Tỉ khối hơi là gì? Công thức tỉ khối của chất khí

Tỉ khối hơi là gì? Công thức tỉ khối của chất khí được VnDoc biên soạn giúp bạn đọc hiểu được khái niệm tỉ khối chất khí cũng như công thức tính tỉ khối hơi nằm trong chương trình Khoa học tự nhiên 8 Bài Mol và tỉ khối chất khí.

I. Tỉ khối hơi của chất khí là gì?

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 (M_A) và khối lượng mol của khí B (M_B). Tỉ số này được gọi là tỉ khối của khí A đối với khí B.

II. Công thức tỉ khối của chất khí

1. Tỉ khối của chất khí A với chất khí B

Để biết khí A nặng hay nhẹ hơn khí B bằng bao nhiêu lần, ta so sánh khối lượng mol của khí A (M_A) với khối lượng mol của khí B (M_B):

Tỉ khối của chất khí A so với chất khí B được tính theo công thức:

\({d_{A/B}} = \frac{{{M_A}}}{{{M_B}}}\)                     (1)

Từ công thức (1) ta có thể rút ra một số hệ quả:

\({M_A} = {d_{A/B}}.{M_B} (g/mol)\) (2)

\({M_B} = \frac{{{M_A}}}{{{d_{A/B}}}}\)                     (3)

Trong đó:

+ d_A/B là tỉ khối của chất A so với chất B.

+ M_A, M_B lần lượt là khối lượng mol của các chất A, B.

Lưu ý: Tỉ khối của hai chất khí cho biết khí này nặng (nhẹ) hơn khí kia bao nhiêu lần.

\(d_{Cl_2/O_2}=\frac{M_{Cl_2}}{M_{O_2}}=\frac{71}{32}=2,219\)

Vậy khí Cl₂ nặng hơn oxygen là 2,219 lần

2. Tỉ khối hơi so với không khí

Để biết khí A nặng hay nhẹ hơn không khí bằng bao nhiêu lần, ta so sánh khối lượng mol của khí A (M_A) với khối lượng “mol không khí” là 29 g/mol.

Tỉ khối của chất khí so với không khí được tính theo công thức sau:

\({d_{A/kk}} = \frac{{{M_A}}}{{{M_{kk}}}}.\frac{{{M_A}}}{{29}}\)                                                                                                (4)

Trong đó:

+ d_A/kk là tỉ khối của chất khí A so với không khí.

+ M_A là khối lượng mol của chất khí A, M_kk là “ khối lượng mol trung bình” của không khí

+ Khối lượng mol trung bình của không khí được tính theo công thức:

\(\begin{array}{l} \overline {{M_{kk}}} = \frac{{\% {N_2}.{M_{{N_2}}} + \% {O_2}.{M_{{O_2}}}}}{{100\% }}\\ \overline {{M_{kk}}} = \frac{{80\% .28 + 20\% .32}}{{100\% }} = 29(g/mol) \end{array}\)                                                                                                                  (5)

Từ công thức số (4) ta có thể rút ra hệ quả sau:

M_A = d_A/kk.29 (g/mol)             (6)

\(d_{CO_2/kk}=\frac{M_{CO_2}}{M_{kk}}=\frac{44}{29}\simeq1,52\)

Vậy khí CO₂ nặng hơn không khí 1,52 lần

Lưu ý: Tỉ khối chất khí so với không khí cho biết chất khí này nặng (nhẹ) hơn không khí bao nhiêu lần.

3. Công thức tính khối lượng mol trung bình ( \(\overline {{M_{hh}}}\)) của một hỗn hợp khí

\(\overline {{M_{hh}}} = \frac{{{m_A} + {m_B}}}{{a + b}} = \frac{{a.{M_A} + b.{M_B}}}{{a + b}}\)

Trong đó:

m_A; m_B: khối lượng của 2 khí A, B

a, b: Số mol của 2 khí A, B.

M_A, M_B: Khối lượng mol của 2 khí A, B.

