Công thức tính nồng độ mol kèm ví dụ minh họa chi tiết

Công thức tính nồng độ mol là một công thức cơ bản nhưng rất quan trọng trong hóa học, mô tả số mol chất tan trong một lít dung dịch. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu ý nghĩa, cách tính và ứng dụng của nồng độ mol qua các ví dụ cụ thể.

Công thức tính nồng độ mol

Nồng độ mol là một đại lượng hóa học quan trọng dùng để biểu thị lượng chất tan có trong một đơn vị thể tích dung dịch. Nói cách khác, nó cho biết có bao nhiêu mol chất tan hòa tan trong 1 lít dung dịch. Nồng độ mol thường được ký hiệu là CM và có đơn vị là mol/L (mol trên lít).

Công thức tính nồng độ mol tổng quát

Nồng độ mol (Cm) được tính bằng tỉ số giữa số mol chất tan (n) và thể tích dung dịch (V) tính bằng lít:

CM = n/V

Trong đó:

• CM: Nồng độ mol (mol/L)
• n: Số mol chất tan (mol)
• V: Thể tích dung dịch (lít)

Ví dụ:

Muốn pha 500ml dung dịch NaCl 0,2M, ta cần cân lấy:

Số mol NaCl = CM x V = 0,2 mol/L x 0,5 L = 0,1 mol

Khối lượng NaCl = n x M = 0,1 mol x 58,5 g/mol = 5,85 g

Sau đó, ta hòa tan 5,85g NaCl vào nước cất và thêm nước vừa đủ đến vạch 500ml.

Công thức tính nồng độ mol từ khối lượng và thể tích

Nếu biết khối lượng (m) và thể tích (V) của chất tan, ta có thể áp dụng công thức CM sau:

Cm = (m/M)/V = m/(M*V)

Trong đó:

M: Khối lượng mol của chất tan (g/mol)

Công thức tính nồng độ mol từ nồng độ phần trăm và khối lượng riêng:

Khi biết nồng độ phần trăm (C%) và khối lượng riêng (D) của dung dịch, ta có thể sử dụng công thức tính nồng độ mol sau:

Cm = (10DC%)/M

Công thức tính số mol

Số mol (n) là một đại lượng quan trọng khác trong hóa học. Nó cho biết số hạt vi mô (nguyên tử, phân tử) có trong một lượng chất. Để tính số mol, ta có thể sử dụng các công thức sau:

• Từ khối lượng và khối lượng mol: n = m/M
• Từ thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn: n = V/22.4 (đối với khí ở điều kiện tiêu chuẩn)
• Từ thể tích khí ở điều kiện bất kỳ: n = (PV)/(RT) (áp dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng)

Lưu ý:

• Các công thức trên chỉ áp dụng cho dung dịch loãng.
• Đơn vị của các đại lượng phải được quy đổi về cùng một hệ thống đơn vị trước khi tính toán.

Một số ví dụ minh họa áp dụng công thức tính nồng độ mol

Để hiểu rõ hơn và nhớ công thức nồng độ mol lâu hơn, chúng ta cùng đi vào một số ví dụ minh họa sau đây

Ví dụ 1: Hòa tan 58,5 gam NaCl vào nước để thu được 500 ml dung dịch. Tính nồng độ mol của dung dịch NaCl

Hướng dẫn giải:

Bước 1: Tính số mol NaCl: n(NaCl) = m/M = 58,5/58,5 = 1 mol.

Bước 2: Tính nồng độ mol: CM = n/V = 1/0,5 = 2 mol/l.

Kết luận: Nồng độ mol của dung dịch NaCl là 2 mol/l.

Ví dụ 2: Có 200 ml dung dịch H2SO4 2M. Tính khối lượng H2SO4 có trong dung dịch.

Hướng dẫn giải:

Bước 1: Tính số mol H2SO4: n(H2SO4) = CM.V = 2.0,2 = 0,4 mol.

Bước 2: Tính khối lượng H2SO4: m(H2SO4) = n.M = 0,4.98 = 39,2 g.

