Bạn hãy tưởng tượng mình làm một chiếc bánh nặng đúng 100 gam, trong đó có 40 gam bột mì, 30 gam đường và 30 gam bơ. Nếu có người hỏi trong chiếc bánh đó bột mì chiếm bao nhiêu phần trăm, bạn sẽ trả lời ngay: 40 phần trăm, vì 40 chia 100 bằng 0,4, nhân với 100 phần trăm bằng 40 phần trăm. Cách chia phần trăm đó chính là cách các nhà hóa học nói về thành phần của một hợp chất: trong một phân tử nước, hiđro chiếm bao nhiêu phần trăm khối lượng, oxi chiếm bao nhiêu phần trăm, và hai con số đó cộng lại có bằng 100 phần trăm không. Chỉ khác là thay vì cân bánh, bạn sẽ tính bằng nguyên tử khối của từng nguyên tố.
Bài viết này sẽ giúp bạn nắm chắc công thức tính phần trăm khối lượng của các nguyên tố trong hợp chất, hiểu rõ từng kí hiệu trong công thức, luyện tập với 4 ví dụ tính từng bước, từ phân tử nước quen thuộc đến đá vôi trong tự nhiên, tránh 5 lỗi sai mà học sinh hay mắc nhất, rồi tự kiểm tra mình bằng 5 câu trắc nghiệm kèm giải thích cặn kẽ. Cuối bài là 5 câu hỏi thường gặp để bạn phân biệt rõ phần trăm khối lượng với phần trăm số nguyên tử, và hiểu vì sao cách tính này lại quan trọng trong đời sống, từ nhãn phân bón đến thành phần thực phẩm. Khi đọc xong, bạn sẽ tính được phần trăm của bất kì nguyên tố nào trong bất kì hợp chất nào chỉ bằng một công thức duy nhất.
Phần trăm khối lượng là gì? Công thức %m = n · M / M_hc × 100%
Phần trăm khối lượng của một nguyên tố trong hợp chất là tỉ lệ giữa khối lượng của nguyên tố đó và khối lượng của toàn bộ hợp chất, nhân với 100 phần trăm. Công thức viết gọn là %m = n · M_X chia M_hc nhân 100 phần trăm, trong đó %m là phần trăm khối lượng của nguyên tố X, n là số nguyên tử của nguyên tố X trong một phân tử hợp chất, M_X là nguyên tử khối của nguyên tố X, còn M_hc là khối lượng phân tử của hợp chất, tức tổng nguyên tử khối của tất cả các nguyên tử trong phân tử. Bạn hãy đọc công thức này theo nghĩa đời thường: lấy khối lượng của phần mình quan tâm, chia cho khối lượng của cả cái bánh, rồi nhân với 100 phần trăm.
Muốn tính phần trăm khối lượng, bạn làm theo ba bước. Bước một, bạn tính khối lượng phân tử của hợp chất bằng cách cộng nguyên tử khối của tất cả các nguyên tử trong phân tử, nhớ nhân với chỉ số của từng nguyên tố. Bước hai, bạn tính khối lượng của nguyên tố cần tìm bằng cách lấy số nguyên tử của nó nhân với nguyên tử khối của nó. Bước ba, bạn lấy khối lượng của nguyên tố chia cho khối lượng phân tử rồi nhân với 100 phần trăm. Ba bước này áp dụng cho mọi hợp chất, từ đơn giản như nước H₂O đến phức tạp như đá vôi CaCO₃, và bạn sẽ thấy trong các ví dụ dưới đây. Bạn có thể ôn lại cách tính khối lượng phân tử trong bài công thức tính khối lượng phân tử, vì bước một của bài này chính là toàn bộ nội dung của bài đó.
Có một cách kiểm tra kết quả rất nhanh mà bạn không nên bỏ qua: cộng phần trăm khối lượng của tất cả các nguyên tố trong hợp chất lại, tổng phải bằng 100 phần trăm. Nếu tổng ra 99 phần trăm hay 101 phần trăm thì bạn đã làm tròn sai ở đâu đó, còn nếu tổng ra 80 phần trăm hay 120 phần trăm thì chắc chắn bạn đã tính nhầm một bước nào đó. Ví dụ trong phân tử nước, phần trăm của hiđro cộng phần trăm của oxi bằng 11,11 phần trăm cộng 88,89 phần trăm bằng đúng 100 phần trăm, đó là dấu hiệu cho thấy phép tính của bạn đã đúng. Khi cần tính ngược, tức tìm công thức hóa học từ phần trăm các nguyên tố, bạn sẽ dùng đến bài lập công thức hóa học khi biết phần trăm các nguyên tố, nơi công thức này được dùng theo chiều ngược lại.
