khối của oxygen là 16 thì khối lượng mol của nguyên tử oxygen là $M = 16$ g/mol — chỉ cần "gắn thêm" đơn vị g/mol vào con số nguyên tử khối/phân tử khối đã biết.

**Khối lượng mol** (kí hiệu $M$) là khối lượng của **1 mol** chất, có đơn vị **g/mol**. Điều tiện lợi lớn nhất là: **số đo của khối lượng mol (theo g/mol) luôn bằng đúng số đo của nguyên tử khối hoặc phân tử khối** của chất đó (vốn đã học ở KHTN 7, không có đơn vị). Ví dụ nguyên tử khối của oxygen là 16 thì khối lượng mol của nguyên tử oxygen là $M = 16$ g/mol — chỉ cần "gắn thêm" đơn vị g/mol vào con số nguyên tử khối/phân tử khối đã biết.

Cách tính khối lượng mol của hợp chất

Với hợp chất, khối lượng mol bằng tổng khối lượng mol của tất cả nguyên tử trong một phân tử, tính theo đúng số lượng ghi trong công thức hóa học. Với công thức có dấu ngoặc như $Ca(OH)_2$ , chỉ số ngoài ngoặc phải nhân với TẤT CẢ nguyên tố bên trong ngoặc — đây là điểm học sinh rất hay quên. Ví dụ $Ca(OH)_2$ có 1 nguyên tử Ca, và 2 nhóm $(OH)$ nghĩa là có $2 \times 1 = 2$ nguyên tử O và $2 \times 1 = 2$ nguyên tử H.

Với hợp chất, khối lượng mol bằng **tổng khối lượng mol của tất cả nguyên tử trong một phân tử**, tính theo đúng số lượng ghi trong công thức hóa học. Với công thức có dấu ngoặc như $Ca(OH)_2$, chỉ số ngoài ngoặc phải **nhân với TẤT CẢ** nguyên tố bên trong ngoặc — đây là điểm học sinh rất hay quên. Ví dụ $Ca(OH)_2$ có 1 nguyên tử Ca, và 2 nhóm $(OH)$ nghĩa là có $2 \times 1 = 2$ nguyên tử O và $2 \times 1 = 2$ nguyên tử H.

Khối lượng mol nguyên tử và khối lượng mol phân tử

Cần phân biệt hai loại khối lượng mol thường gặp: khối lượng mol nguyên tử (ví dụ $M_{Fe} = 56$ g/mol — khối lượng của 1 mol nguyên tử sắt) và khối lượng mol phân tử (ví dụ $M_{O_2} = 32$ g/mol — khối lượng của 1 mol phân tử khí oxygen, gồm 2 nguyên tử O liên kết với nhau). Với đơn chất tồn tại ở dạng phân tử hai nguyên tử như $H_2$ , $O_2$ , $N_2$ , khối lượng mol phân tử luôn gấp đôi khối lượng mol nguyên tử tương ứng. Việc đọc đúng công thức hóa học — biết chất đó tồn tại ở dạng nguyên tử đơn lẻ hay phân tử — là bước đầu tiên bắt buộc trước khi tính khối lượng mol.

Một điểm nữa cần lưu ý: bảng nguyên tử khối mà em đã học ở KHTN 7 (H=1, C=12, N=14, O=16, Na=23, Mg=24, Al=27, S=32, Cl=35,5, Ca=40, Fe=56...) chính là công cụ bắt buộc phải thuộc để tính khối lượng mol nhanh và chính xác. Trong các bài kiểm tra, đề thường cho sẵn bảng nguyên tử khối cần dùng, nhưng việc thuộc lòng những giá trị phổ biến nhất sẽ giúp em tiết kiệm thời gian tra cứu và hạn chế sai sót khi làm bài.

Khối lượng mol còn là chiếc cầu nối trực tiếp giữa hai đơn vị em đã quen dùng ở KHTN 7 (nguyên tử khối, phân tử khối — không đơn vị) và đơn vị cân đo thực tế (gam). Nhờ vậy, một con số lý thuyết trừu tượng như "phân tử khối của $CO_2$ là 44" ngay lập tức trở thành một con số có thể kiểm chứng bằng cân: "1 mol khí $CO_2$ nặng 44 gam". Đây chính là bước ngoặt biến hóa học từ một môn học lý thuyết thành một môn khoa học thực nghiệm, đo đếm được.