Kết luận: Khối lượng H2SO4 có trong dung dịch là 39,2 g.

Ví dụ 3: Có 100 ml dung dịch HCl 3M. Muốn pha loãng dung dịch này thành dung dịch HCl 1M thì cần thêm bao nhiêu ml nước?

Hướng dẫn giải:

Bước 1: Tính số mol HCl ban đầu: n(HCl) = CM.V = 3.0,1 = 0,3 mol.

Bước 2: Tính thể tích dung dịch sau khi pha loãng: V’ = n/CM’ = 0,3/1 = 0,3 lít = 300 ml.

Bước 3: Thể tích nước cần thêm: V(nước) = V’ – V = 300 – 100 = 200 ml.

Kết luận: Cần thêm 200 ml nước để pha loãng dung dịch.

Ví dụ 4: Trộn 100ml dung dịch HCl 0,2M với 200ml dung dịch HCl 0,4M. Tính nồng độ mol của dung dịch thu được.

Hướng dẫn giải:

Bước 1: Tính số mol HCl trong mỗi dung dịch:

n1(HCl) = CM1 x V1> = 0,2 x 0,1 = 0,02 mol

n2>(HCl) = CM2 x V2 = 0,4 x 0,2 = 0,08 mol

Bước 2: Tính tổng số mol HCl và tổng thể tích dung dịch:

n(HCl) = n1 + n2> = 0,02 + 0,08 = 0,1 mol

V = V1> + V2 = 0,1 + 0,2 = 0,3 lít

Bước 3: Tính nồng độ mol của dung dịch thu được: CM(HCl) = n/V = 0,1/0,3 ≈ 0,33 mol/L

Một số lưu ý khi tính nồng độ mol

Khi thực hiện các phép tính liên quan đến công thức tính CM trong hóa học, học sinh cần nắm vững một số lưu ý sau đây để tránh những sai sót và đảm bảo kết quả chính xác:

Đơn vị đo

• Nồng độ mol (M):  Đơn vị của nồng độ mol là mol/L.
• Thể tích: Khi tính toán, hãy đảm bảo quy đổi tất cả các đơn vị thể tích về lít (L).
• Khối lượng: Nếu đề bài cho khối lượng chất tan, bạn cần chuyển đổi sang số mol bằng cách chia khối lượng cho khối lượng mol của chất đó.

Phương trình hóa học

Viết đúng phương trình hóa học cân bằng để xác định tỉ lệ mol giữa các chất tham gia phản ứng. Điều này rất quan trọng khi tính toán các bài toán liên quan đến phản ứng hóa học.

Điều kiện chuẩn

Trong hầu hết các bài toán, người ta thường giả định các điều kiện chuẩn (nhiệt độ, áp suất) để tính toán. Tuy nhiên, trong một số trường hợp đặc biệt, bạn cần lưu ý đến sự thay đổi của thể tích dung dịch do nhiệt độ hoặc áp suất.

Chất điện li:

Đối với các chất điện li mạnh, khi hòa tan vào nước, chúng phân li hoàn toàn thành ion. Do đó, khi tính nồng độ các ion, ta cần nhân với hệ số phân li.

Sai số trong quá trình đo

Kết quả tính toán nồng độ mol sẽ phụ thuộc vào độ chính xác của các phép đo. Vì vậy, hãy luôn ghi nhớ các sai số có thể xảy ra trong quá trình thực hành.

Tính chất của dung dịch

Tính chất của dung dịch (như độ nhớt, mật độ) có thể ảnh hưởng đến kết quả đo nồng độ. Tuy nhiên, trong các bài toán cơ bản, yếu tố này thường được bỏ qua.

Lời kết

Trong bài viết này, chúng ta đã cùng nhau khám phá công thức tính nồng độ mol, một công cụ hữu ích không chỉ trong phòng thí nghiệm mà còn trong nhiều ứng dụng thực tế khác. Với những ví dụ minh họa chi tiết được cung cấp bên trên, hy vọng các bạn học sinh sẽ dễ dàng nắm vững cách áp dụng công thức này vào việc giải quyết các bài toán hóa học.