Skip to content · ⁨Bỏ qua nội dung⁩

Stoichiometry · ⁨ Định lượng hóa học⁩

IGCSE Chemistry · ⁨Hóa học IGCSE⁩ · Topic 3 · ⁨Chủ đề 3⁩

Video lesson for this topic · ⁨Bài học video cho chủ đề này⁩ Open the video page · ⁨Mở trang video⁩
15:33

Định lượng hóa học

Đây là một bài toán của nhà hóa học. Một nguyên tử duy nhất quá nhỏ để nhìn thấy, và có hàng tỷ tỷ nguyên tử trong một hạt bụi nhỏ xíu. Vậy làm thế nào để đếm chúng? Bạn…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp⁩

English

Stoichiometry 化学计量 is the study of the amounts of substances in a reaction — how much reacts and how much is made. This topic is mostly about counting atoms and doing calculations.

Tiếng Việt

Stoichiometry là nghiên cứu về lượng chất trong một phản ứng — bao nhiêu chất tham gia và bao nhiêu sản phẩm tạo thành. Chủ đề này chủ yếu về đếm nguyên tử và thực hiện tính toán.

3.1

Chemical formulae · ⁨Công thức hóa học⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
Core Supplement
1 State the formulae of the elements and compounds named in the subject content
2 Define the molecular formula of a compound as the number and type of different atoms in one molecule 5 Define the empirical formula of a compound as the simplest whole number ratio of the different atoms or ions in a compound
3 Deduce the formula of a simple compound from the relative numbers of atoms present in a model or a diagrammatic representation 6 Deduce the formula of an ionic compound from the relative numbers of the ions present in a model or a diagrammatic representation or from the charges on the ions
4 Construct word equations and symbol equations to show how reactants form products, including state symbols 7 Construct symbol equations with state symbols, including ionic equations
8 Deduce the symbol equation with state symbols for a chemical reaction, given relevant information
Tiếng Việt
Cốt lõi Bổ sung
1 Nêu công thức của các nguyên tố và hợp chất được nêu trong nội dung môn học
2 Định nghĩa công thức phân tử của một hợp chất là số lượng và loại các nguyên tử khác nhau trong một phân tử 5 Định nghĩa công thức thực của một hợp chất là tỷ lệ số nguyên tối giản của các nguyên tử hoặc ion khác nhau trong hợp chất đó
3 Suy ra công thức của hợp chất đơn giản từ số lượng tương đối của các nguyên tử có trong mô hình hoặc biểu diễn sơ đồ 6 Suy ra công thức của hợp chất ion từ số lượng tương đối của các ion có trong mô hình, biểu diễn sơ đồ hoặc từ điện tích của các ion
4 Xây dựng phương trình chữ và phương trình ký hiệu để thể hiện cách chất tham gia tạo thành sản phẩm, bao gồm cả ký hiệu trạng thái 7 Xây dựng phương trình ký hiệu với ký hiệu trạng thái, bao gồm cả phương trình ion
8 Suy ra phương trình ký hiệu có ký hiệu trạng thái cho phản ứng hóa học, dựa trên thông tin liên quan

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

A formula 化学式 shows which atoms 原子 are in a substance, and how many of each. There are two kinds of formula you must know.

  • The molecular formula 分子式 is the actual number of each atom in one molecule 分子. For glucose it is $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$.
  • The empirical formula 实验式 is the simplest whole-number ratio 比例 of the atoms or ions 离子 in a compound 化合物. For glucose it is $\text{CH}_2\text{O}$.

Working out a formula

If you are given a model or diagram, just count the atoms of each element and write them as a formula.

For an ionic compound 离子化合物 you can work out the formula from the charges on the ions. The total positive charge must balance the total negative charge, because the compound has no overall charge. Some common ions:

Positive ions Negative ions
$\text{Na}^{+}$, $\text{K}^{+}$, $\text{H}^{+}$ $\text{Cl}^{-}$, $\text{OH}^{-}$, $\text{NO}_3^{-}$
$\text{Mg}^{2+}$, $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Cu}^{2+}$ $\text{O}^{2-}$, $\text{SO}_4^{2-}$, $\text{CO}_3^{2-}$
$\text{Al}^{3+}$ $\text{N}^{3-}$

For example, $\text{Na}^{+}$ and $\text{O}^{2-}$: you need two $\text{Na}^{+}$ to balance one $\text{O}^{2-}$, so the formula is $\text{Na}_2\text{O}$.

Tiếng Việt

Một công thức cho biết những nguyên tử nào có trong một chất, và số lượng của từng loại. Có hai loại công thức bạn cần phải biết.

