- Nguyên tử không bị mất đi hay tạo thành mới: phương trình cân bằng là sổ kế toán khối lượng, và bảo toàn khối lượng đóng mọi tài khoản.
- Mol chuyển đổi gam sang số đếm hạt; mol biến phương trình thành phép tính khối lượng phản ứng.
- Hiệu suất, kinh tế nguyên tử, nồng độ (chỉ hóa) và thể tích khí (HT) hoàn thiện bộ công cụ định lượng.
Hóa học định lượng
AQA · GCSE · Chemistry · Chủ đề 3
3.1
Hóa học định lượng: đếm nguyên tử bằng khối lượng
3.1
Bảo toàn khối lượng và phương trình (4.3.1)
Chương trình
Chemical measurements, conservation of mass and equations (AQA 8462 statements 4.3.1.1-4.3.1.4).
- Balance symbol equations and use conservation of mass.
- Calculate relative formula masses and percentage by mass of an element.
- Explain apparent mass changes when a gas is involved.
- Estimate uncertainty as the range of repeat measurements about the mean.
Nguồn: Chương trình Cambridge International
Bảo toàn khối lượng: không có nguyên tử nào bị mất hay tạo thành, nên khối lượng sản phẩm bằng khối lượng chất tham gia. Phương trình ký hiệu được cân bằng theo số nguyên tử; hãy phân biệt giữa hệ số trước công thức (số đơn vị) và chỉ số dưới trong công thức (nguyên tử trong đơn vị).
Khối lượng công thức tương đối (Mr) = tổng các khối lượng nguyên tử tương đối trong các con số hiển thị. Trong phương trình cân bằng, ΣMr của chất tham gia = ΣMr của sản phẩm. Phần trăm khối lượng của một nguyên tố = (Ar × số nguyên tử ÷ Mr) × 100 %.
Thay đổi khối lượng với khí: kim loại + oxygen → oxide tăng khối lượng; phân hủy nhiệt của carbonat giảm lượng CO₂ thoát ra — không vi phạm luật nào nếu đã tính cả khí.
Độ không chắc chắn: mỗi phép đo đều mang độ không chắc chắn; sử dụng dải giá trị của các phép đo lặp lại quanh giá trị trung bình làm ước lượng (và trung bình ± range/2 trong tính toán).
3.2
Mol và khối lượng phản ứng — HT (4.3.2)
Chương trình
Moles and reacting masses, HT (AQA 8462 statements 4.3.2.1-4.3.2.5).
- Use the mole, the Avogadro constant and moles = mass / Mr.
- Calculate reacting masses from balanced equations.
- Balance equations from reacting masses.
- Explain and use the limiting reactant.
- Calculate concentrations in g/dm3 and, with mol/dm3, mass-volume relations.
Nguồn: Chương trình Cambridge International
Mol: khối lượng của một mol chất tính bằng gam có cùng giá trị số học với Mr của nó. Một mol chứa hằng số Avogadro các hạt — 6.02 × 10²³ — cùng số đếm các hạt được nêu (nguyên tử, phân tử, ion) như một mol bất kỳ chất nào khác.
$$\text{moles} = \frac{\text{mass (g)}}{M_r}$$
Phương trình như tỉ lệ mol: Mg + 2 HCl → MgCl₂ + H₂ đọc là "1 mol Mg phản ứng với 2 mol HCl → 1 mol MgCl₂ + 1 mol H₂". Cho trước bất kỳ khối lượng nào, tính tất cả các giá trị còn lại: khối lượng → mol → tỉ lệ → mol → khối lượng.
Cân bằng từ khối lượng: chuyển mỗi khối lượng sang mol, chia cho giá trị nhỏ nhất, khử phân số để có số nguyên.
Chất phản ứng giới hạn: chất phản ứng bị tiêu thụ hết sẽ giới hạn sản phẩm; lượng dư của chất còn lại đảm bảo phản ứng hoàn tất. Tính sản phẩm chỉ dựa trên số mol của chất phản ứng giới hạn.
Nồng độ: tính bằng g/dm³ cho mọi cấp độ — khối lượng chất tan trong một thể tích nhất định; (HT) thêm mol/dm³: số mol = nồng độ × thể tích(dm³), biến đổi tùy theo yêu cầu.
