Trả lời nhanh
Trong không khí, khí nitơ (N2) chiếm khoảng 78% về thể tích (giá trị chính xác hơn là 78,08%). Đây là thành phần nhiều nhất, tiếp theo là khí oxi chiếm khoảng 21%, còn lại khoảng 1% là argon, khí cacbonic, hơi nước và các khí khác.
Thành phần của không khí
Không khí là hỗn hợp nhiều chất khí, không phải một chất tinh khiết. Khi làm bài, em chỉ cần nhớ tỉ lệ “78 – 21 – 1” theo thể tích.
| Thành phần | Công thức | Phần trăm thể tích (xấp xỉ) |
|---|---|---|
| Nitơ | N2 | 78,08% (≈ 78%) |
| Oxi | O2 | 20,95% (≈ 21%) |
| Argon | Ar | 0,93% |
| Khí cacbonic | CO2 | khoảng 0,04% |
| Khí khác (neon, heli, metan, hơi nước…) | – | rất ít, thay đổi theo nơi và thời điểm |
Mẹo nhớ: “Bảy tám nitơ – hai mốt oxi – còn một phần trăm là các khí hiếm và CO2“. Hoặc nhớ gần đúng: không khí có 4/5 là nitơ và 1/5 là oxi.
Vì sao nitơ chiếm nhiều nhất?
- Rất bền, kém hoạt động ở điều kiện thường: hai nguyên tử N liên kết với nhau bằng liên kết ba, cần nhiều năng lượng mới phá vỡ được. Vì vậy N2 ít phản ứng và không bị tiêu hao nhanh.
- Được trả lại không khí: vi khuẩn phản nitrat hoá trong đất và nước giải phóng N2 trở lại khí quyển, bù lại lượng nitơ cố định nhờ sấm sét và vi sinh vật.
- Tích tụ qua thời gian dài: trong khi oxi bị dùng cho hô hấp, đốt cháy, gỉ sét… thì nitơ hầu như “ở nguyên” trong khí quyển.
Vì sao nói theo “thể tích” cũng là theo “số mol”?
Ở cùng nhiệt độ và áp suất, thể tích khí tỉ lệ thuận với số mol khí. Do đó 78% thể tích N2 cũng có nghĩa là trong 100 mol không khí có khoảng 78 mol N2. Tuy nhiên, phần trăm theo khối lượng sẽ khác (N2 khoảng 75–76%), nên đề hỏi “về thể tích” thì đáp án là 78%.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm với oxi: nhiều bạn nhớ “21%” và chọn nhầm cho nitơ. Oxi mới là 21%, nitơ là 78%.
- Nghĩ nitơ là khí duy trì sự cháy: chất duy trì sự cháy và sự sống là oxi; nitơ không duy trì sự cháy, chỉ làm loãng oxi nên đám cháy trong không khí không quá mãnh liệt như trong oxi tinh khiết.
- Cộng sai tổng: 78% + 21% + 1% = 100%. Nếu đề cho nhóm “khí khác” thì phải trừ đúng.
Ứng dụng nhanh của tỉ lệ này
Thí nghiệm đốt photpho đỏ trong bình kín úp trên nước: oxi bị tiêu thụ, nước dâng lên chiếm khoảng 1/5 thể tích bình. Phần khí còn lại chủ yếu là nitơ nên không duy trì sự cháy, que diêm đưa vào sẽ tắt.
Trong công nghiệp, nitơ được tách từ không khí lỏng bằng cách chưng cất phân đoạn, dùng để sản xuất amoniac, phân đạm, bảo quản thực phẩm và làm lạnh sâu.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Một phòng học có thể tích không khí 150 m3. Tính thể tích khí nitơ trong phòng (coi N2 chiếm 78%).
Giải: V(N2) = 150 × 78/100 = 117 m3.
Bài 2. Cần bao nhiêu lít không khí để có 10,5 lít oxi (O2 chiếm 21%, đo cùng điều kiện)?
Giải: V(không khí) = 10,5 × 100/21 = 50 lít.
Bài 3. Trong 50 lít không khí (đo cùng điều kiện), thể tích N2 nhiều hơn thể tích O2 bao nhiêu lít?
Giải: V(N2) = 50 × 0,78 = 39 lít; V(O2) = 50 × 0,21 = 10,5 lít. Chênh lệch = 39 − 10,5 = 28,5 lít.
(Các số liệu ở các bài trên là ví dụ tự đặt để luyện tính toán.)
Câu hỏi thường gặp
Nitơ chiếm bao nhiêu phần trăm thể tích không khí?
Khoảng 78% (chính xác 78,08%). Đây là khí có hàm lượng lớn nhất trong khí quyển Trái Đất.
Oxi chiếm bao nhiêu phần trăm trong không khí?
Khoảng 21% thể tích (20,95%). Phần còn lại khoảng 1% gồm argon, CO2, hơi nước và các khí khác.
Vì sao nitơ không duy trì sự cháy dù chiếm nhiều nhất?
Vì N2 rất bền, kém hoạt động ở điều kiện thường và không phản ứng cháy với các chất thông thường. Sự cháy cần oxi.
Phần trăm nitơ theo thể tích có bằng theo khối lượng không?
Không. Theo thể tích là khoảng 78%, còn theo khối lượng N2 chiếm khoảng 75–76% vì khối lượng mol của các khí khác nhau.