Bài học

Bài toán khối lượng → khối lượng

Em sẽ làm được gì?

Sau bài học, em tính được khối lượng một chất khi biết khối lượng một chất khác trong cùng phản ứng, bằng đủ 4 bước.

Cần nhớ trước

Quy trình 4 bước (bài trước); $n = m/M$ và $m = n \times M$ (Khóa 4 — Mol và tính toán hóa học).

Người nông dân nung đá vôi trong lò để lấy vôi sống bón ruộng và khử chua đất. Câu hỏi rất thực tế đặt ra: nung một khối lượng đá vôi nhất định thì thu được bao nhiêu vôi sống? Không ai nung thử rồi cân — người ta tính trước bằng phương trình hóa học. Đây chính là dạng bài khối lượng → khối lượng, dạng hay gặp nhất trong các đề kiểm tra và đề thi Hóa học 8.

Người nông dân nung đá vôi trong lò để lấy vôi sống bón ruộng và khử chua đất. Câu hỏi rất thực tế đặt ra: **nung một khối lượng đá vôi nhất định thì thu được bao nhiêu vôi sống?** Không ai nung thử rồi cân — người ta tính trước bằng phương trình hóa học. Đây chính là dạng bài **khối lượng → khối lượng**, dạng hay gặp nhất trong các đề kiểm tra và đề thi Hóa học 8.

Sơ đồ của dạng khối lượng → khối lượng

Đề cho khối lượng chất $A$ , hỏi khối lượng chất $B$ . Đường đi luôn là:

$m_A \xrightarrow{\;\div M_A\;} n_A \xrightarrow{\;\text{tỉ lệ mol}\;} n_B \xrightarrow{\;\times M_B\;} m_B$

Hai đầu của sơ đồ là gam, nhưng ở giữa luôn đi qua mol. Nhiều học sinh muốn "đi tắt" bằng cách nhân thẳng khối lượng $A$ với tỉ lệ hệ số — điều này chỉ đúng một cách tình cờ khi hai chất có cùng khối lượng mol, còn lại đều sai. Vì vậy dù đề chỉ hỏi khối lượng, bước 2 và bước 3 (đổi mol, dùng tỉ lệ mol) không bao giờ được bỏ qua.

Đề cho khối lượng chất $A$, hỏi khối lượng chất $B$. Đường đi luôn là: $$m_A \xrightarrow{\;\div M_A\;} n_A \xrightarrow{\;\text{tỉ lệ mol}\;} n_B \xrightarrow{\;\times M_B\;} m_B$$ Hai đầu của sơ đồ là gam, nhưng ở giữa **luôn đi qua mol**. Nhiều học sinh muốn "đi tắt" bằng cách nhân thẳng khối lượng $A$ với tỉ lệ hệ số — điều này chỉ đúng một cách tình cờ khi hai chất có cùng khối lượng mol, còn lại đều sai. Vì vậy dù đề chỉ hỏi khối lượng, bước 2 và bước 3 (đổi mol, dùng tỉ lệ mol) không bao giờ được bỏ qua.

Khối lượng → mol → (tỉ lệ) → mol → khối lượng. Luôn đi vòng qua số mol, không đi tắt.

Ví dụ

Ví dụ 1 — Nung đá vôi lấy vôi sống

1
Nung 50 g đá vôi $CaCO_3$ thì phân hủy hết. Tính khối lượng vôi sống $CaO$ thu được. ( $M_{CaCO_3}=100$ , $M_{CaO}=56$ )
Nung 50 g đá vôi $CaCO_3$ thì phân hủy hết. Tính khối lượng vôi sống $CaO$ thu được. ($M_{CaCO_3}=100$, $M_{CaO}=56$)
2
$CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2$ (đã cân bằng, tỉ lệ $1:1:1$ ).
$CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2$ (đã cân bằng, tỉ lệ $1:1:1$).
3
$n_{CaCO_3} = \dfrac{50}{100} = 0,5$ mol.
$n_{CaCO_3} = \dfrac{50}{100} = 0,5$ mol.
4
$CaCO_3 : CaO = 1 : 1 \Rightarrow n_{CaO} = 0,5$ mol.
$CaCO_3 : CaO = 1 : 1 \Rightarrow n_{CaO} = 0,5$ mol.
5
$m_{CaO} = n \times M = 0,5 \times 56 = 28$ g.
$m_{CaO} = n \times M = 0,5 \times 56 = 28$ g.
6
Nung 50 g đá vôi thu được 28 g vôi sống — không phải 50 g, dù tỉ lệ hệ số là $1:1$ .
Nung 50 g đá vôi thu được 28 g vôi sống — không phải 50 g, dù tỉ lệ hệ số là $1:1$.