Bạn cũng cần phân biệt phần trăm khối lượng với phần trăm số nguyên tử, vì hai khái niệm này rất dễ nhầm. Trong phân tử nước H₂O có 3 nguyên tử, trong đó hiđro chiếm 2 trên 3 nguyên tử, tức khoảng 66,67 phần trăm về số lượng, nhưng về khối lượng hiđro chỉ chiếm 11,11 phần trăm, vì mỗi nguyên tử hiđro rất nhẹ so với nguyên tử oxi. Khi đề bài hỏi phần trăm khối lượng, bạn phải tính bằng khối lượng, không được đếm số nguyên tử rồi chia. Ngược lại, khi đề bài hỏi phần trăm số nguyên tử thì bạn mới đếm nguyên tử. Đọc kĩ đề là cách đơn giản nhất để không mất điểm ở dạng bài này.
Bốn ví dụ tính phần trăm khối lượng từng bước
Ví dụ 1 (dùng đúng số liệu mẫu): Tính phần trăm khối lượng của hiđro và oxi trong phân tử nước H₂O, biết H = 1, O = 16.
Bước một, bạn tính khối lượng phân tử của nước: M bằng 2 × 1 cộng 16 bằng 18. Bước hai, bạn tính phần trăm của hiđro: %H bằng 2 × 1 chia 18 nhân 100 phần trăm, tức 2 chia 18 bằng 0,1111, nhân 100 phần trăm bằng 11,11 phần trăm. Bước ba, bạn tính phần trăm của oxi: %O bằng 16 chia 18 nhân 100 phần trăm, tức 16 chia 18 bằng 0,8889, nhân 100 phần trăm bằng 88,89 phần trăm. Bạn kiểm tra: 11,11 phần trăm cộng 88,89 phần trăm bằng 100 phần trăm, khớp. Bạn hãy để ý: tuy phân tử nước có 2 nguyên tử hiđro nhưng hiđro chỉ chiếm hơn 11 phần trăm khối lượng, vì nguyên tử hiđro quá nhẹ so với nguyên tử oxi.
Ví dụ 2 (tính phần trăm trong khí cacbon đioxit): Tính phần trăm khối lượng của cacbon và oxi trong phân tử CO₂, biết C = 12, O = 16.
Bước một, bạn tính khối lượng phân tử của CO₂: M bằng 12 cộng 2 × 16 bằng 12 cộng 32 bằng 44. Bước hai, bạn tính phần trăm của cacbon: %C bằng 12 chia 44 nhân 100 phần trăm, tức 12 chia 44 bằng 0,2727, nhân 100 phần trăm bằng 27,27 phần trăm. Bước ba, bạn tính phần trăm của oxi: %O bằng 2 × 16 chia 44 nhân 100 phần trăm, tức 32 chia 44 bằng 0,7273, nhân 100 phần trăm bằng 72,73 phần trăm. Bạn kiểm tra: 27,27 phần trăm cộng 72,73 phần trăm bằng 100 phần trăm, khớp. Bạn hãy để ý: ở đây oxi có chỉ số 2 nên khối lượng của oxi trong phân tử là 2 × 16 bằng 32, quên nhân với chỉ số là lỗi hay gặp nhất.
Ví dụ 3 (tính phần trăm trong muối ăn): Tính phần trăm khối lượng của natri và clo trong muối ăn NaCl, biết Na = 23, Cl = 35,5.
Bước một, bạn tính khối lượng phân tử của NaCl: M bằng 23 cộng 35,5 bằng 58,5. Bước hai, bạn tính phần trăm của natri: %Na bằng 23 chia 58,5 nhân 100 phần trăm, tức 23 chia 58,5 bằng 0,3932, nhân 100 phần trăm bằng 39,32 phần trăm. Bước ba, bạn tính phần trăm của clo: %Cl bằng 35,5 chia 58,5 nhân 100 phần trăm, tức 35,5 chia 58,5 bằng 0,6068, nhân 100 phần trăm bằng 60,68 phần trăm. Bạn kiểm tra: 39,32 phần trăm cộng 60,68 phần trăm bằng 100 phần trăm, khớp. Bạn hãy để ý: nguyên tử khối của clo là 35,5, một số lẻ, nên bạn phải giữ đủ chữ số thập phân trong phép chia, nếu làm tròn 35,5 thành 36 thì kết quả sẽ lệch.
