Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
- I. GIỚI THIỆU VỀ ĐỊNH LUẬT DALTON
- 1. Định luật Dalton là gì?
- 2. Khái niệm áp suất riêng phần
- 3. Điều kiện áp dụng
- II. NỘI DUNG ĐỊNH LUẬT DALTON
- 1. Phát biểu định luật
- 2. Công thức định luật Dalton
- 3. Công thức liên hệ với số mol
- 4. Ví dụ minh họa đơn giản
- 5. Giải thích bằng thuyết động học phân tử
- III. CÔNG THỨC CHI TIẾT VÀ ÁP DỤNG
- 1. Hệ thống công thức định luật Dalton
- 2. Các dạng bài toán thường gặp
- 3. Lưu ý quan trọng
- IV. CHỨNG MINH ĐỊNH LUẬT DALTON
- 1. Chứng minh từ phương trình khí lý tưởng
- 2. Ý nghĩa vật lý
- V. BẢNG CÔNG THỨC TỔNG HỢP
- Công thức định luật Dalton
- Công thức liên quan
- Hằng số khí R với các đơn vị khác nhau
- VI. BÀI TẬP MẪU CHI TIẾT
- VII. MẸO VÀ LƯU Ý
- 1. Mẹo nhớ công thức
- 2. Các sai lầm thường gặp
- 3. Lưu ý quan trọng
- VIII. KẾT LUẬN
I. GIỚI THIỆU VỀ ĐỊNH LUẬT DALTON
1. Định luật Dalton là gì?
Tên gọi đầy đủ: Định luật Dalton về áp suất riêng phần của hỗn hợp khí
Người phát hiện: John Dalton – nhà hóa học và vật lý học người Anh, phát hiện định luật này vào năm 1801.
Định nghĩa: Định luật Dalton mô tả mối quan hệ giữa áp suất chung của một hỗn hợp khí với áp suất riêng phần của từng khí thành phần.
Phạm vi áp dụng: Định luật này áp dụng cho hỗn hợp các khí lý tưởng ở cùng nhiệt độ và thể tích, trong đó các khí không phản ứng với nhau.
2. Khái niệm áp suất riêng phần
Định nghĩa: Áp suất riêng phần của một khí trong hỗn hợp là áp suất mà khí đó sẽ tạo ra nếu nó chiếm toàn bộ thể tích của hỗn hợp ở cùng nhiệt độ.
Giải thích đơn giản:
- Tưởng tượng bạn có một bình chứa hỗn hợp nhiều loại khí
- Nếu loại bỏ tất cả các khí khác, chỉ để lại một loại khí duy nhất
- Áp suất mà khí đó tạo ra khi chiếm hết bình chính là áp suất riêng phần của nó
Ký hiệu:
- $p_1, p_2, p_3, …, p_n$: áp suất riêng phần của từng khí thành phần
- $p$: áp suất chung (tổng áp suất) của toàn bộ hỗn hợp khí
Ví dụ minh họa:
- Trong không khí có nhiều khí: N₂, O₂, CO₂, hơi nước…
- Áp suất riêng phần của N₂ là áp suất mà khí N₂ tạo ra khi chiếm toàn bộ không gian
- Tương tự cho O₂, CO₂…
3. Điều kiện áp dụng
Định luật Dalton chỉ áp dụng chính xác khi thỏa mãn các điều kiện sau:
Điều kiện 1: Các khí trong hỗn hợp phải là khí lý tưởng
- Thể tích phân tử không đáng kể so với thể tích bình
- Không có lực tương tác giữa các phân tử
Điều kiện 2: Các khí không phản ứng hóa học với nhau
- Nếu có phản ứng, số mol khí thay đổi → áp suất thay đổi
- Ví dụ: H₂ và O₂ có thể phản ứng tạo H₂O
Điều kiện 3: Các khí ở cùng nhiệt độ (T) và cùng thể tích (V)
- Nhiệt độ đồng đều trong toàn bộ bình
- Tất cả các khí chiếm cùng một không gian
Lưu ý: Với khí thực (áp suất cao, nhiệt độ thấp), định luật Dalton có thể có sai số nhất định.
