Lập công thức hoá học và tính khối lượng phân tử của hợp chất

Đề bài dạng “Lập công thức hoá học và tính khối lượng phân tử của hợp chất được tạo thành bởi…” thường cho sẵn hai thành phần, ví dụ một kim loại với oxygen, hoặc kim loại với nhóm sulfate. Các cặp trong bài dưới đây là ví dụ do thầy cô tự đặt để em nắm phương pháp; em chỉ cần thay số liệu đề của mình vào đúng các bước là làm được.

1. Cần nhớ trước khi làm

Hoá trị của một số nguyên tố và nhóm nguyên tử thường gặp

Hoá trị	Nguyên tố / nhóm nguyên tử
I	H, Na, K, Ag, Cl; nhóm OH, NO3, NH4
II	O, Mg, Ca, Ba, Zn, Cu; nhóm SO4, CO3
III	Al; nhóm PO4
IV	C, Si (trong hợp chất với oxygen)
Thay đổi	Fe (II hoặc III), Cu (I hoặc II), S (II, IV, VI)… – đề sẽ cho biết hoá trị cụ thể

Khối lượng nguyên tử (amu) thường dùng

H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; Mg = 24; Al = 27; P = 31; S = 32; Cl = 35,5; K = 39; Ca = 40; Fe = 56; Cu = 64; Zn = 65; Ba = 137. Nếu đề cho bảng riêng, em dùng theo đề.

2. Các bước lập công thức hoá học

1. Bước 1: Viết công thức dạng chung A_xB_y và ghi hoá trị của A, B (a và b).
2. Bước 2: Áp dụng quy tắc hoá trị: x × a = y × b.
3. Bước 3: Lập tỉ lệ x / y = b / a, rút gọn về phân số tối giản để có x, y là số nguyên nhỏ nhất.
4. Bước 4: Viết công thức. Nếu là nhóm nguyên tử có chỉ số lớn hơn 1 thì đặt nhóm trong ngoặc, chỉ số ghi ngoài ngoặc.
5. Bước 5: Tính khối lượng phân tử = Σ (khối lượng nguyên tử × số nguyên tử).

Mẹo “quy tắc chéo”: hoá trị của nguyên tố này trở thành chỉ số của nguyên tố kia, sau đó rút gọn nếu có thể.

3. Ví dụ minh hoạ có lời giải

Ví dụ 1: Na và O → natri oxide

Na hoá trị I, O hoá trị II. Ta có x × I = y × II nên x : y = 2 : 1. Công thức: Na₂O.

Khối lượng phân tử = 2 × 23 + 16 = 62 amu.

Ví dụ 2: Ca và Cl → calcium chloride

Ca (II), Cl (I): x : y = I : II = 1 : 2. Công thức: CaCl₂.

Khối lượng phân tử = 40 + 2 × 35,5 = 111 amu.

Ví dụ 3: Al và O → aluminium oxide

Al (III), O (II): x : y = II : III = 2 : 3. Công thức: Al₂O₃.

Khối lượng phân tử = 2 × 27 + 3 × 16 = 54 + 48 = 102 amu.

Ví dụ 4: C (IV) và O → carbon dioxide

x : y = II : IV = 2 : 4 = 1 : 2 (phải rút gọn). Công thức: CO₂.

Khối lượng phân tử = 12 + 2 × 16 = 44 amu.

Ví dụ 5: S (VI) và O → sulfur trioxide

x : y = II : VI = 2 : 6 = 1 : 3. Công thức: SO₃.

Khối lượng phân tử = 32 + 3 × 16 = 80 amu.

Ví dụ 6: Mg và nhóm OH → magnesium hydroxide

Mg (II), OH (I): x : y = I : II = 1 : 2. Nhóm OH có chỉ số 2 nên phải đặt trong ngoặc: Mg(OH)₂.

Khối lượng phân tử = 24 + 2 × (16 + 1) = 24 + 34 = 58 amu.

Ví dụ 7: Fe (III) và nhóm SO₄ (II) → iron(III) sulfate

x : y = II : III = 2 : 3. Công thức: Fe₂(SO₄)₃.

Khối lượng phân tử = 2 × 56 + 3 × (32 + 4 × 16) = 112 + 3 × 96 = 112 + 288 = 400 amu.

Ví dụ 8: Ca và nhóm PO₄ (III) → calcium phosphate

x : y = III : II = 3 : 2. Công thức: Ca₃(PO₄)₂.

Khối lượng phân tử = 3 × 40 + 2 × (31 + 4 × 16) = 120 + 2 × 95 = 120 + 190 = 310 amu.