Ví dụ 4 (tính phần trăm trong đá vôi): Tính phần trăm khối lượng của canxi, cacbon và oxi trong đá vôi CaCO₃, biết Ca = 40, C = 12, O = 16.
Bước một, bạn tính khối lượng phân tử của CaCO₃: M bằng 40 cộng 12 cộng 3 × 16 bằng 40 cộng 12 cộng 48 bằng 100. Bước hai, bạn tính phần trăm của canxi: %Ca bằng 40 chia 100 nhân 100 phần trăm bằng 40 phần trăm. Bước ba, bạn tính phần trăm của cacbon: %C bằng 12 chia 100 nhân 100 phần trăm bằng 12 phần trăm. Bước bốn, bạn tính phần trăm của oxi: %O bằng 3 × 16 chia 100 nhân 100 phần trăm, tức 48 chia 100 bằng 0,48, nhân 100 phần trăm bằng 48 phần trăm. Bạn kiểm tra: 40 phần trăm cộng 12 phần trăm cộng 48 phần trăm bằng 100 phần trăm, khớp. Bạn hãy để ý: khối lượng phân tử của đá vôi đúng bằng 100 nên các phần trăm tính ra đều là số tròn, đây là ví dụ đẹp để bạn tự kiểm tra cách làm của mình.
Năm lỗi sai thường gặp — và cách tránh
Lỗi 1: Quên nhân với 100 phần trăm ở bước cuối.
Nhiều bạn tính 2 chia 18 bằng 0,1111 rồi ghi luôn đáp án là 0,1111 phần trăm, hoặc ghi 0,1111 mà quên đơn vị phần trăm. Cách tránh: bạn hãy nhớ công thức có nhân với 100 phần trăm ở cuối, và đáp án phần trăm luôn là một số từ 0 đến 100, nếu đáp án của bạn nhỏ hơn 1 thì chắc chắn bạn đã quên nhân 100.
Lỗi 2: Dùng số mol thay cho khối lượng.
Nhiều bạn tính phần trăm của hiđro trong nước bằng 2 chia 3 nhân 100 phần trăm bằng 66,67 phần trăm, vì phân tử nước có 2 nguyên tử hiđro trên tổng số 3 nguyên tử. Cách tránh: bạn hãy nhớ phần trăm khối lượng tính bằng khối lượng, không phải bằng số nguyên tử; 2 chia 3 là phần trăm số nguyên tử, còn phần trăm khối lượng phải là 2 × 1 chia 18 nhân 100 phần trăm.
Lỗi 3: Quên nhân với chỉ số n của nguyên tố.
Nhiều bạn tính phần trăm của hiđro trong nước bằng 1 chia 18 nhân 100 phần trăm bằng 5,56 phần trăm, vì quên mất phân tử nước có 2 nguyên tử hiđro. Cách tránh: bạn hãy nhớ tử số của công thức là n nhân M_X, trong đó n là chỉ số của nguyên tố trong công thức hóa học; trước khi tính, bạn khoanh tròn chỉ số của từng nguyên tố để không bỏ sót.
Lỗi 4: Dùng sai nguyên tử khối của nguyên tố.
Nhiều bạn lấy nguyên tử khối của oxi là 8 thay vì 16, hoặc lấy của clo là 35 thay vì 35,5, khiến toàn bộ kết quả lệch theo. Cách tránh: bạn hãy tra bảng tuần hoàn cẩn thận trước khi tính, đặc biệt với các nguyên tố có nguyên tử khối lẻ như clo bằng 35,5; khi đề bài đã cho nguyên tử khối thì bạn dùng đúng số đề cho, không tự nhớ lại.
Lỗi 5: Không kiểm tra tổng các phần trăm có bằng 100 phần trăm không.
