Các bài tập về lượng chất dư Hóa học 8 có đáp án chi tiết nhất

Trong các bài toán tính theo phương trình hóa học, đề bài không phải lúc nào cũng cho các chất phản ứng với nhau theo đúng tỉ lệ vừa đủ. Có trường hợp một chất đã phản ứng hết nhưng chất còn lại vẫn chưa được sử dụng hết. Khi đó, học sinh cần xác định đâu là chất hết, đâu là chất dư trước khi tính lượng sản phẩm tạo thành.

Đây là dạng bài quan trọng trong phần Hóa học của môn Khoa học tự nhiên lớp 8. Muốn làm tốt, học sinh cần nắm chắc cách viết và cân bằng phương trình hóa học, tính số mol và đặc biệt là biết so sánh số mol với hệ số trong phương trình.

1. Khái niệm chất dư, chất hết trong phản ứng hóa học lớp 8

1.1. Chất hết là gì?

Chất hết là chất tham gia phản ứng được sử dụng hết trong quá trình phản ứng. Khi chất này đã hết thì phản ứng không thể tiếp tục theo phương trình đang xét dù chất phản ứng còn lại vẫn còn.

Trong hóa học, chất hết còn được gọi là chất phản ứng giới hạn.

Ví dụ:

2H₂ + O₂ = 2H₂O

Theo phương trình, cứ 2 mol H₂ cần 1 mol O₂.

Nếu ban đầu có 2 mol H₂ và 2 mol O₂ thì 2 mol H₂ chỉ phản ứng với 1 mol O₂.

Sau phản ứng:

H₂ hết;

O₂ còn lại 1 mol.

Như vậy, H₂ là chất hết và O₂ là chất dư.

1.2. Chất dư là gì?

Chất dư là chất tham gia phản ứng nhưng sau khi phản ứng kết thúc vẫn còn lại một lượng nhất định.

Lượng chất dư được tính theo nguyên tắc:

Lượng chất dư = Lượng chất ban đầu − Lượng chất đã phản ứng.

Có thể tính lượng dư theo số mol trước rồi chuyển thành khối lượng hoặc đại lượng mà đề bài yêu cầu.

1.3. Phản ứng vừa đủ là gì?

Không phải bài toán nào cho hai chất phản ứng cũng có chất dư.

Nếu lượng các chất ban đầu đúng bằng tỉ lệ hệ số trong phương trình hóa học thì các chất sẽ phản ứng vừa đủ với nhau.

Ví dụ:

2H₂ + O₂ = 2H₂O

Nếu có đúng 2 mol H₂ và 1 mol O₂ thì hai chất phản ứng vừa đủ.

Sau phản ứng không còn H₂ và cũng không còn O₂.

Như vậy có ba khả năng cần phân biệt: chất A hết, chất B dư; chất B hết, chất A dư; hoặc hai chất phản ứng vừa đủ.

2. Tại sao cần xác định chất dư, chất hết khi giải bài tập Hóa học?

Việc xác định chất dư và chất hết không chỉ nhằm trả lời câu hỏi “chất nào còn lại sau phản ứng” mà còn quyết định cách giải những bước tiếp theo.

2.1. Chất hết quyết định lượng sản phẩm tạo thành

Đây là nguyên tắc quan trọng nhất.

Khi đề bài cho lượng của hai chất tham gia, không thể tùy ý chọn một chất để tính lượng sản phẩm. Trước tiên phải xác định chất nào phản ứng hết.

Lượng sản phẩm phải được tính dựa trên lượng chất thực tế đã tham gia phản ứng, mà trong dạng bài cơ bản thường được xác định từ chất hết.

Ví dụ, phản ứng cần 1 mol A và 1 mol B nhưng ban đầu chỉ có:

0,2 mol A;

0,5 mol B.

Chỉ 0,2 mol B có thể phản ứng với 0,2 mol A. Phần B còn lại không thể tiếp tục phản ứng vì A đã hết.

Do đó, không thể lấy toàn bộ 0,5 mol B để tính lượng sản phẩm.

2.2. Xác định chính xác lượng chất còn lại sau phản ứng

Nhiều bài toán yêu cầu:

Tính khối lượng chất dư;

Tính số mol chất dư;

Xác định các chất có mặt sau phản ứng;

Tính khối lượng hoặc thể tích sản phẩm.