Lưu ý: Trong cùng điều kiện về nhiệt độ, áp suất, tỉ lệ về thể tích bằng tỉ lệ về số mol => Trong công thức trên, giá trị mol còn được thay bằng thể tích chất khí, phần trăm chất khí trong hỗn hợp.

III. Bài tập vận dụng liên quan 

Câu 1. Hỗn hợp Z gồm 0,05 mol CO₂ và 0,25 mol SO₃

a) Tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp Z.

b) Tính tỉ khối của hỗn hợp Z so với khí N₂O

Câu 2. Cho những chất khí sau: O₂, N₂, N₂O₅, C₂H₄. Hãy cho biết

a) Những khí nào nặng hay nhẹ hơn không khí và nặng hay nhẹ hơn không khí bao nhiêu lần?

b) Khí O₂ nặng hay nhẹ hơn khí hidro bao nhiêu lần.

Câu 3. Cho hỗn hợp khí X gồm 11 gam khí CO₂, 6,4 gam khí SO₂ và 7,7 gam khí N₂O. Hãy xác định tỉ khối của hỗn hợp X so với khí O₂

Câu 4. Khí A có dạng công thức phân tử là RO₂, tỉ khối khí A so với H₂ là 3₂. Tìm công thức phân tử của khí A.

Câu 5. Hỗn hợp X gồm ozone và oxygen có tỉ khối đối với hiđro bằng 18. Tính thành phần theo thể tích của hỗn hợp không khí.

III. Đáp án - Hướng dẫn giải bài tập

Câu 1.

a) Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp X bằng:

\(\overline{M_{hh}}=\frac{n_{CO2}.M_{CO_2}+n_{SO_3}.M_{SO_3}}{n_{CO_2}+n_{SO_3}}=\frac{0,05.44+0,25.80}{0,05+0,25}=74(gam/mol)\)

b) Tỉ khối của hỗn hợp X so với N₂O bằng:

\(d_{Z/N_2O}=\frac{\overline{Mz}}{M_{N_2O}}=\frac{74}{44}\approx1,68\)

Câu 2. 

Áp dụng công thức:

\({d_{A/kk}} = \frac{{{M_A}}}{{{M_{kk}}}}.\frac{{{M_A}}}{{29}}\)

- Tỉ khối của khí O₂ so với không khí là:

\(d_{O_2/kk}=\frac{M_{O_2}}{M_{kk}}=\frac{32}{29}\approx1,10\)

=> Khí O₂ nặng hơn không khí 1,10 lần

- Tỉ khối của khí N₂ so với không khí là:

\(d_{N_2/kk}=\frac{M_{N_2}}{M_{kk}}=\frac{2.14}{29}\approx0,966\)

Khí N₂ nhẹ hơn không khí 0,966 lần

- Tỉ khối của khí N₂O₅ so với không khí là:

\(d_{N_2O_5/kk}=\frac{M_{N_2O_5}}{M_{kk}}=\frac{105}{29}\approx3,72\)

Khí N₂O₅ nặng hơn không khí 3,72 lần

- Tỉ khối của khí C₂H₄ so với không khí là:

\(d_{C_2H_4/kk}=\frac{M_{C_2H_4}}{M_{kk}}=\frac{28}{29}\approx0,966\)

Khí C₂H₄ nhẹ hơn không khí 0,966 lần

Câu 3.

\(n_{CO_2}=\frac{m_{CO_2}}{M_{CO_2}}=\frac{11}{44}=0,25(mol)\)

\(n_{SO_2}=\frac{m_{SO_2}}{M_{SO_2}}=\frac{6,4}{64}=0,1(mol)\)

\(n_{N_2O}=\frac{m_{N_2O}}{M_{N_2O}}=\frac{7,7}{44}=0,175(mol)\)

Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp X:

\(\overline{M_X}=\frac{m_{SO_2}+m_{CO_2}+m_{N_2O}}{n_{SO_2}+n_{CO_2}+n_{N_2O}}=\frac{6,4+11+7,7}{0,1+0,25+0,175}=47,81(gam/mol)\)

Tỉ khối của hỗn hợp X so với khí O₂ là:

\(d_{X/O_2}=\frac{\overline{M_X}}{M_{O_2}}=\frac{47,81}{32}=1,49\)

Câu 4. 