  • Công thức phân tử là số lượng thực tế của từng nguyên tử trong một phân tử. Đối với glucose nó là $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$.
  • Công thức đơn giản nhất là tỷ lệ số nguyên tử hay ion nguyên simplest trong một hợp chất. Đối với glucose nó là $\text{CH}_2\text{O}$.

Xác định công thức

Nếu bạn được cung cấp mô hình hoặc sơ đồ, chỉ cần đếm số nguyên tử của mỗi nguyên tố và viết chúng dưới dạng công thức.

Đối với một hợp chất ion, bạn có thể xác định công thức từ điện tích của các ion. Tổng điện tích dương phải cân bằng tổng điện tích âm, vì hợp chất không mang điện tích tổng thể. Một số ion phổ biến:

Ion dương Ion âm
$\text{Na}^{+}$, $\text{K}^{+}$, $\text{H}^{+}$ $\text{Cl}^{-}$, $\text{OH}^{-}$, $\text{NO}_3^{-}$
$\text{Mg}^{2+}$, $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Cu}^{2+}$ $\text{O}^{2-}$, $\text{SO}_4^{2-}$, $\text{CO}_3^{2-}$
$\text{Al}^{3+}$ $\text{N}^{3-}$

Ví dụ, $\text{Na}^{+}$ và $\text{O}^{2-}$: bạn cần hai $\text{Na}^{+}$ để cân bằng một $\text{O}^{2-}$, nên công thức là $\text{Na}_2\text{O}$.

Aluminium 3+ và oxygen 2- ions with their charge numbers crossing over to become the subscripts in Al2O3
Đối với hợp chất ion, điện tích ion chuyển qua nhau để tạo thành công thức (ở đây là $\text{Al}_2\text{O}_3$)
Explore · ⁨Khám phá⁩

Formula writing route · ⁨Quy trình viết công thức⁩

Follow charges or valencies to a neutral chemical formula. · ⁨Tuân theo điện tích hoặc hóa trị để có được công thức hóa học trung hòa.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
stoichiometry/ˌstəʊɪkɪˈɒmətri/ stoichiometry
formula/ˈfɔːmjʊlə/ công thức
ions/ˈaɪɒnz/ ions
compound/ˈkɒmpaʊnd/ hợp chất
ionic compound/aɪˈɒnɪk ˈkɒmpaʊnd/ hợp chất ion
reactants/rɪˈæktənts/ chất tham gia
products/ˈprɒdʌkts/ sản phẩm
word equation/wɜːd ɪˈkweɪʒn/ phương trình từ
symbol equation/ˈsɪmbl ɪˈkweɪʒn/ phương trình ký hiệu
balanced/ˈbælənst/ được cân bằng
state symbols/steɪt ˈsɪmblz/ ký hiệu trạng thái
aqueous/ˈeɪkwɪəs/ dung dịch nước
ionic equation/aɪˈɒnɪk ɪˈkweɪʒn/ phương trình ion
spectator ions/spekˈteɪtə ˈaɪɒnz/ ion không tham gia phản ứng
relative atomic mass/ˈrelətɪv əˈtɒmɪk mæs/ khối lượng nguyên tử tương đối
Watch lesson · ⁨Xem bài học⁩
3.1

Writing equations · ⁨Viết phương trình⁩

English

An equation shows how reactants 反应物 (the starting substances) change into products 生成物 (the substances made).

  • A word equation 文字方程式 uses names: magnesium + oxygen → magnesium oxide.
  • A symbol equation 化学方程式 uses formulae and must be balanced 配平 — the same number of each atom on both sides.
$$2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$$

You add state symbols 状态符号 in brackets to show the physical state: $(s)$ solid, $(l)$ liquid, $(g)$ gas, and $(aq)$ for aqueous 水溶液 (dissolved in water).

$$\text{Zn}(s) + 2\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{ZnCl}_2(aq) + \text{H}_2(g)$$

Ionic equations

An ionic equation 离子方程式 shows only the ions that actually change. Ions that are the same on both sides are spectator ions 旁观离子 and are left out. For example, when an acid reacts with an alkali:

$$\text{H}^{+}(aq) + \text{OH}^{-}(aq) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l)$$
Tiếng Việt

Một phương trình cho thấy cách các chất tham gia (chất ban đầu) chuyển thành sản phẩm (chất tạo thành).