Dạng khối lượng → khối lượng còn xuất hiện trong công nghiệp luyện kim. Trong lò cao, quặng sắt chứa $Fe_2O_3$ được khử bởi khí carbon monoxide để lấy sắt. Ví dụ sau tính đồng thời khối lượng sản phẩm chính (sắt) và khối lượng khí thải phụ sinh ra — một dạng hỏi hai chất rất hay gặp trong đề kiểm tra tổng hợp.

Ví dụ

Ví dụ 2 — Luyện kim: khử quặng sắt trong lò cao

1
Một lò cao khử 160 g $Fe_2O_3$ tinh khiết bằng khí $CO$ dư theo PTHH $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t^\circ} 2Fe + 3CO_2$ . Tính khối lượng sắt $Fe$ thu được và khối lượng khí $CO_2$ thải ra. ( $M_{Fe_2O_3}=160$ , $M_{Fe}=56$ , $M_{CO_2}=44$ )
Một lò cao khử 160 g $Fe_2O_3$ tinh khiết bằng khí $CO$ dư theo PTHH $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t^\circ} 2Fe + 3CO_2$. Tính khối lượng sắt $Fe$ thu được và khối lượng khí $CO_2$ thải ra. ($M_{Fe_2O_3}=160$, $M_{Fe}=56$, $M_{CO_2}=44$)
2
$Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t^\circ} 2Fe + 3CO_2$ (đã cân bằng, tỉ lệ $1:3:2:3$ ).
$Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t^\circ} 2Fe + 3CO_2$ (đã cân bằng, tỉ lệ $1:3:2:3$).
3
$n_{Fe_2O_3} = \dfrac{160}{160} = 1$ mol.
$n_{Fe_2O_3} = \dfrac{160}{160} = 1$ mol.
4
$Fe_2O_3 : Fe = 1 : 2 \Rightarrow n_{Fe} = 1 \times 2 = 2$ mol.
$Fe_2O_3 : Fe = 1 : 2 \Rightarrow n_{Fe} = 1 \times 2 = 2$ mol.
5
$m_{Fe} = 2 \times 56 = 112$ g.
$m_{Fe} = 2 \times 56 = 112$ g.
6
$Fe_2O_3 : CO_2 = 1 : 3 \Rightarrow n_{CO_2} = 1 \times 3 = 3$ mol.
$Fe_2O_3 : CO_2 = 1 : 3 \Rightarrow n_{CO_2} = 1 \times 3 = 3$ mol.
7
$m_{CO_2} = 3 \times 44 = 132$ g.
$m_{CO_2} = 3 \times 44 = 132$ g.
8
160 g $Fe_2O_3$ tạo ra 112 g sắt và thải ra 132 g khí $CO_2$ — đây cũng là lý do luyện kim luôn đi kèm phát thải $CO_2$ ra môi trường.
160 g $Fe_2O_3$ tạo ra 112 g sắt và thải ra 132 g khí $CO_2$ — đây cũng là lý do luyện kim luôn đi kèm phát thải $CO_2$ ra môi trường.

Không phải phản ứng nào cũng có tỉ lệ $1:1$ giữa hai chất cần tính. Ví dụ cuối cùng dưới đây dùng một phản ứng có tỉ lệ $2:1$ , để em quen với việc tỉ lệ mol không phải lúc nào cũng là số 1, và luôn phải đọc đúng hệ số trước khi tính.

Không phải phản ứng nào cũng có tỉ lệ $1:1$ giữa hai chất cần tính. Ví dụ cuối cùng dưới đây dùng một phản ứng có tỉ lệ $2:1$, để em quen với việc tỉ lệ mol không phải lúc nào cũng là số 1, và luôn phải đọc đúng hệ số trước khi tính.