II. NỘI DUNG ĐỊNH LUẬT DALTON
1. Phát biểu định luật
Phát biểu chính thức:
Áp suất chung của một hỗn hợp khí bằng tổng áp suất riêng phần của các khí thành phần trong hỗn hợp đó.
Điều kiện: Các khí phải ở cùng nhiệt độ và cùng thể tích.
Phát biểu đơn giản hơn:
- Áp suất tổng = Áp suất khí 1 + Áp suất khí 2 + … + Áp suất khí n
- Mỗi khí đóng góp một phần vào áp suất chung
Ý nghĩa:
- Trong hỗn hợp khí, mỗi khí tạo áp suất độc lập với các khí khác
- Tổng các áp suất riêng này chính là áp suất chung của hỗn hợp
2. Công thức định luật Dalton
📌 Công thức tổng quát:
$$\boxed{p = p_1 + p_2 + p_3 + … + p_n}$$
Hoặc viết dưới dạng tổng:
$$\boxed{p = \sum_{i=1}^{n} p_i}$$
Trong đó:
- $p$: áp suất chung của hỗn hợp (đơn vị: Pa, atm, mmHg, bar…)
- $p_1, p_2, p_3, …, p_n$: áp suất riêng phần của từng khí thành phần
- $n$: số loại khí trong hỗn hợp
Đọc công thức: “p bằng tổng các p i”
3. Công thức liên hệ với số mol
Áp suất riêng phần của mỗi khí có thể tính từ số mol của khí đó:
📌 Công thức áp suất riêng phần:
$$\boxed{p_i = \frac{n_i}{n_{tổng}} \cdot p}$$
Hoặc:
$$\boxed{p_i = x_i \cdot p}$$
Trong đó:
- $p_i$: áp suất riêng phần của khí thứ i
- $n_i$: số mol của khí thứ i
- $n_{tổng} = n_1 + n_2 + … + n_n$: tổng số mol của tất cả các khí
- $x_i = \frac{n_i}{n_{tổng}}$: phần mol (nồng độ mol, thành phần mol) của khí thứ i
- $p$: áp suất chung
Ý nghĩa:
- Áp suất riêng phần tỉ lệ thuận với số mol của khí đó
- Khí nào có nhiều mol hơn sẽ có áp suất riêng phần lớn hơn
4. Ví dụ minh họa đơn giản
Bài toán: Một bình chứa hỗn hợp khí gồm:
- Khí N₂ có áp suất riêng phần 0.6 atm
- Khí O₂ có áp suất riêng phần 0.4 atm
Tính áp suất chung của hỗn hợp?
Lời giải:
Áp dụng định luật Dalton: $$p = p_{N_2} + p_{O_2}$$ $$p = 0.6 + 0.4 = 1.0 \text{ atm}$$
Kết luận: Áp suất chung của hỗn hợp là 1.0 atm.
Giải thích:
- Khí N₂ đóng góp 0.6 atm
- Khí O₂ đóng góp 0.4 atm
- Tổng cộng: 1.0 atm
5. Giải thích bằng thuyết động học phân tử
Quan điểm vi mô:
Chuyển động phân tử:
- Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn, va chạm vào thành bình
- Mỗi lần va chạm tạo ra một lực nhỏ lên thành bình
Áp suất:
- Áp suất là tổng lực của tất cả các va chạm trên một đơn vị diện tích
- Mỗi loại khí tạo ra áp suất riêng do các phân tử của nó va chạm
Tính độc lập:
- Các phân tử khí khác nhau không ảnh hưởng đến chuyển động của nhau (khí lý tưởng)
- Phân tử N₂ va chạm tạo áp suất độc lập với phân tử O₂
- Tổng số va chạm = Tổng áp suất
Kết luận: Áp suất chung là tổng áp suất do từng loại khí tạo ra, vì các phân tử hoạt động độc lập.
III. CÔNG THỨC CHI TIẾT VÀ ÁP DỤNG
1. Hệ thống công thức định luật Dalton
📌 A. Công thức cơ bản – Tổng áp suất
$$\boxed{p = p_1 + p_2 + p_3 + … + p_n}$$
Ứng dụng: Tính áp suất chung khi biết áp suất riêng phần của từng khí.