Cần phân biệt hai loại khối lượng mol thường gặp: **khối lượng mol nguyên tử** (ví dụ $M_{Fe} = 56$ g/mol — khối lượng của 1 mol nguyên tử sắt) và **khối lượng mol phân tử** (ví dụ $M_{O_2} = 32$ g/mol — khối lượng của 1 mol phân tử khí oxygen, gồm 2 nguyên tử O liên kết với nhau). Với đơn chất tồn tại ở dạng phân tử hai nguyên tử như $H_2$, $O_2$, $N_2$, khối lượng mol phân tử luôn gấp đôi khối lượng mol nguyên tử tương ứng. Việc đọc đúng công thức hóa học — biết chất đó tồn tại ở dạng nguyên tử đơn lẻ hay phân tử — là bước đầu tiên bắt buộc trước khi tính khối lượng mol. Một điểm nữa cần lưu ý: bảng nguyên tử khối mà em đã học ở KHTN 7 (H=1, C=12, N=14, O=16, Na=23, Mg=24, Al=27, S=32, Cl=35,5, Ca=40, Fe=56...) chính là công cụ bắt buộc phải thuộc để tính khối lượng mol nhanh và chính xác. Trong các bài kiểm tra, đề thường cho sẵn bảng nguyên tử khối cần dùng, nhưng việc thuộc lòng những giá trị phổ biến nhất sẽ giúp em tiết kiệm thời gian tra cứu và hạn chế sai sót khi làm bài. Khối lượng mol còn là chiếc cầu nối trực tiếp giữa hai đơn vị em đã quen dùng ở KHTN 7 (nguyên tử khối, phân tử khối — không đơn vị) và đơn vị cân đo thực tế (gam). Nhờ vậy, một con số lý thuyết trừu tượng như "phân tử khối của $CO_2$ là 44" ngay lập tức trở thành một con số có thể kiểm chứng bằng cân: "1 mol khí $CO_2$ nặng 44 gam". Đây chính là bước ngoặt biến hóa học từ một môn học lý thuyết thành một môn khoa học thực nghiệm, đo đếm được.

Khối lượng mol tăng dần từ khí nhẹ

H_2

đến hợp chất nặng

CaCO_3

— phản ánh đúng tổng nguyên tử khối trong từng công thức.Khối lượng mol tăng dần từ khí nhẹ $H_2$ đến hợp chất nặng $CaCO_3$ — phản ánh đúng tổng nguyên tử khối trong từng công thức.

Ví dụ

Ví dụ 1 — Khối lượng mol của nước

1
Tính khối lượng mol của nước, công thức $H_2O$ .
Tính khối lượng mol của nước, công thức $H_2O$.
2
Trong 1 phân tử $H_2O$ có 2 nguyên tử H và 1 nguyên tử O.
Trong 1 phân tử $H_2O$ có 2 nguyên tử H và 1 nguyên tử O.
3
Nguyên tử khối: $H = 1$ , $O = 16$ (theo bảng nguyên tử khối đã học ở KHTN 7).
Nguyên tử khối: $H = 1$, $O = 16$ (theo bảng nguyên tử khối đã học ở KHTN 7).
4
$M_{H_2O} = 2 \times 1 + 1 \times 16 = 2 + 16 = 18$ (g/mol).
$M_{H_2O} = 2 \times 1 + 1 \times 16 = 2 + 16 = 18$ (g/mol).
5
Vậy $M_{H_2O} = 18$ g/mol, nghĩa là 1 mol nước ( $6,022\times10^{23}$ phân tử $H_2O$ ) nặng đúng 18 gam.
Vậy $M_{H_2O} = 18$ g/mol, nghĩa là 1 mol nước ($6,022\times10^{23}$ phân tử $H_2O$) nặng đúng 18 gam.