  • Phương trình chữ sử dụng tên gọi: magnesium + oxygen → magnesium oxide.
  • Phương trình ký hiệu sử dụng công thức và phải được cân bằng — số lượng mỗi nguyên tử ở cả hai bên phải bằng nhau.
$$2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$$
Two magnesium atoms plus an oxygen molecule react to form two units of magnesium oxide, with two Mg and two O on each side
Một phương trình ký hiệu cân bằng có cùng số lượng từng loại nguyên tử ở cả hai vế

Bạn thêm ký hiệu trạng thái trong ngoặc để chỉ trạng thái vật lý: $(s)$ rắn, $(l)$ lỏng, $(g)$ khí, và $(aq)$ cho dung dịch (tan trong nước).

$$\text{Zn}(s) + 2\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{ZnCl}_2(aq) + \text{H}_2(g)$$

Phương trình ion

Một phương trình ion chỉ hiển thị các ion thực sự thay đổi. Các ion giống hệt nhau ở cả hai bên là ion trơ và bị bỏ qua. Ví dụ, khi axit phản ứng với bazơ:

$$\text{H}^{+}(aq) + \text{OH}^{-}(aq) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l)$$
Explore · ⁨Khám phá⁩

Balance the equation · ⁨Cân bằng phương trình⁩

Step the coefficients until every element has the same number of atoms on both sides. · ⁨Điều chỉnh hệ số cho đến khi mỗi nguyên tố có cùng số nguyên tử ở hai vế.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
atoms/ˈætəmz/ nguyên tử
molecular formula/məˈlekjʊlə ˈfɔːmjʊlə/ công thức phân tử
molecule/ˈmɒlɪkjuːl/ phân tử
empirical formula/emˈpɪrɪkl ˈfɔːmjʊlə/ công thức đơn giản nhất
mole/məʊl/ mol
amount of substance/əˈmaʊnt ɒv ˈsʌbstəns/ lượng chất
particles/ˈpɑːtɪklz/ hạt
Avogadro constant/ˌævəˈɡædrəʊ ˈkɒnstənt/ hằng số Avogadro
3.2

Relative masses · ⁨Khối lượng tương đối⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
Core Supplement
1 Describe relative atomic mass, $A_r$, as the average mass of the isotopes of an element compared to 1/12th of the mass of an atom of $^{12}\text{C}$
2 Define relative molecular mass, $M_r$, as the sum of the relative atomic masses. Relative formula mass, $M_r$, will be used for ionic compounds
3 Calculate reacting masses in simple proportions. Calculations will not involve the mole concept
Tiếng Việt
Cốt lõi Bổ sung
1 Mô tả khối lượng nguyên tử tương đối, $A_r$, là khối lượng trung bình của các đồng vị của một nguyên tố so với 1/12 khối lượng của một nguyên tử $^{12}\text{C}$
2 Định nghĩa khối lượng phân tử tương đối, $M_r$, là tổng các khối lượng nguyên tử tương đối. Khối lượng công thức tương đối, $M_r$, sẽ được sử dụng cho hợp chất ion
3 Tính toán khối lượng chất tham gia theo tỷ lệ đơn giản. Các phép tính không liên quan đến khái niệm mol

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

The relative atomic mass 相对原子质量 ($A_r$) of an element 元素 is the average mass 质量 of its atoms compared to $\tfrac{1}{12}$ of the mass of one $^{12}\text{C}$ atom.

The relative molecular mass 相对分子质量 ($M_r$) is the sum of the relative atomic masses of all the atoms in the molecule. For ionic compounds we use the relative formula mass 相对式量, found the same way from the formula.

$$M_r(\text{H}_2\text{O}) = (2 \times 1) + 16 = 18$$

Reacting masses by simple proportion

You can sometimes find a reacting mass without the mole. If 24 g of magnesium makes 40 g of magnesium oxide, then 12 g of magnesium (half as much) makes 20 g of magnesium oxide.

Tiếng Việt
A laboratory analytical balance
Cân phòng thí nghiệm đo khối lượng — cơ sở của các phép tính mol.

Khối lượng nguyên tử tương đối ($A_r$) của một nguyên tố là khối lượng trung bình của các nguyên tử so với $\tfrac{1}{12}$ khối lượng của một $^{12}\text{C}$ nguyên tử.

Khối lượng phân tử tương đối ($M_r$) là tổng các khối lượng nguyên tử tương đối của tất cả các nguyên tử trong phân tử. Đối với hợp chất ion, chúng ta sử dụng khối lượng công thức tương đối, tìm theo cùng cách từ công thức.

$$M_r(\text{H}_2\text{O}) = (2 × 1) + 16 = 18$$

Khối lượng phản ứng theo tỷ lệ đơn giản

Đôi khi bạn có thể tìm được khối lượng phản ứng mà không cần dùng mol. Nếu 24 g magnesi tạo ra 40 g magnesi oxit, thì 12 g magnesi (ít hơn một nửa) sẽ tạo ra 20 g magnesi oxit.