📌 B. Liên hệ với số mol
Công thức: $$\boxed{p_i = \frac{n_i}{n_{tổng}} \cdot p}$$
Suy ra từ phương trình khí lý tưởng:
Từ $pV = nRT$, ta có: $$p_i = \frac{n_i RT}{V}$$
Với $p = \frac{n_{tổng} RT}{V}$, suy ra: $$\frac{p_i}{p} = \frac{n_i}{n_{tổng}}$$
Ứng dụng: Tính áp suất riêng phần khi biết số mol của từng khí.
📌 C. Liên hệ với thể tích (ở cùng T, p)
Nếu các khí ban đầu ở riêng biệt với cùng nhiệt độ T và áp suất p:
$$\boxed{V_{hỗn hợp} = V_1 + V_2 + … + V_n}$$
Giải thích: Theo định luật Avogadro, ở cùng T và p, thể tích tỉ lệ với số mol.
Lưu ý: Công thức này chỉ đúng khi các khí ban đầu ở cùng áp suất.
📌 D. Phần mol (nồng độ mol)
Định nghĩa phần mol: $$\boxed{x_i = \frac{n_i}{n_{tổng}} = \frac{p_i}{p}}$$
Tính chất quan trọng: $$\boxed{\sum_{i=1}^{n} x_i = x_1 + x_2 + … + x_n = 1}$$
Ý nghĩa:
- Phần mol biểu thị tỉ lệ mol của một khí trong hỗn hợp
- Tổng các phần mol luôn bằng 1 (hoặc 100%)
Mối quan hệ: $$p_i = x_i \cdot p$$ $$x_i = \frac{p_i}{p}$$
2. Các dạng bài toán thường gặp
Dạng 1: Tính áp suất chung từ áp suất riêng phần
Đề bài: Một bình chứa hỗn hợp ba khí:
- Khí H₂: áp suất riêng phần $p_1 = 3$ atm
- Khí N₂: áp suất riêng phần $p_2 = 5$ atm
- Khí O₂: áp suất riêng phần $p_3 = 2$ atm
Tính áp suất chung của hỗn hợp.
Lời giải:
Áp dụng định luật Dalton: $$p = p_1 + p_2 + p_3$$ $$p = 3 + 5 + 2 = 10 \text{ atm}$$
Kết luận: Áp suất chung của hỗn hợp là 10 atm.
Dạng 2: Tính áp suất riêng phần từ số mol
Đề bài: Một bình có thể tích 10 lít chứa hỗn hợp khí gồm:
- 0.2 mol O₂
- 0.3 mol N₂
Nhiệt độ của hỗn hợp là 27°C. Tính: a) Áp suất chung của hỗn hợp b) Áp suất riêng phần của mỗi khí
Lời giải:
Dữ kiện:
- $V = 10$ lít $= 10 \times 10^{-3}$ m³ $= 0.01$ m³
- $n_{O_2} = 0.2$ mol, $n_{N_2} = 0.3$ mol
- $T = 27°C = 27 + 273 = 300$ K
- $R = 8.31$ J/(mol·K) hoặc $R = 0.082$ atm·L/(mol·K)
Câu a) Tính áp suất chung:
Bước 1: Tính tổng số mol $$n_{tổng} = n_{O_2} + n_{N_2} = 0.2 + 0.3 = 0.5 \text{ mol}$$
Bước 2: Áp dụng phương trình khí lý tưởng $pV = nRT$
Dùng đơn vị atm·L: $$p = \frac{n_{tổng} RT}{V} = \frac{0.5 \times 0.082 \times 300}{10}$$ $$p = \frac{12.3}{10} = 1.23 \text{ atm}$$
Câu b) Tính áp suất riêng phần:
Phương pháp 1: Dùng công thức từ số mol $$p_{O_2} = \frac{n_{O_2}}{n_{tổng}} \cdot p = \frac{0.2}{0.5} \times 1.23 = 0.4 \times 1.23 = 0.492 \text{ atm}$$
$$p_{N_2} = \frac{n_{N_2}}{n_{tổng}} \cdot p = \frac{0.3}{0.5} \times 1.23 = 0.6 \times 1.23 = 0.738 \text{ atm}$$
Phương pháp 2: Dùng phương trình khí lý tưởng cho từng khí $$p_{O_2} = \frac{n_{O_2}RT}{V} = \frac{0.2 \times 0.082 \times 300}{10} = 0.492 \text{ atm}$$
$$p_{N_2} = \frac{n_{N_2}RT}{V} = \frac{0.3 \times 0.082 \times 300}{10} = 0.738 \text{ atm}$$
Kiểm tra: $$p_{O_2} + p_{N_2} = 0.492 + 0.738 = 1.23 \text{ atm}$$ ✓
Kết luận:
- Áp suất chung: 1.23 atm
- Áp suất riêng phần O₂: 0.492 atm
- Áp suất riêng phần N₂: 0.738 atm
Dạng 3: Tính phần mol và áp suất từ thành phần %
Đề bài: Không khí có thành phần (theo thể tích):
- N₂: 78%
- O₂: 21%
- Khí khác: 1%
Biết áp suất khí quyển là 1 atm. Tính áp suất riêng phần của mỗi khí.