4. Vì sao phải rút gọn và đặt ngoặc?

• Rút gọn: công thức hoá học biểu diễn tỉ lệ nguyên tử nhỏ nhất trong phân tử (hoặc đơn vị hợp chất). Viết C₂O₄ thay cho CO₂ là sai tỉ lệ biểu diễn, dù về tỉ lệ vẫn bằng nhau.
• Đặt ngoặc: chỉ số ngoài ngoặc nhân với toàn bộ nhóm. Ca₃(PO₄)₂ có 2 nhóm PO₄, tức 2 nguyên tử P và 8 nguyên tử O. Nếu bỏ ngoặc viết Ca₃PO₄₂ thì sai hoàn toàn.
• Nhóm chỉ có một: không cần ngoặc, ví dụ CaSO₄, Na₂SO₄.

5. Kiểm tra nhanh kết quả

Sau khi viết công thức, em thử lại bằng cách tính “tổng hoá trị hai phía” phải bằng nhau. Với Al₂O₃: phía Al là 2 × III = 6, phía O là 3 × II = 6 → đúng. Với Fe₂(SO₄)₃: 2 × III = 6 và 3 × II = 6 → đúng. Bước này mất vài giây nhưng giúp tránh được hầu hết lỗi sai.

6. Lỗi sai thường gặp

• Không rút gọn tỉ lệ (viết S₂O₆ thay vì SO₃).
• Quên ngoặc khi nhóm nguyên tử có chỉ số lớn hơn 1, hoặc đặt ngoặc thừa khi chỉ số là 1.
• Lẫn hoá trị của nguyên tố có nhiều hoá trị (Fe, Cu, S): luôn đọc kĩ đề cho hoá trị nào.
• Khi tính khối lượng phân tử, nhân chỉ số chỉ với nguyên tử đầu nhóm: ở Mg(OH)₂, chỉ số 2 nhân cho cả O lẫn H.
• Viết sai đơn vị: khối lượng phân tử tính bằng amu (hoặc “đơn vị khối lượng nguyên tử”), không ghi gam.

7. Bài luyện tập

Lập công thức hoá học và tính khối lượng phân tử của hợp chất tạo bởi:

1. K (I) và S (II).
2. Zn (II) và Cl (I).
3. Al (III) và nhóm SO₄ (II).
4. NH₄ (I) và nhóm SO₄ (II).

Đáp án

1. x : y = II : I = 2 : 1 → K₂S; khối lượng phân tử = 2 × 39 + 32 = 110 amu.
2. x : y = I : II = 1 : 2 → ZnCl₂; = 65 + 2 × 35,5 = 136 amu.
3. x : y = II : III = 2 : 3 → Al₂(SO₄)₃; = 2 × 27 + 3 × 96 = 54 + 288 = 342 amu.
4. x : y = II : I = 2 : 1 → (NH₄)₂SO₄; = 2 × (14 + 4) + 96 = 36 + 96 = 132 amu.

8. Tóm tắt cần nhớ

• Quy tắc hoá trị: x × a = y × b.
• Tỉ lệ chỉ số x : y = b : a, luôn rút gọn tối giản.
• Nhóm nguyên tử có chỉ số > 1 phải đặt trong ngoặc.
• Khối lượng phân tử = tổng khối lượng của mọi nguyên tử trong công thức, đơn vị amu.

Câu hỏi thường gặp

Quy tắc hoá trị dùng để lập công thức hoá học như thế nào?

Với hợp chất A(x)B(y), trong đó A hoá trị a và B hoá trị b, ta có x × a = y × b. Từ đó x : y = b : a, rút gọn thành số nguyên nhỏ nhất để viết chỉ số.

Khi nào phải dùng dấu ngoặc trong công thức hoá học?

Khi nhóm nguyên tử (như OH, SO4, PO4, NO3, NH4) có chỉ số lớn hơn 1. Ví dụ Mg(OH)2, Al2(SO4)3. Nếu chỉ số là 1 thì không cần ngoặc, ví dụ CaSO4.

Khối lượng phân tử tính như thế nào?

Cộng khối lượng nguyên tử của tất cả nguyên tử trong phân tử, nhân với chỉ số tương ứng. Ví dụ Al2O3 = 2 × 27 + 3 × 16 = 102 amu.

Với nguyên tố nhiều hoá trị như Fe thì làm sao?

Đề bài sẽ cho hoá trị cụ thể hoặc ghi trong tên gọi, ví dụ iron(III). Em lấy đúng hoá trị đó để lập công thức: Fe(III) với O cho Fe2O3, Fe(II) với O cho FeO.

Bài học liên quan

• Chọn đáp án sai về thiết bị bắn tốc độ trong giao thông
• Dụng cụ đo tốc độ của vật chuyển động trong phòng thí nghiệm
• Trường hợp nào sau đây có phản xạ khuếch tán? Cách nhận biết
• Đồ thị quãng đường – thời gian mô tả điều gì? Cách đọc và ví dụ
• Nêu một số ví dụ chứng tỏ sóng âm truyền được trong chất lỏng
• Đặc điểm của electron: mang điện tích âm hay dương, khối lượng bao nhiêu?