Explore · ⁨Khám phá⁩

Formula mass lab · ⁨Thí nghiệm khối lượng công thức⁩

mass = moles x Mr · ⁨khối lượng = số mol x Mr⁩

Change number of formula units and see total mass scale. · ⁨Thay đổi số đơn vị công thức và xem thang đo tổng khối lượng.⁩

Watch lesson · ⁨Xem bài học⁩
3.3

The mole · ⁨Mol⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
Core Supplement
2 State that the mole, mol, is the unit of amount of substance and that one mole contains $6.02 \times 10^{23}$ particles, e.g. atoms, ions, molecules; this number is the Avogadro constant
3 Use the relationship $\text{amount of substance (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$ to calculate: (a) amount of substance (b) mass (c) molar mass (d) relative atomic mass or relative molecular/formula mass (e) number of particles, using the value of the Avogadro constant
4 Use the molar gas volume, taken as $24\text{ dm}^3$ at room temperature and pressure, r.t.p., in calculations involving gases
1 State that concentration can be measured in $\text{g/dm}^3$ or $\text{mol/dm}^3$ 5 Calculate stoichiometric reacting masses, limiting reactants, volumes of gases at r.t.p., volumes of solutions and concentrations of solutions expressed in $\text{g/dm}^3$ and $\text{mol/dm}^3$, including conversion between $\text{cm}^3$ and $\text{dm}^3$
6 Use experimental data from a titration to calculate the moles of solute, or the concentration or volume of a solution
7 Calculate empirical formulae and molecular formulae, given appropriate data
8 Calculate percentage yield, percentage composition by mass and percentage purity, given appropriate data
Tiếng Việt
Cốt lõi Bổ sung
2 Nêu rằng mol, mol, là đơn vị đo lượng chất và một mol chứa $6.02 \times 10^{23}$ hạt, ví dụ: nguyên tử, ion, phân tử; con số này là hằng số Avogadro
3 Sử dụng mối quan hệ $\text{amount of substance (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$ để tính: (a) lượng chất (b) khối lượng (c) khối lượng mol (d) khối lượng nguyên tử tương đối hoặc khối lượng phân tử/công thức tương đối (e) số lượng hạt, sử dụng giá trị của hằng số Avogadro
4 Sử dụng thể tích mol khí, lấy là $24\text{ dm}^3$ ở nhiệt độ và áp suất thường, r.t.p., trong các phép tính liên quan đến khí
1 Nêu rằng nồng độ có thể được đo bằng $\text{g/dm}^3$ hoặc $\text{mol/dm}^3$ 5 Tính toán khối lượng chất tham gia theo tỷ lệ stoichiometric, chất giới hạn, thể tích khí ở r.t.p., thể tích dung dịch và nồng độ dung dịch được biểu thị bằng $\text{g/dm}^3$ và $\text{mol/dm}^3$, bao gồm chuyển đổi giữa $\text{cm}^3$ và $\text{dm}^3$
6 Sử dụng dữ liệu thực nghiệm từ thí nghiệm chuẩn độ để tính số mol chất tan, hoặc nồng độ hoặc thể tích của dung dịch
7 Tính toán công thức đơn giản nhất và công thức phân tử, dựa trên dữ liệu phù hợp
8 Tính toán năng suất phần trăm, thành phần phần trăm theo khối lượng và độ tinh khiết phần trăm, dựa trên dữ liệu phù hợp

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

The mole 摩尔 (symbol mol) is the unit for the amount of substance 物质的量. One mole of any substance contains $6.02 \times 10^{23}$ particles 粒子 (atoms, ions or molecules). This number is the Avogadro constant 阿伏伽德罗常数.

The molar mass 摩尔质量 is the mass of one mole, in grams per mole (g/mol). Its number is the same as the $A_r$ or $M_r$. The key relationship is:

$$\text{amount (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$$

Worked example. How many moles are in 36 g of water? Molar mass of water $= 18$ g/mol.

$$n = \frac{36}{18} = 2 \text{ mol}$$

To find the number of particles, multiply the moles by the Avogadro constant.

Volumes of gases

At room temperature and pressure (r.t.p.), one mole of any gas takes up the same volume 体积. This molar gas volume 摩尔气体体积 is $24 \text{ dm}^3$.

$$\text{volume of gas (dm}^3) = \text{amount (mol)} \times 24$$

Worked example. What volume does $0.25$ mol of carbon dioxide occupy at r.t.p.?

$$\text{volume} = 0.25 \times 24 = 6 \text{ dm}^3$$

Concentration of solutions

The concentration 浓度 of a solution 溶液 can be given in $\text{g/dm}^3$ or in $\text{mol/dm}^3$.

$$\text{concentration (mol/dm}^3) = \frac{\text{amount of solute (mol)}}{\text{volume (dm}^3)}$$

Remember to convert volume: $1 \text{ dm}^3 = 1000 \text{ cm}^3$, so divide a volume in $\text{cm}^3$ by 1000.