Nếu không xác định chất hết trước, các kết quả phía sau rất dễ sai.

2.3. Giúp hiểu đúng bản chất của phương trình hóa học

Hệ số trong phương trình hóa học cho biết tỉ lệ số mol giữa các chất.

Ví dụ:

2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃

Điều này cho biết:

2 mol Al phản ứng vừa đủ với 3 mol Cl₂ và tạo thành 2 mol AlCl₃.

Không có nghĩa cứ chất nào có số mol lớn hơn thì chất đó chắc chắn dư. Phải so sánh số mol theo đúng tỉ lệ hệ số.

Đây cũng là lý do việc xác định chất dư, chất hết được xem là bước nền tảng của dạng toán tính theo phương trình hóa học.

3. Cách tính chất dư, chất hết đơn giản và chính xác nhất

Có thể giải hầu hết bài tập chất dư lớp 8 theo 5 bước.

Bước 1. Viết và cân bằng phương trình hóa học

Giả sử:

aA + bB = cC

Trong đó a, b, c là các hệ số của phương trình đã cân bằng.

Không được bỏ qua bước cân bằng vì toàn bộ việc xác định chất dư, chất hết phụ thuộc vào các hệ số này.

Bước 2. Đổi dữ kiện về số mol

Nếu đề cho khối lượng:

n = m/M

Trong đó:

n là số mol, đơn vị mol;

m là khối lượng, đơn vị gam;

M là khối lượng mol, đơn vị g/mol.

Nếu đề cho thể tích chất khí ở điều kiện chuẩn 25°C và 1 bar:

n = V/24,79

Hoặc:

V = n × 24,79

Trong đó V tính bằng lít.

Bước 3. Chia số mol mỗi chất cho hệ số tương ứng

Với:

aA + bB = cC

Ta so sánh:

nA/a và nB/b.

Có ba trường hợp.

Nếu:

nA/a < nB/b

thì A hết, B dư.

Nếu:

nA/a > nB/b

thì B hết, A dư.

Nếu:

nA/a = nB/b

thì A và B phản ứng vừa đủ.

Đây là cách xác định chất dư nhanh và ít nhầm nhất.

Bước 4. Tính sản phẩm theo chất hết

Sau khi xác định chất hết, sử dụng số mol của chất hết và tỉ lệ hệ số phương trình để tính lượng sản phẩm.

Ví dụ:

aA + bB = cC

Nếu A là chất hết thì:

nC = nA × c/a

Bước 5. Tính lượng chất dư

Trước tiên tính lượng chất dư đã tham gia phản ứng.

Sau đó:

n chất dư còn lại = n ban đầu − n đã phản ứng.

Nếu đề yêu cầu khối lượng:

m dư = n dư × M.

Mẹo nhớ nhanh

Khi đề bài cho lượng của từ hai chất tham gia phản ứng trở lên, học sinh nên nghĩ ngay đến khả năng có chất dư.

Quy trình ngắn gọn là:

Đổi mol, cân bằng phương trình, chia mol cho hệ số, số nhỏ hơn là chất hết, sau đó tính sản phẩm theo chất hết.

Phương pháp bảng 3 dòng

Ngoài cách tính trực tiếp, học sinh có thể sử dụng bảng:

Bảng 3 dòng không phải cách trình bày bắt buộc nhưng rất hữu ích vì giúp phân biệt rõ lượng ban đầu, lượng đã phản ứng và lượng còn lại.

4. Các dạng bài tập về lượng chất dư thường gặp trong chương trình Hóa 8

Dạng 1. Xác định chất dư, chất hết

Đây là dạng cơ bản nhất.

Đề thường cho khối lượng hoặc số mol của hai chất tham gia và yêu cầu xác định chất nào dư.

Cách giải:

Đổi toàn bộ dữ kiện về mol;

Viết phương trình;

Chia số mol từng chất cho hệ số;

So sánh kết quả.

Dạng 2. Xác định chất dư và tính khối lượng sản phẩm

Sau khi xác định chất hết, học sinh tiếp tục sử dụng chất hết để tính số mol sản phẩm.

Sau đó:

m sản phẩm = n sản phẩm × M sản phẩm.

