Công thức tính thể tích chất khí ở đktc

Trong chương trình Khoa học Tự nhiên lớp 8, học sinh được làm quen với khái niệm mol và cách tính thể tích chất khí ở điều kiện tiêu chuẩn. Việc hiểu rõ công thức và cách áp dụng sẽ giúp học sinh giải quyết các bài toán liên quan đến chất khí một cách hiệu quả.

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. 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.

III. Điều kiện chuẩn (ĐKC) là gì?

 Ở điều kiện chuẩn (áp suất 1 bar và nhiệt độ 25 ^o C), thể tích của 1 mol khí bất kì là: 24,79 lít. 

IV. Công thức tính thể tích chất khí ở ĐKC

Đặt n là số mol chất khí,

V là thể tích chất khí ở điều kiện chuẩn

Ta có biểu thức:

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

V. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Tính thể tích của 2 mol khí O₂ ở điều kiện chuẩn.

Trả lời

Áp dụng công thức:

\(V = n \times 24,79 = 2 \times 24,79 = 49,58 \, (L)\)

Ví dụ 2: Một hỗn hợp khí gồm 1 mol CO₂ và 1 mol N₂. Tính thể tích của hỗn hợp khí ở ĐKC.

Trả lời

Tổng số mol khí: 

n = 1 + 1 = 2 ( mol)

\(V = n \times 24,79 = 2 \times 24,79 = 49,58 \, (L)\)

Ví dụ 3: 

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.

Trả lời

a) V_CH4 = 24,79.1,5 = 37,185 (L)

b) Số mol N₂ là: n_N2 = 42/28 = 1,5 mol

V_N2 = 24,79.1,5 = 37,185 (L)

c) Số mol H₂ là: \(n_{H_{2} } = \frac{3,01.10^{22} }{6,022.10^{23}} =0,05mol\)

VI. Bài tập luyện tập

Câu 1. Tính thể tích của 3 mol khí N₂ ở ĐKTC.

Câu 2: Một bình chứa 74,37 lít khí CO₂ ở ĐKTC. Tính số mol khí CO₂ trong bình.

Câu 3: Một hỗn hợp khí gồm 0,5 mol O₂ và 1,5 mol H₂. Tính thể tích của hỗn hợp khí ở ĐKTC.

Câu 4. Cho kim loại Mg phản ứng với dung dịch HCl thu được dung dịch MgCl₂ và khí H₂.

Giả sử cho Mg phản ứng vừa đủ với dung dịch HCl, thu được 3,72 lít khí H₂ (đkc).

a) Lập phương trình hoá học của phản ứng trên.

b) Tính khối lượng khí hydrogen thu được ở trên.

Câu 5.  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.