Nhiều bạn tính xong từng phần trăm thì dừng lại, không phát hiện ra mình đã tính nhầm một chỗ nào đó. Cách tránh: bạn hãy luôn cộng tất cả các phần trăm lại sau khi tính xong; tổng phải bằng 100 phần trăm, sai lệch quá 0,02 phần trăm do làm tròn là chấp nhận được, còn lệch nhiều hơn thì bạn phải tính lại từ đầu.
Năm bài tập tự luyện
Hãy làm 5 bài tập sau đây rồi đối chiếu với bảng đáp án bên dưới. Nhớ tính khối lượng phân tử trước, rồi mới tính từng phần trăm, cuối cùng cộng lại để kiểm tra bằng 100 phần trăm.
Câu 1: Phần trăm khối lượng của hiđro trong phân tử nước H₂O bằng bao nhiêu? Biết H = 1, O = 16.
A. 11,11%
B. 88,89%
C. 5,56%
D. 50%
Câu 2: Phần trăm khối lượng của oxi trong phân tử CO₂ bằng bao nhiêu? Biết C = 12, O = 16.
A. 27,27%
B. 72,73%
C. 36,36%
D. 63,64%
Câu 3: Phần trăm khối lượng của clo trong muối ăn NaCl bằng bao nhiêu? Biết Na = 23, Cl = 35,5.
A. 39,32%
B. 23%
C. 35,5%
D. 60,68%
Câu 4: Phần trăm khối lượng của canxi trong đá vôi CaCO₃ bằng bao nhiêu? Biết Ca = 40, C = 12, O = 16.
A. 12%
B. 48%
C. 40%
D. 100%
Câu 5: Một hợp chất chỉ gồm cacbon và oxi, trong đó cacbon chiếm 27,27% khối lượng, oxi chiếm 72,73% khối lượng. Hợp chất đó là chất nào?
A. CO
B. CO₂
C. CaCO₃
D. CH₄
| Câu | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| Đáp án | A | B | D | C | B |
Giải thích Câu 1 — Đáp án A đúng: Khối lượng phân tử của nước bằng 2 × 1 cộng 16 bằng 18, phần trăm của hiđro bằng 2 × 1 chia 18 nhân 100 phần trăm bằng 11,11 phần trăm. Đáp án B sai vì 88,89 phần trăm là phần trăm của oxi. Đáp án C sai vì 5,56 phần trăm là kết quả khi quên nhân với chỉ số 2 của hiđro. Đáp án D sai vì 50 phần trăm không có phép tính nào cho ra.
Giải thích Câu 2 — Đáp án B đúng: Khối lượng phân tử của CO₂ bằng 12 cộng 2 × 16 bằng 44, phần trăm của oxi bằng 2 × 16 chia 44 nhân 100 phần trăm bằng 72,73 phần trăm. Đáp án A sai vì 27,27 phần trăm là phần trăm của cacbon. Đáp án C sai vì 36,36 phần trăm là kết quả khi lấy 16 chia 44 mà quên nhân với chỉ số 2 của oxi. Đáp án D sai vì 63,64 phần trăm không có phép tính nào cho ra.
Giải thích Câu 3 — Đáp án D đúng: Khối lượng phân tử của NaCl bằng 23 cộng 35,5 bằng 58,5, phần trăm của clo bằng 35,5 chia 58,5 nhân 100 phần trăm bằng 60,68 phần trăm. Đáp án A sai vì 39,32 phần trăm là phần trăm của natri. Đáp án B sai vì 23 là nguyên tử khối của natri, không phải phần trăm. Đáp án C sai vì 35,5 là nguyên tử khối của clo, không phải phần trăm.
Giải thích Câu 4 — Đáp án C đúng: Khối lượng phân tử của CaCO₃ bằng 40 cộng 12 cộng 3 × 16 bằng 100, phần trăm của canxi bằng 40 chia 100 nhân 100 phần trăm bằng 40 phần trăm. Đáp án A sai vì 12 phần trăm là phần trăm của cacbon. Đáp án B sai vì 48 phần trăm là phần trăm của oxi. Đáp án D sai vì 100 phần trăm là tổng phần trăm của cả ba nguyên tố, không phải của riêng canxi.