Từ vựng
Luyện tập
| English | Tiếng Việt |
|---|---|
| conservation of mass/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv mæs/ | bảo toàn khối lượng |
| relative formula mass/ˈrelətɪv ˈfɔːmjʊlə mæs/ | khối lượng công thức tương đối |
| mole/məʊl/ | mol |
| Avogadro constant/ˌævəˈɡædrəʊ ˈkɒnstənt/ | hằng số Avogadro |
| limiting reactant/ˈlɪmɪtɪŋ rɪˈæktənt/ | chất phản ứng giới hạn |
| percentage yield/pəˈsentɪdʒ jiːld/ | hiệu suất phần trăm |
3.3
Năng suất và kinh tế nguyên tử — chỉ hóa học (4.3.3)
Chương trình
Hiệu suất và kinh tế nguyên tử, chỉ hóa học (AQA 8462 phát biểu 4.3.3).
- Nêu ba lý do khiến hiệu suất dưới 100 phần trăm.
- Tính hiệu suất phần trăm, và (HT) tính khối lượng lý thuyết trước tiên.
- Tính kinh tế nguyên tử và giải thích tầm quan trọng của nó.
Nguồn: Chương trình Cambridge International
Năng suất phần trăm thấp hơn 100 % vì: phản ứng thuận nghịch; sản phẩm bị mất mát khi tách; chất phản ứng tham gia vào các phản ứng không mong muốn.
$$\%\ \text{yield} = \frac{\text{mass actually made}}{\text{maximum theoretical mass}} \times 100$$
Kinh tế nguyên tử đo lường lượng nguyên liệu đầu vào kết thúc trong sản phẩm hữu ích — kinh tế nguyên tử cao quan trọng đối với tính bền vững và chi phí:
$$\text{atom economy} = \frac{M_r \text{ of desired product}}{\text{sum of } M_r \text{ of all reactants}} \times 100\ \%$$
(HT) tính khối lượng lý thuyết từ phương trình cân bằng, sau đó tính năng suất.
Từ vựng
Luyện tập
| English | Tiếng Việt |
|---|---|
| atom economy/ˈætəm ɪˈkɒnəmi/ | kinh tế nguyên tử |
| concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ | nồng độ |
| titration/taɪˈtreɪʃn/ | định lượng |
3.4
Nồng độ tính bằng mol/dm³ — chỉ hóa học, HT (4.3.4)
Chương trình
Nồng độ theo mol/dm3, chỉ hóa học, HT (AQA 8462 phát biểu 4.3.4).
- Liên hệ số mol, khối lượng, thể tích và nồng độ theo mol/dm3.
- Tính nồng độ chưa biết từ thể tích chuẩn độ và tỉ lệ phương trình.
Nguồn: Chương trình Cambridge International
Nồng độ tính bằng mol/dm³ liên hệ giữa số mol, khối lượng và thể tích: số mol = C × V; từ phép chuẩn độ, biết thể tích cả hai dung dịch và một nồng độ sẽ tìm được nồng độ kia — số mol axit = số mol bazơ tại điểm trung hòa (tuân theo tỉ lệ trong phương trình).
3.5
Thể tích khí — chỉ hóa học, HT (4.3.5)
Chương trình
Thể tích khí, hóa học chỉ dành cho HT (AQA 8462 statement 4.3.5).
- Nêu rằng các thể tích khí bằng nhau chứa cùng số mol ở cùng nhiệt độ và áp suất.
- Sử dụng phương trình tỷ lệ để liên hệ các thể tích khí trong phản ứng.
Nguồn: Chương trình Cambridge International
Một thể tích khí xác định chứa cùng số mol ở cùng nhiệt độ và áp suất — thể tích bằng nhau = số mol bằng nhau. Thể tích các chất khí tham gia phản ứng (và sản phẩm) tuân theo tỉ lệ trực tiếp của phương trình, ví dụ 2 thể tích hiđro phản ứng với 1 thể tích oxi.
3.5
Danh sách kiểm tra trước khi hoàn thành chủ đề này
- Cân bằng phương trình; Mr và tổng phần trăm khối lượng; giải thích sự thay đổi khối lượng tưởng chừng với khí.
- (HT) chuyển đổi mol ↔ khối lượng, hằng số Avogadro, chuỗi tỉ lệ, cân bằng từ khối lượng, chất phản ứng giới hạn.
- (Chem/HT) năng suất phần trăm với ba nguyên nhân; công thức kinh tế nguyên tử; nồng độ chuẩn độ; tỉ lệ thể tích khí.