Lời giải:
Nguyên lý: Ở cùng nhiệt độ và áp suất, phần thể tích = phần mol
$$% \text{ thể tích} = % \text{ mol}$$
Tính áp suất riêng phần:
$$p_{N_2} = x_{N_2} \cdot p = 0.78 \times 1 = 0.78 \text{ atm}$$
$$p_{O_2} = x_{O_2} \cdot p = 0.21 \times 1 = 0.21 \text{ atm}$$
$$p_{khác} = x_{khác} \cdot p = 0.01 \times 1 = 0.01 \text{ atm}$$
Kiểm tra: $$0.78 + 0.21 + 0.01 = 1.00 \text{ atm}$$ ✓
Kết luận:
- Áp suất riêng phần N₂: 0.78 atm
- Áp suất riêng phần O₂: 0.21 atm
- Áp suất riêng phần khí khác: 0.01 atm
Dạng 4: Trộn nhiều khí từ các bình riêng
Đề bài: Trộn ba khí từ ba bình riêng biệt (cùng thể tích V, cùng nhiệt độ T):
- Khí A: 2 mol, áp suất 3 atm
- Khí B: 3 mol, áp suất 4 atm
- Khí C: 5 mol, áp suất 2 atm
Sau khi trộn vào một bình có thể tích V ở nhiệt độ T, tính áp suất chung?
Lời giải:
Phương pháp 1: Cộng trực tiếp áp suất
Khi trộn vào bình cùng thể tích V ở nhiệt độ T: $$p = p_A + p_B + p_C = 3 + 4 + 2 = 9 \text{ atm}$$
Phương pháp 2: Từ số mol
Tổng số mol: $$n_{tổng} = 2 + 3 + 5 = 10 \text{ mol}$$
Vì $pV = nRT$ với V, R, T không đổi: $$\frac{p}{n} = \frac{RT}{V} = const$$
Áp suất tỉ lệ với số mol, vì vậy: $$p = \text{tổng áp suất riêng phần} = 9 \text{ atm}$$
Kết luận: Áp suất chung sau khi trộn là 9 atm.
3. Lưu ý quan trọng
⚠️ Định luật Dalton chỉ đúng khi:
Các khí là khí lý tưởng:
- Không có lực tương tác giữa các phân tử
- Thể tích phân tử không đáng kể
- Thường đúng ở nhiệt độ cao, áp suất thấp
Không có phản ứng hóa học:
- Các khí không tác dụng với nhau
- Số mol mỗi khí không đổi
- Ví dụ: He, Ne, Ar không phản ứng
Cùng nhiệt độ T và thể tích V:
- Nhiệt độ đồng đều trong bình
- Tất cả các khí chiếm cùng không gian
⚠️ Không áp dụng định luật Dalton khi:
❌ Khí thực ở điều kiện khắc nghiệt:
- Áp suất rất cao (trên 100 atm)
- Nhiệt độ rất thấp (gần điểm hóa lỏng)
- Lực tương tác phân tử đáng kể
❌ Có phản ứng hóa học:
- H₂ + O₂ → H₂O (phản ứng cháy)
- N₂ + 3H₂ → 2NH₃ (tổng hợp amoniac)
- Số mol thay đổi → áp suất thay đổi
❌ Khí tan trong chất lỏng:
- CO₂ tan trong nước
- O₂ tan trong máu
- Một phần khí bị hòa tan → áp suất giảm
IV. CHỨNG MINH ĐỊNH LUẬT DALTON
1. Chứng minh từ phương trình khí lý tưởng
Giả thiết: Có n loại khí trong bình thể tích V, nhiệt độ T.