Giải thích Câu 5 — Đáp án B đúng: Trong CO₂, khối lượng phân tử bằng 44, phần trăm của cacbon bằng 12 chia 44 nhân 100 phần trăm bằng 27,27 phần trăm, phần trăm của oxi bằng 32 chia 44 nhân 100 phần trăm bằng 72,73 phần trăm, khớp với đề bài. Đáp án A sai vì trong CO, phần trăm của cacbon bằng 12 chia 28 nhân 100 phần trăm bằng 42,86 phần trăm. Đáp án C sai vì CaCO₃ còn chứa canxi nên phần trăm của cacbon chỉ bằng 12 phần trăm. Đáp án D sai vì CH₄ không chứa oxi.
Câu hỏi thường gặp về phần trăm khối lượng
Hỏi: Tổng phần trăm khối lượng của tất cả các nguyên tố trong một hợp chất có luôn bằng 100% không?
Đáp: Luôn bằng 100 phần trăm, vì tổng khối lượng của các nguyên tố đúng bằng khối lượng của toàn bộ hợp chất. Nếu bạn cộng lại mà được 99,98 phần trăm hay 100,02 phần trăm thì đó chỉ là sai số làm tròn, chấp nhận được. Nếu lệch nhiều hơn thì bạn đã tính nhầm ở đâu đó và cần kiểm tra lại.
Hỏi: Phần trăm khối lượng và phần trăm số nguyên tử khác nhau thế nào?
Đáp: Phần trăm khối lượng tính bằng khối lượng, còn phần trăm số nguyên tử tính bằng cách đếm số nguyên tử. Trong phân tử nước, hiđro chiếm 66,67 phần trăm về số nguyên tử nhưng chỉ chiếm 11,11 phần trăm về khối lượng, vì nguyên tử hiđro rất nhẹ so với nguyên tử oxi. Đề bài hỏi loại phần trăm nào thì bạn tính theo loại đó.
Hỏi: Vì sao trong công thức phải nhân với chỉ số n của nguyên tố?
Đáp: Vì chỉ số n cho biết trong một phân tử có bao nhiêu nguyên tử của nguyên tố đó, mà khối lượng của nguyên tố trong phân tử bằng số nguyên tử nhân với nguyên tử khối của một nguyên tử. Ví dụ phân tử nước có 2 nguyên tử hiđro nên khối lượng của hiđro trong phân tử là 2 × 1 bằng 2, không phải 1.
Hỏi: Tính phần trăm khối lượng để làm gì trong đời sống?
Đáp: Rất nhiều nơi dùng đến nó. Trên bao phân bón, người ta ghi phần trăm của đạm, lân, kali để nông dân biết bón bao nhiêu là đủ. Trên nhãn thực phẩm, người ta ghi phần trăm các chất dinh dưỡng. Trong công nghiệp, người ta tính phần trăm khối lượng để biết một tấn quặng chứa được bao nhiêu kilôgam kim loại.
Hỏi: Làm tròn phần trăm đến bao nhiêu chữ số thập phân thì hợp lí?
Đáp: Trong chương trình lớp 7, bạn thường làm tròn đến hai chữ số thập phân, ví dụ 11,11 phần trăm hay 88,89 phần trăm. Nếu đề bài cho số liệu tròn như đá vôi thì kết quả có thể là số nguyên như 40 phần trăm. Bạn nên giữ hai chữ số thập phân trong các bước trung gian rồi mới làm tròn ở đáp án cuối để tránh sai số tích lũy.
Kết luận
Phần trăm khối lượng chỉ gói gọn trong một công thức: lấy khối lượng của nguyên tố chia cho khối lượng của cả hợp chất rồi nhân với 100 phần trăm. Bạn hãy nhớ ba điều: tính khối lượng phân tử trước bằng cách cộng nguyên tử khối của tất cả các nguyên tử, nhớ nhân với chỉ số của từng nguyên tố; tử số của công thức là n nhân M_X, không phải M_X; và luôn cộng các phần trăm lại để kiểm tra tổng bằng 100 phần trăm. Làm xong 5 bài tập ở trên, bạn đã đủ tự tin để tính phần trăm của bất kì nguyên tố nào trong bất kì hợp chất nào, từ phân tử nước quen thuộc đến đá vôi trong tự nhiên. Khi cần kiểm tra phép chia và phép nhân, bạn có thể dùng máy tính Casio online để tính nhanh, nhưng bạn vẫn cần hiểu rõ từng bước để làm bài tốt trong phòng thi.