Tiếng Việt

Mol (ký hiệu mol) là đơn vị cho lượng chất. Một mol bất kỳ chất nào chứa $6.02 \times 10^{23}$ hạt (nguyên tử, ion hoặc phân tử). Con số này là hằng số Avogadro.

Khối lượng mol là khối lượng của một mol, tính bằng gam trên mol (g/mol). Giá trị số của nó giống như $A_r$ hoặc $M_r$. Mối quan hệ chính là:

$$\text{amount (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$$

Ví dụ đã giải. Có bao nhiêu mol trong 36 g nước? Khối lượng mol của nước $= 18$ g/mol.

$$n = \frac{36}{18} = 2 \text{ mol}$$

Để tìm số hạt, nhân số mol với hằng số Avogadro.

Thể tích khí

Ở nhiệt độ và áp suất thường (r.t.p.), một mol bất kỳ khí nào chiếm cùng một thể tích. Thể tích mol khí này là $24 \text{ dm}^3$.

Three balloons of the same size holding one mole of hydrogen, oxygen and carbon dioxide: different masses but the same 24 cubic decimetres
Một mol bất kỳ khí nào chiếm 24 dm³ ở nhiệt độ và áp suất thường
$$\text{volume of gas (dm}^3) = \text{amount (mol)} × 24$$

Ví dụ đã giải. Thể tích của $0.25$ mol carbon dioxide là bao nhiêu ở r.t.p.?

$$\text{volume} = 0.25 \times 24 = 6 \text{ dm}^3$$

Nồng độ dung dịch

Nồng độ của một dung dịch có thể được biểu thị bằng $\text{g/dm}^3$ hoặc bằng $\text{mol/dm}^3$.

$$\text{concentration (mol/dm}^3) = \frac{\text{amount of solute (mol)}}{\text{volume (dm}^3)}$$

Nhớ chuyển đổi thể tích: $1 \text{ dm}^3 = 1000 \text{ cm}^3$, vì vậy chia thể tích tính bằng $\text{cm}^3$ cho 1000.

Sơ đồ mol với các mol ở trung tâm, được liên kết với khối lượng, thể tích khí, nồng độ và số hạt thông qua các hệ số chuyển đổi của chúng
Mol nằm ở trung tâm: nhân lên khi đi ra ngoài, chia khi quay lại (nồng độ = mol ÷ thể tích)
Explore · ⁨Khám phá⁩

Mole particle lab · ⁨Thí nghiệm hạt mol⁩

particles = n x Avogadro constant · ⁨số hạt = n x hằng số Avogadro⁩

Change moles and see particle number scale with Avogadro constant. · ⁨Thay đổi số mol và xem thang số hạt với hằng số Avogadro.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
ratio/ˈreɪʃɪəʊ/ công bội
mass/mæs/ khối lượng
relative molecular mass/ˈrelətɪv məˈlekjʊlə mæs/ khối lượng phân tử tương đối
relative formula mass/ˈrelətɪv ˈfɔːmjʊlə mæs/ khối lượng công thức tương đối
molar mass/ˈməʊlə mæs/ khối lượng mol
volume/ˈvɒljuːm/ thể tích
molar gas volume/ˈməʊlə ɡæs ˈvɒljuːm/ thể tích mol khí
concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ nồng độ
solution/səˈluːʃn/ dung dịch
solute/ˈsɒljuːt/ chất tan
percentage yield/pəˈsentɪdʒ jiːld/ hiệu suất phần trăm
percentage composition by mass/pəˈsentɪdʒ ˌkɒmpəˈzɪʃn baɪ mæs/ thành phần phần trăm theo khối lượng
percentage purity/pəˈsentɪdʒ ˈpjʊərɪti/ độ tinh khiết phần trăm
3.3

Doing reaction calculations · ⁨Thực hiện tính toán phản ứng⁩

English

Most calculations follow the same steps: change the known amount into moles, use the balanced equation to find the moles of what you want, then change back into mass, volume or concentration.

Worked example. What mass of magnesium oxide forms when 12 g of magnesium burns completely? $2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$. ($A_r$: Mg $= 24$, O $= 16$.)

Moles of Mg $= 12 / 24 = 0.5$ mol. The ratio Mg : MgO is $1 : 1$, so $0.5$ mol of MgO forms. Its molar mass is $24 + 16 = 40$ g/mol, so the mass is $0.5 \times 40 = 20$ g — the same answer as the simple-proportion method above.