Dạng 3. Tính khối lượng chất còn dư

Sau khi biết chất nào dư:

Tính số mol chất dư đã phản ứng;

Lấy số mol ban đầu trừ số mol đã phản ứng;

Đổi số mol dư thành khối lượng.

Công thức:

n dư = n ban đầu − n phản ứng.

m dư = n dư × M.

Dạng 4. Bài toán có chất khí

Nếu chất tham gia hoặc sản phẩm là chất khí và đề cho thể tích ở điều kiện chuẩn 25°C, 1 bar thì sử dụng:

n = V/24,79

hoặc:

V = n × 24,79.

Sau khi đổi về số mol, cách xác định chất dư hoàn toàn giống những bài thông thường.

Dạng 5. Bài toán kim loại tác dụng với acid

Ví dụ:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂

Đề có thể cho đồng thời lượng Zn và HCl rồi yêu cầu xác định:

Zn hay HCl dư;

Khối lượng chất dư;

Thể tích H₂ sinh ra.

Điểm quan trọng vẫn là phải xác định chất hết trước khi tính lượng H₂.

Các dạng bài cơ bản thường xoay quanh xác định chất dư, tính lượng sản phẩm và xử lý dữ kiện khối lượng, số mol hoặc thể tích khí.

5. Hướng dẫn giải chi tiết các bài tập chất dư, chất hết có đáp án

Bài 1. Xác định chất dư và khối lượng sản phẩm

Cho 5,4 g Al tác dụng với 14,874 lít khí Cl₂ ở điều kiện chuẩn 25°C, 1 bar. Sau phản ứng:

a) Chất nào còn dư? Tính khối lượng chất dư.

b) Tính khối lượng AlCl₃ tạo thành.

Lời giải

Phương trình hóa học:

2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃

Số mol Al:

nAl = 5,4/27 = 0,2 mol.

Số mol Cl₂:

nCl₂ = 14,874/24,79 = 0,6 mol.

So sánh:

nAl/2 = 0,2/2 = 0,1.

nCl₂/3 = 0,6/3 = 0,2.

Vì 0,1 < 0,2 nên Al phản ứng hết, Cl₂ dư.

Theo phương trình:

2 mol Al cần 3 mol Cl₂.

Vậy 0,2 mol Al cần:

nCl₂ phản ứng = 0,2 × 3/2 = 0,3 mol.

Số mol Cl₂ dư:

nCl₂ dư = 0,6 − 0,3 = 0,3 mol.

Khối lượng Cl₂ dư:

mCl₂ dư = 0,3 × 71 = 21,3 g.

Theo phương trình:

nAlCl₃ = nAl = 0,2 mol.

Khối lượng mol của AlCl₃:

MAlCl₃ = 27 + 35,5 × 3 = 133,5 g/mol.

Khối lượng AlCl₃:

mAlCl₃ = 0,2 × 133,5 = 26,7 g.

Đáp số:

a) Cl₂ dư 21,3 g.

b) AlCl₃ tạo thành 26,7 g.

Kết quả này có thể kiểm tra lại bằng bảng ba dòng: sau phản ứng Al còn 0 mol, Cl₂ còn 0,3 mol và tạo thành 0,2 mol AlCl₃.

Bài 2. Xác định chất dư khi đốt cháy

Đốt cháy hoàn toàn 6,4 g sulfur (S) trong bình chứa 4 g oxygen (O₂). Tính thể tích SO₂ thu được ở điều kiện chuẩn 25°C, 1 bar.

Lời giải

Phương trình:

S + O₂ = SO₂

Số mol S:

nS = 6,4/32 = 0,2 mol.

Số mol O₂:

nO₂ = 4/32 = 0,125 mol.

Phương trình có tỉ lệ:

1 mol S : 1 mol O₂.

Ta có:

0,2 > 0,125.

Vì vậy O₂ phản ứng hết, S dư.

Theo phương trình:

nSO₂ = nO₂ = 0,125 mol.

Thể tích SO₂:

VSO₂ = 0,125 × 24,79 = 3,09875 lít.

Có thể làm tròn:

VSO₂ ≈ 3,10 lít.

Đáp số: khoảng 3,10 lít SO₂.

Nếu đề hỏi thêm lượng S dư:

Số mol S đã phản ứng là 0,125 mol.