Theo đầu bài ta có: tỉ khối khí A so với H₂ là 32 

d_S/H2 = M_A/M_H2 => M_A = dA/H₂.M_H2 = 32.2 = 64 

Tỉ khối khí A so với H₂ là 32

A có công thức phân tử dạng RO₂ suy ra M = M_R + 2.M_O = 64

=> M_R = 64 – 2.16 = 32 vậy R là nguyên tố S

Công thức phân tử của khí A là SO₂

Câu 5.

Gọi n_O2 = a, n_O3 = b

Mà d_(X/H2) = 18

⇒ M_X/2=18

⇒32a + 48b = 36

⇒4a = 12b

⇒a = 3b

⇒ %V_O2 = a/(a + b) = 3b/(3b + b).100 = 75%

⇒ %V_O3 = 100 – 75 = 25%

IV. Bài tập vận dụng

Bài 1: Tỉ khối hỗn hợp chứa 7 gam khí ethylene (C₂H₄) và 4 gam khí methane (CH₄) so với không khí là bao nhiêu?

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết 

Số mol của CH₄ là: n_CH4= 4/16 = 0,25 mol

Số mol của C₂H₄ là: nC₂H₄ = 7/28 = 0,25 mol

=> khối lượng trung bình của hỗn hợp khí là:

M= (n_CH4.M_CH4 + n_C2H4.M_C2H4)/(n_CH4 + n_C2H4)

= (m_CH4 + m_C2H4)/(n_CH4 + n_C2H4) = (4 + 7)/(0,25 + 0,25) = 22

=> Tỉ khối của hỗn hợp so với không khí là: d_hh/kk = M/M_kk= 22/29

Bài 2. Một hỗn hợp X gồm O₂ và H₂ (điều kiện không có phản ứng xảy ra), hỗn hợp có tỉ khối đối với không khí là 0,3276. Tính phần trăm theo số mol của H₂ trong hỗn hợp.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết 

Gọi số mol của H₂ và O₂ trong hỗn hợp lần lượt là x và y mol

Tỉ khối của X so với không khí :

d_X/kk =M_X/29 => M_X = 29.0,3276 = 9,5

Công thức tính khối lượng trung bình của hỗn hợp X là

M_X = (n_H2.M_H2 + n_O2.M_O2)/(n_H2 + n_O2) = (2x + 32y)/(x + y) = 9,5

=> 2x + 32y = 9,5x + 9,5y => 7,5x = 22,5 => x = 3y

=> Phần trăm số mol khí H₂ là:

%n_H2 =n_H2/(n_H2 + n_O2) .100% = 3y/(3y + y).100% = 75%

V. Bài tập tự luyện 

Bài 1. Tính tỉ khối hỗn hợp có chứa khí N₂ và khí O₃ có tỉ lệ tương ứng là 1 : 2 so với không khí.

Bài 2. Khí A có dạng công thức phân tử là RO₂, tỉ khối khí A so với H₂ là 32. Tìm công thức phân tử của khí A.

Bài 3. Hỗn hợp khí X gồm: NO, N_xO, CH₄. Trong đó NO chiếm 30% về thể tích, N_xO chiếm 30% còn lại là CH₄. Trong hỗn hợp CH₄ chiếm 22,377% về khối lượng.

a. Xác định công thức hoá học của N_xO

b.Tính tỷ khối của X so với không khí.

Bài 4.  Hỗn hợp khí gồm 12,395 lít khí N₂ và 37,185 lít khí O₂ ở đkc.

a) Tính khối lượng của hỗn hợp khí.

b) Tính phần trăm theo khối lượng của mỗi khí trong hỗn hợp.

c) Hỗn hợp khí này nặng hay nhẹ hơn không khí.

Bài 5. Cho CO₂, H₂O, N₂, H₂, SO₂, N₂O, CH₄, NH₃. Khí có thể thu được khi để đứng bình là.

Để xem chi tiết nội dung tài liệu, mời các bạn ấn vào file TẢI VỀ bên dưới