Limiting reactant

When two reactants are mixed, often one runs out first. This is the limiting reactant 限量反应物. It decides how much product can form; any other reactant is in excess (left over).

Worked example. 8 g of hydrogen reacts with 8 g of oxygen: $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$. Which is the limiting reactant, and what mass of water forms? ($A_r$: H $= 1$, O $= 16$.)

Moles of $\text{H}_2 = 8 / 2 = 4$ mol; moles of $\text{O}_2 = 8 / 32 = 0.25$ mol. The equation needs $2\text{H}_2$ for every one $\text{O}_2$, so $0.25$ mol of $\text{O}_2$ reacts with only $0.5$ mol of $\text{H}_2$. There is far more hydrogen than that, so oxygen is the limiting reactant and the hydrogen is in excess. The oxygen makes $2 \times 0.25 = 0.5$ mol of water, so the mass is $0.5 \times 18 = 9$ g. Always work in moles, not masses — the reactant with the smaller mass is not always the one that runs out.

Titration calculation

In a titration 滴定 you measure the volume of one solution that reacts with another. From the volume and concentration you find the moles of one solute 溶质, then use the equation ratio to find the moles, concentration or volume of the other.

Worked example. $25.0 \text{ cm}^3$ of sodium hydroxide solution is exactly neutralised by $20.0 \text{ cm}^3$ of $0.10 \text{ mol/dm}^3$ hydrochloric acid. $\text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$. Find the concentration of the sodium hydroxide.

Moles of HCl $= 0.10 \times \dfrac{20.0}{1000} = 0.0020$ mol. The ratio is $1 : 1$, so there are $0.0020$ mol of NaOH in $25.0 \text{ cm}^3$:

$$\text{concentration} = \frac{0.0020}{25.0 / 1000} = 0.08 \text{ mol/dm}^3$$

Empirical and molecular formulae from data

To find an empirical formula from masses or percentages:

  1. Divide each element's mass (or %) by its $A_r$.
  2. Divide all the answers by the smallest one to get the simplest ratio.

To find the molecular formula, compare the empirical formula mass with the real $M_r$ and multiply up.

Worked example. A compound contains $40\%$ calcium, $12\%$ carbon and $48\%$ oxygen by mass. Find its empirical formula. ($A_r$: Ca $= 40$, C $= 12$, O $= 16$.)

Divide each percentage by its $A_r$: Ca $= 40/40 = 1$, C $= 12/12 = 1$, O $= 48/16 = 3$. The ratio is $1 : 1 : 3$, so the empirical formula is $\text{CaCO}_3$.

Percentages

  • Percentage yield 产率 compares how much product you actually got with the most you could get: $\dfrac{\text{actual}}{\text{theoretical}} \times 100$.
  • Percentage composition by mass 质量分数 of an element $= \dfrac{\text{mass of the element}}{M_r} \times 100$.
  • Percentage purity 纯度 $= \dfrac{\text{mass of pure substance}}{\text{mass of impure sample}} \times 100$.

Worked example. Find the percentage by mass of nitrogen in ammonium nitrate, $\text{NH}_4\text{NO}_3$. ($A_r$: N $= 14$, H $= 1$, O $= 16$.)

$M_r = (2 \times 14) + (4 \times 1) + (3 \times 16) = 80$. The mass of nitrogen is $2 \times 14 = 28$, so

$$\% \text{ nitrogen} = \frac{28}{80} \times 100 = 35\%$$

Worked example. A reaction could make at most 5.0 g of product, but only 4.0 g is actually collected. Find the percentage yield.

$$\% \text{ yield} = \frac{4.0}{5.0} \times 100 = 80\%$$

Some product is always lost — left behind in the apparatus, or used up in side reactions — so the yield is almost never $100\%$.

Worked example. A 50 g sample of impure calcium carbonate contains 45 g of pure calcium carbonate. Find its percentage purity.

$$\% \text{ purity} = \frac{45}{50} \times 100 = 90\%$$
Tiếng Việt
Một phép chuẩn độ đang được thực hiện trong phòng thí nghiệm
Phép chuẩn độ đo chính xác lượng axit phản ứng với bazơ.

Hầu hết các phép tính đều tuân theo các bước tương tự: chuyển lượng đã biết thành mol, sử dụng phương trình cân bằng để tìm mol của chất cần tìm, sau đó chuyển ngược lại thành khối lượng, thể tích hoặc nồng độ.

Ví dụ đã giải. Khối lượng oxit magiê tạo thành là bao nhiêu khi 12 g magiê cháy hoàn toàn? $2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$. ($A_r$: Mg $= 24$, O $= 16$.)