Số mol S dư:

0,2 − 0,125 = 0,075 mol.

Khối lượng S dư:

0,075 × 32 = 2,4 g.

Bài 3. Kim loại tác dụng với acid

Cho 13 g Zn tác dụng với 0,5 mol HCl.

a) Xác định chất dư và khối lượng chất dư.

b) Tính thể tích H₂ thu được ở điều kiện chuẩn 25°C, 1 bar.

Lời giải

Phương trình:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂

Số mol Zn:

nZn = 13/65 = 0,2 mol.

Số mol HCl:

nHCl = 0,5 mol.

So sánh:

nZn/1 = 0,2.

nHCl/2 = 0,5/2 = 0,25.

Vì:

0,2 < 0,25

nên Zn phản ứng hết, HCl dư.

Theo phương trình, 0,2 mol Zn cần:

nHCl phản ứng = 0,2 × 2 = 0,4 mol.

Số mol HCl dư:

nHCl dư = 0,5 − 0,4 = 0,1 mol.

Khối lượng HCl dư:

mHCl dư = 0,1 × 36,5 = 3,65 g.

Theo phương trình:

nH₂ = nZn = 0,2 mol.

Thể tích H₂:

VH₂ = 0,2 × 24,79 = 4,958 lít.

Đáp số:

a) HCl dư 3,65 g.

b) H₂ thu được 4,958 lít.

Bài 4. Trường hợp phản ứng vừa đủ

Cho 11,2 g Fe tác dụng với 6,4 g S tạo thành FeS. Xác định chất dư sau phản ứng.

Lời giải

Phương trình:

Fe + S = FeS

Số mol Fe:

nFe = 11,2/56 = 0,2 mol.

Số mol S:

nS = 6,4/32 = 0,2 mol.

Hệ số Fe và S đều bằng 1.

Ta có:

nFe/1 = nS/1 = 0,2.

Vì hai tỉ số bằng nhau nên Fe và S phản ứng vừa đủ.

Không có chất dư.

Theo phương trình:

nFeS = 0,2 mol.

Nếu cần tính khối lượng:

MFeS = 56 + 32 = 88 g/mol.

mFeS = 0,2 × 88 = 17,6 g.

Đáp số: Không có chất dư; thu được 17,6 g FeS.

Bài 5. Bài toán dễ mắc bẫy khi so sánh số mol

Cho 0,3 mol Al tác dụng với 0,4 mol O₂. Xác định chất dư và số mol chất dư.

Lời giải

Phương trình:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Nếu chỉ nhìn số mol ban đầu, học sinh có thể cho rằng O₂ nhiều hơn nên O₂ dư. Tuy nhiên, phải chia số mol cho hệ số.

Ta có:

nAl/4 = 0,3/4 = 0,075.

nO₂/3 = 0,4/3 ≈ 0,133.

Vì:

0,075 < 0,133

nên Al phản ứng hết và O₂ dư.

Theo phương trình:

4 mol Al cần 3 mol O₂.

0,3 mol Al cần:

nO₂ phản ứng = 0,3 × 3/4 = 0,225 mol.

Số mol O₂ dư:

nO₂ dư = 0,4 − 0,225 = 0,175 mol.

Đáp số: Al hết; O₂ dư 0,175 mol.

Bài này cho thấy tuyệt đối không được chỉ nhìn vào số mol ban đầu để xác định chất dư.

6. Những lưu ý quan trọng để tránh sai sót khi làm bài toán chất dư

6.1. Không so sánh trực tiếp số mol của hai chất

Đây là lỗi thường gặp nhất.

Ví dụ:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃.

Không thể chỉ thấy:

nAl = 0,3 mol;

nO₂ = 0,4 mol

rồi kết luận O₂ dư vì 0,4 lớn hơn 0,3.

Phải so sánh:

0,3/4 với 0,4/3.

Nói cách khác, luôn phải tính đến hệ số của phương trình hóa học.

6.2. Phải cân bằng phương trình trước khi tính

Nếu hệ số phương trình sai thì tỉ lệ mol sai, dẫn đến xác định sai chất dư ngay từ đầu.

Trình tự nên là:

Viết phương trình;

Cân bằng;

Tính mol;

So sánh theo hệ số;

Xác định chất hết;

Tính sản phẩm và chất dư.