Ví dụ

Ví dụ 2 — Bài toán có dấu ngoặc: khối lượng mol của một loại phân bón

1
Ammonium sulfate — một loại phân đạm quen thuộc — có công thức $(NH_4)_2SO_4$ . Tính khối lượng mol của hợp chất này. Cho biết nguyên tử khối: $N=14$ , $H=1$ , $S=32$ , $O=16$ .
Ammonium sulfate — một loại phân đạm quen thuộc — có công thức $(NH_4)_2SO_4$. Tính khối lượng mol của hợp chất này. Cho biết nguyên tử khối: $N=14$, $H=1$, $S=32$, $O=16$.
2
Chỉ số 2 ở ngoài ngoặc $(NH_4)_2$ nghĩa là có 2 nhóm $NH_4$ , mỗi nhóm gồm 1 N và 4 H. Vậy tổng cộng có $2 \times 1 = 2$ nguyên tử N và $2 \times 4 = 8$ nguyên tử H, cộng thêm 1 nguyên tử S và 4 nguyên tử O ngoài ngoặc.
Chỉ số 2 ở ngoài ngoặc $(NH_4)_2$ nghĩa là có **2 nhóm** $NH_4$, mỗi nhóm gồm 1 N và 4 H. Vậy tổng cộng có $2 \times 1 = 2$ nguyên tử N và $2 \times 4 = 8$ nguyên tử H, cộng thêm 1 nguyên tử S và 4 nguyên tử O ngoài ngoặc.
3
Khối lượng của phần $(NH_4)_2$ : $2 \times (14 + 4 \times 1) = 2 \times 18 = 36$ .
Khối lượng của phần $(NH_4)_2$: $2 \times (14 + 4 \times 1) = 2 \times 18 = 36$.
4
Khối lượng của phần $SO_4$ : $32 + 4 \times 16 = 32 + 64 = 96$ .
Khối lượng của phần $SO_4$: $32 + 4 \times 16 = 32 + 64 = 96$.
5
$M_{(NH_4)_2SO_4} = 36 + 96 = 132$ (g/mol).
$M_{(NH_4)_2SO_4} = 36 + 96 = 132$ (g/mol).
6
Vậy khối lượng mol của ammonium sulfate là 132 g/mol. Bài toán này cho thấy: với công thức có ngoặc, phải nhân chỉ số ngoài ngoặc cho MỌI nguyên tố bên trong trước khi cộng tổng.
7
Có thể kiểm tra bằng cách đếm lại tổng số nguyên tử: $(NH_4)_2SO_4$ có $2+8+1+4=15$ nguyên tử, và tổng khối lượng $2\times14+8\times1+32+4\times16 = 28+8+32+64=132$ — khớp với kết quả trên, xác nhận phép tính chính xác.
Có thể kiểm tra bằng cách đếm lại tổng số nguyên tử: $(NH_4)_2SO_4$ có $2+8+1+4=15$ nguyên tử, và tổng khối lượng $2\times14+8\times1+32+4\times16 = 28+8+32+64=132$ — khớp với kết quả trên, xác nhận phép tính chính xác.

Lỗi thường gặp

Với công thức có dấu ngoặc như $(NH_4)_2SO_4$ hay $Ca(OH)_2$ , học sinh hay quên nhân chỉ số ngoài ngoặc cho tất cả nguyên tố trong ngoặc — ví dụ chỉ nhân cho N mà quên nhân cho H. Luôn viết rõ số nguyên tử của TỪNG nguyên tố trước khi tra khối lượng và cộng.

Với công thức có dấu ngoặc như $(NH_4)_2SO_4$ hay $Ca(OH)_2$, học sinh hay quên nhân chỉ số ngoài ngoặc cho **tất cả** nguyên tố trong ngoặc — ví dụ chỉ nhân cho N mà quên nhân cho H. Luôn viết rõ số nguyên tử của TỪNG nguyên tố trước khi tra khối lượng và cộng.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Khối lượng mol $M$ (g/mol) = tổng khối lượng mol của tất cả nguyên tử trong công thức = khối lượng của 1 mol chất đó. Với công thức có ngoặc, nhân chỉ số ngoài ngoặc cho MỌI nguyên tố bên trong trước khi cộng. Ví dụ: $M_{H_2O}=18$ , $M_{CO_2}=44$ , $M_{CaCO_3}=100$ , $M_{(NH_4)_2SO_4}=132$ .

Khối lượng mol $M$ (g/mol) = tổng khối lượng mol của tất cả nguyên tử trong công thức = khối lượng của 1 mol chất đó. Với công thức có ngoặc, nhân chỉ số ngoài ngoặc cho MỌI nguyên tố bên trong trước khi cộng. Ví dụ: $M_{H_2O}=18$, $M_{CO_2}=44$, $M_{CaCO_3}=100$, $M_{(NH_4)_2SO_4}=132$.

Có khối lượng mol rồi, ta có thể đổi qua lại giữa khối lượng (gam) và số mol — kĩ năng tính toán quan trọng và dùng thường xuyên nhất của toàn bộ khóa học này.