Số mol Mg $= 12 / 24 = 0.5$ mol. Tỉ lệ Mg : MgO là $1 : 1$, nên $0.5$ mol MgO tạo thành. Khối lượng mol của nó là $24 + 16 = 40$ g/mol, do đó khối lượng là $0.5 \times 40 = 20$ g — cùng kết quả như phương pháp tỉ lệ đơn giản ở trên.

Chất giới hạn phản ứng

Khi hai chất tham gia được trộn lẫn, thường có một chất bị tiêu hao trước. Đây là chất giới hạn. Nó quyết định lượng sản phẩm có thể tạo thành; các chất tham gia khác sẽ dư (bị thừa).

Bốn hạt A và hai hạt B phản ứng tạo ra hai sản phẩm, để lại hai hạt A không phản ứng
B bị tiêu hao trước, nên là chất giới hạn và quy định lượng sản phẩm tạo thành; phần A dư thừa còn lại

Ví dụ có lời giải. 8 g hydro phản ứng với 8 g oxi: $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$. Chất nào là chất giới hạn, và khối lượng nước tạo thành là bao nhiêu? ($A_r$: H $= 1$, O $= 16$.)

Số mol $\text{H}_2 = 8 / 2 = 4$ mol; số mol $\text{O}_2 = 8 / 32 = 0.25$ mol. Phương trình cần $2\text{H}_2$ cho mỗi $\text{O}_2$, nên $0.25$ mol $\text{O}_2$ phản ứng chỉ với $0.5$ mol $\text{H}_2$. Lượng hydro có rất nhiều hơn thế, vì vậy oxy là chất giới hạn và hydro dư thừa. Oxy tạo ra $2 \times 0.25 = 0.5$ mol nước, nên khối lượng là $0.5 \times 18 = 9$ g. Luôn tính theo số mol, không phải khối lượng — chất có khối lượng nhỏ hơn không phải lúc nào cũng là chất hết trước.

Tính toán chuẩn độ

Trong phép chuẩn độ, bạn đo thể tích của một dung dịch phản ứng với dung dịch khác. Từ thể tích và nồng độ, bạn tìm số mol của một chất tan, sau đó sử dụng tỉ lệ phương trình để tìm số mol, nồng độ hoặc thể tích của chất kia.

Ví dụ có lời giải. $25.0 \text{ cm}^3$ dung dịch natri hiđroxit bị trung hòa chính xác bởi $20.0 \text{ cm}^3$ $0.10 \text{ mol/dm}^3$ axit clohydric. $\text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$. Tìm nồng độ của dung dịch natri hiđroxit.

Số mol của HCl $= 0.10 \times \dfrac{20.0}{1000} = 0.0020$ mol. Tỉ lệ là $1 : 1$, nên có $0.0020$ mol NaOH trong $25.0 \text{ cm}^3$:

$$\text{concentration} = \frac{0.0020}{25.0 / 1000} = 0.08 \text{ mol/dm}^3$$
Tính toán chuẩn độ dưới dạng sơ đồ dòng chảy: axit đã biết cung cấp số mol, tỉ lệ 1:1 của phương trình cung cấp số mol natri hiđroxit, và chia cho thể tích của nó cho ra nồng độ
Tính toán chuẩn độ: dung dịch đã known → mol → tỉ lệ → nồng độ chưa biết

Công thức thực và công thức phân tử từ dữ liệu

Để tìm công thức thực từ khối lượng hoặc phần trăm:

  1. Chia khối lượng (hoặc %) của mỗi nguyên tố cho $A_r$ của nó.
  2. Chia tất cả các kết quả cho giá trị nhỏ nhất để có tỉ lệ đơn giản nhất.

Để tìm công thức phân tử, hãy so sánh khối lượng công thức thực nghiệm với $M_r$ thực tế và nhân lên.

Ví dụ có lời giải. Một hợp chất chứa $40\%$ canxi, $12\%$ cacbon và $48\%$ oxi theo khối lượng. Tìm công thức thực của nó. ($A_r$: Ca $= 40$, C $= 12$, O $= 16$.)

Chia mỗi phần trăm cho $A_r$ của nó: Ca $= 40/40 = 1$, C $= 12/12 = 1$, O $= 48/16 = 3$. Tỉ lệ là $1 : 1 : 3$, nên công thức thực nghiệm là $\text{CaCO}_3$.