Ví dụ

Ví dụ 3 — Tỉ lệ không phải 1:1: đốt nhôm trong oxygen

1
Đốt 5,4 g nhôm $Al$ trong khí oxygen dư. Tính khối lượng $Al_2O_3$ tạo thành. ( $M_{Al}=27$ , $M_{Al_2O_3}=102$ )
Đốt 5,4 g nhôm $Al$ trong khí oxygen dư. Tính khối lượng $Al_2O_3$ tạo thành. ($M_{Al}=27$, $M_{Al_2O_3}=102$)
2
$4Al + 3O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2Al_2O_3$ (đã cân bằng, tỉ lệ $Al:Al_2O_3 = 4:2 = 2:1$ ).
$4Al + 3O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2Al_2O_3$ (đã cân bằng, tỉ lệ $Al:Al_2O_3 = 4:2 = 2:1$).
3
$n_{Al} = \dfrac{5,4}{27} = 0,2$ mol.
$n_{Al} = \dfrac{5,4}{27} = 0,2$ mol.
4
$Al : Al_2O_3 = 2 : 1 \Rightarrow n_{Al_2O_3} = \dfrac{0,2}{2} = 0,1$ mol.
$Al : Al_2O_3 = 2 : 1 \Rightarrow n_{Al_2O_3} = \dfrac{0,2}{2} = 0,1$ mol.
5
$m_{Al_2O_3} = 0,1 \times 102 = 10,2$ g.
$m_{Al_2O_3} = 0,1 \times 102 = 10,2$ g.
6
Đốt 5,4 g nhôm thu được 10,2 g nhôm oxide — vì tỉ lệ $2:1$ , số mol $Al_2O_3$ chỉ bằng một nửa số mol $Al$ , khác hẳn các ví dụ tỉ lệ $1:1$ ở trên.
Đốt 5,4 g nhôm thu được 10,2 g nhôm oxide — vì tỉ lệ $2:1$, số mol $Al_2O_3$ chỉ bằng một nửa số mol $Al$, khác hẳn các ví dụ tỉ lệ $1:1$ ở trên.

Ba ví dụ trên cùng đi theo một con đường duy nhất: khối lượng → mol → tỉ lệ → mol → khối lượng. Điều khác nhau chỉ là tỉ lệ hệ số (1:1 ở đá vôi, 1:3:2:3 ở lò cao, 2:1 ở nhôm cháy trong oxygen) và khối lượng mol riêng của từng chất. Vì vậy, việc đầu tiên khi làm bài luôn là đọc kỹ hệ số đã cân bằng — tuyệt đối đừng mặc định mọi phản ứng đều có tỉ lệ 1:1 như ví dụ đầu tiên, vì thói quen đó là nguồn gốc của rất nhiều lỗi sai đáng tiếc khi đề kiểm tra đổi sang một phản ứng có tỉ lệ khác.

Ba ví dụ trên cùng đi theo một con đường duy nhất: khối lượng → mol → tỉ lệ → mol → khối lượng. Điều khác nhau chỉ là tỉ lệ hệ số (1:1 ở đá vôi, 1:3:2:3 ở lò cao, 2:1 ở nhôm cháy trong oxygen) và khối lượng mol riêng của từng chất. Vì vậy, việc đầu tiên khi làm bài luôn là **đọc kỹ hệ số đã cân bằng** — tuyệt đối đừng mặc định mọi phản ứng đều có tỉ lệ 1:1 như ví dụ đầu tiên, vì thói quen đó là nguồn gốc của rất nhiều lỗi sai đáng tiếc khi đề kiểm tra đổi sang một phản ứng có tỉ lệ khác.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Lỗi thường gặp

Lỗi phổ biến: lấy thẳng $50 \text{ g} \rightarrow 50 \text{ g}$ vì "tỉ lệ 1:1". Tỉ lệ 1:1 là số mol bằng nhau, không phải khối lượng bằng nhau. $CaCO_3$ ( $M=100$ ) và $CaO$ ( $M=56$ ) có khối lượng mol khác nhau, nên 0,5 mol mỗi chất nặng khác nhau hẳn.

Lỗi phổ biến: lấy thẳng $50 \text{ g} \rightarrow 50 \text{ g}$ vì "tỉ lệ 1:1". Tỉ lệ 1:1 là **số mol bằng nhau**, không phải khối lượng bằng nhau. $CaCO_3$ ($M=100$) và $CaO$ ($M=56$) có khối lượng mol khác nhau, nên 0,5 mol mỗi chất nặng khác nhau hẳn.

Ghi nhớ

Tóm tắt: $m_A \to n_A \to$ (tỉ lệ) $\to n_B \to m_B$ . Đổi sang mol trước, dùng tỉ lệ mol theo hệ số, rồi mới đổi về gam. Một PTHH có thể hỏi nhiều chất — lặp lại bước 3–4 cho từng chất.

**Tóm tắt:** $m_A \to n_A \to$ (tỉ lệ) $\to n_B \to m_B$. Đổi sang mol trước, dùng tỉ lệ mol theo hệ số, rồi mới đổi về gam. Một PTHH có thể hỏi nhiều chất — lặp lại bước 3–4 cho từng chất.

Bắc cầu sang bài sau: Rất nhiều phản ứng sinh ra hoặc dùng chất khí. Bài tiếp theo nối quy trình này với thể tích khí ở điều kiện chuẩn.