6.3. Không lấy chất dư để tính sản phẩm theo toàn bộ lượng ban đầu

Giả sử B là chất dư.

Không được lấy toàn bộ số mol B ban đầu để tính sản phẩm vì một phần B vẫn còn sau phản ứng.

Phải tính sản phẩm dựa vào lượng chất thực tế phản ứng, thường thuận tiện nhất là xuất phát từ chất hết.

6.4. Phân biệt “số mol chất dư” và “số mol chất dư đã phản ứng”

Ví dụ ban đầu có 0,5 mol HCl nhưng chỉ 0,4 mol HCl tham gia phản ứng.

Khi đó:

0,5 mol là lượng HCl ban đầu;

0,4 mol là lượng HCl đã phản ứng;

0,1 mol mới là lượng HCl còn dư.

Đây là ba đại lượng khác nhau.

6.5. Chú ý điều kiện của thể tích khí

Trong các bài tập sử dụng điều kiện chuẩn 25°C và 1 bar:

V = n × 24,79.

Không nên tự động sử dụng 22,4 L/mol nếu đề bài đang sử dụng điều kiện chuẩn theo cách trình bày của chương trình mới.

6.6. Đừng quên trường hợp phản ứng vừa đủ

Nếu:

nA/a = nB/b

thì hai chất phản ứng vừa đủ.

Khi đó không có chất dư.

Không phải bài toán nào cho lượng của hai chất tham gia cũng bắt buộc phải tìm được một chất dư.

6.7. Có thể kiểm tra kết quả bằng định luật bảo toàn khối lượng

Sau khi giải xong, học sinh có thể dùng định luật bảo toàn khối lượng để kiểm tra.

Nếu xét toàn bộ hệ:

Tổng khối lượng trước phản ứng = Tổng khối lượng sau phản ứng.

Trong trường hợp có chất dư, khối lượng sau phản ứng phải tính cả chất dư còn lại.

Ví dụ ở Bài 1:

Khối lượng ban đầu:

5,4 + 42,6 = 48 g.

Sau phản ứng có:

26,7 g AlCl₃ và 21,3 g Cl₂ dư.

Tổng:

26,7 + 21,3 = 48 g.

Kết quả phù hợp với định luật bảo toàn khối lượng.

Công thức ghi nhớ nhanh

Đối với phương trình:

aA + bB = cC + dD

Học sinh chỉ cần nhớ:

Bước 1: Đổi dữ kiện về số mol.

n = m/M

Đối với khí ở 25°C, 1 bar:

n = V/24,79

Bước 2: So sánh:

nA/a và nB/b.

Số nhỏ hơn tương ứng với chất hết.

Hai số bằng nhau thì phản ứng vừa đủ.

Bước 3: Tính sản phẩm theo chất hết.

Bước 4: Với chất dư:

n dư = n ban đầu − n đã phản ứng.

Bước 5: Nếu cần khối lượng:

m dư = n dư × M.

Có thể ghi nhớ ngắn gọn: “Đổi mol, chia hệ số, tìm chất hết, tính sản phẩm, tính phần dư”.

Kết luận

Bài toán chất dư, chất hết không khó nếu học sinh thực hiện đúng trình tự. Điều quan trọng nhất không phải học thuộc nhiều công thức mà là hiểu hệ số trong phương trình hóa học biểu thị tỉ lệ số mol giữa các chất.

Khi đề bài cho lượng của hai chất tham gia, hãy đổi các dữ kiện về số mol, cân bằng phương trình rồi so sánh số mol chia cho hệ số tương ứng. Chất có tỉ số nhỏ hơn là chất phản ứng hết; chất còn lại là chất dư. Sau đó mới tính lượng sản phẩm và lượng chất còn dư.

Nếu hình thành được thói quen này ngay từ lớp 8, học sinh sẽ có nền tảng tốt để giải các bài toán hóa học định lượng phức tạp hơn ở những lớp tiếp theo.

Quý bạn đọc cũng có thể tham khảo thêm:

• Bài tập cân bằng phương trình hóa học lớp 8 có đáp án dễ hiểu
• Tóm tắt kiến thức Hóa học 8 đầy đủ, chi tiết 
• Công thức tính hiệu suất phản ứng hóa học chính xác, dễ hiểu