Phần trăm

  • Hiệu suất phần trăm so sánh lượng sản phẩm bạn thực sự thu được với lượng tối đa có thể thu được: $\dfrac{\text{actual}}{\text{theoretical}} \times 100$.
  • Thành phần phần trăm theo khối lượng của một nguyên tố $= \dfrac{\text{mass of the element}}{M_r} \times 100$.
  • Độ tinh khiết phần trăm $= \dfrac{\text{mass of pure substance}}{\text{mass of impure sample}} \times 100$.

Ví dụ có lời giải. Tìm thành phần phần trăm theo khối lượng của nitơ trong amoni nitrat, $\text{NH}_4\text{NO}_3$. ($A_r$: N $= 14$, H $= 1$, O $= 16$.)

$M_r = (2 \times 14) + (4 \times 1) + (3 \times 16) = 80$. Khối lượng của nitơ là $2 \times 14 = 28$, nên

$$\% \text{ nitrogen} = \frac{28}{80} \times 100 = 35\%$$

Ví dụ có lời giải. Một phản ứng có thể tạo ra tối đa 5,0 g sản phẩm, nhưng chỉ thu được 4,0 g thực tế. Tìm hiệu suất phần trăm.

$$\% \text{ yield} = \frac{4.0}{5.0} \times 100 = 80\%$$

Một phần sản phẩm luôn bị mất — bị bỏ lại trong thiết bị, hoặc tiêu thụ trong các phản ứng phụ — nên hiệu suất hầu như không bao giờ đạt $100\%$.

Ví dụ có lời giải. Một mẫu 50 g canxi cacbon không tinh khiết chứa 45 g canxi cacbon tinh khiết. Tìm độ tinh khiết phần trăm của nó.

$$\% \text{ purity} = \frac{45}{50} \times 100 = 90\%$$
Explore · ⁨Khám phá⁩

Reaction calculation route · ⁨Lộ trình tính toán phản ứng⁩

Follow a known mass through a balanced equation to the answer. · ⁨Theo dõi khối lượng đã biết qua phương trình cân bằng để tìm đáp án.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
element/ˈelɪmənt/ nguyên tố
limiting reactant/ˈlɪmɪtɪŋ rɪˈæktənt/ chất phản ứng hạn chế
titration/taɪˈtreɪʃn/ bách phân
3.3

Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

English
  • Always turn masses, gas volumes and concentrations into moles first, use the balanced equation's ratio, then convert back. Never compare masses directly across an equation.
  • Key formulas: $n = \dfrac{\text{mass}}{M_r}$, gas volume $= n \times 24\ \text{dm}^3$ at r.t.p., and concentration $= \dfrac{n}{\text{volume in dm}^3}$. Change cm³ to dm³ by dividing by 1000.
  • To balance a symbol equation you may only change the big numbers in front of a formula, never the small subscripts inside it.
  • The limiting reactant is the one that runs out (fewest moles once you allow for the ratio); it sets how much product forms. The other reactant is in excess.
  • Percentage yield = actual ÷ theoretical × 100; percentage purity = mass of pure substance ÷ mass of sample × 100. Both are always 100% or less.
Tiếng Việt
  • Luôn chuyển khối lượng, thể tích khí và nồng độ thành mol trước, sử dụng tỉ lệ của phương trình cân bằng, sau đó chuyển đổi ngược lại. Không bao giờ so sánh trực tiếp khối lượng qua một phương trình.
  • Các công thức quan trọng: $n = \dfrac{\text{mass}}{M_r}$, thể tích khí $= n \times 24\ \text{dm}^3$ ở điều kiện thường, và nồng độ $= \dfrac{n}{\text{volume in dm}^3}$. Đổi cm³ sang dm³ bằng cách chia cho 1000.
  • Để cân bằng phương trình ký hiệu, bạn chỉ được phép thay đổi các số lớn ở phía trước của công thức, không bao giờ thay đổi các chỉ số nhỏ bên trong.
  • Chất giới hạn là chất bị tiêu hao (có ít mol nhất sau khi xét đến tỉ lệ); nó quy định lượng sản phẩm tạo thành. Chất tham gia còn lại là dư.
  • Hiệu suất phần trăm = thực tế ÷ lý thuyết × 100; độ tinh khiết phần trăm = khối lượng chất thuần túy ÷ khối lượng mẫu × 100. Cả hai luôn ≤ 100%.

Interactive lessons on this topic · ⁨Bài học tương tác về chủ đề này⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.⁩

Past Papers · ⁨Đề thi cũ⁩

More topics in IGCSE Chemistry · ⁨Hóa học IGCSE⁩ · ⁨Nhiều chủ đề hơn trong IGCSE Chemistry · ⁨Hóa học IGCSE⁩⁩

Log in or create account · ⁨Đăng nhập hoặc tạo tài khoản⁩

IGCSE, A-Level & AP