Với khí thứ 1: Áp dụng phương trình khí lý tưởng: $$p_1V = n_1RT$$
Suy ra: $$p_1 = \frac{n_1RT}{V}$$
Với khí thứ 2: $$p_2V = n_2RT$$
Suy ra: $$p_2 = \frac{n_2RT}{V}$$
Tương tự cho các khí còn lại: $$p_3 = \frac{n_3RT}{V}$$ $$…$$ $$p_n = \frac{n_nRT}{V}$$
Cộng tất cả các phương trình: $$p_1 + p_2 + p_3 + … + p_n = \frac{n_1RT}{V} + \frac{n_2RT}{V} + \frac{n_3RT}{V} + … + \frac{n_nRT}{V}$$
Rút gọn: $$p_1 + p_2 + … + p_n = \frac{(n_1 + n_2 + … + n_n)RT}{V}$$
$$p_1 + p_2 + … + p_n = \frac{n_{tổng} \cdot RT}{V}$$
Mặt khác, áp suất chung của hỗn hợp: $$p = \frac{n_{tổng} \cdot RT}{V}$$
Kết luận: $$\boxed{p = p_1 + p_2 + … + p_n}$$
Vậy định luật Dalton được chứng minh. ✓
2. Ý nghĩa vật lý
Ý nghĩa 1 – Tính độc lập:
- Mỗi khí trong hỗn hợp hoạt động độc lập
- Áp suất của khí này không bị ảnh hưởng bởi khí khác
- Giống như mỗi khí “sống” riêng trong bình
Ý nghĩa 2 – Tỉ lệ với số phân tử:
- Áp suất tỉ lệ thuận với số mol (số phân tử)
- Khí nào có nhiều phân tử hơn → áp suất cao hơn
- Công thức: $p_i \propto n_i$
Ý nghĩa 3 – Tính cộng tính:
- Các đóng góp áp suất cộng lại với nhau
- Không có hiệu ứng tương tác (khí lý tưởng)
- Tổng là tổng đại số đơn giản
Ứng dụng thực tiễn:
- Giải thích được tại sao không khí có áp suất
- Hiểu được sự phân bố áp suất của từng khí
- Tính toán được các quá trình hóa học pha khí
V. BẢNG CÔNG THỨC TỔNG HỢP
Công thức định luật Dalton
| Dạng công thức | Công thức | Ghi chú |
|---|---|---|
| Công thức cơ bản | $p = p_1 + p_2 + … + p_n$ | Tổng áp suất riêng phần |
| Dạng tổng | $p = \sum\limits_{i=1}^{n} p_i$ | Ký hiệu toán học |
| Từ số mol | $p_i = \frac{n_i}{n_{tổng}} \cdot p$ | Áp suất theo tỉ lệ mol |
| Từ phần mol | $p_i = x_i \cdot p$ | $x_i$ là phần mol |
| Phần mol | $x_i = \frac{n_i}{n_{tổng}} = \frac{p_i}{p}$ | Tổng $\sum x_i = 1$ |
Công thức liên quan
| Công thức | Ý nghĩa | Ghi chú |
|---|---|---|
| $pV = nRT$ | Phương trình khí lý tưởng | Nền tảng |
| $p_i = \frac{n_iRT}{V}$ | Áp suất riêng từ số mol | Từ $pV = nRT$ |
| $n_{tổng} = n_1 + n_2 + …$ | Tổng số mol | Bảo toàn số mol |
| $\frac{p_i}{p} = \frac{n_i}{n_{tổng}}$ | Tỉ lệ áp suất = tỉ lệ mol | Quan trọng |
| $V_{hh} = V_1 + V_2 + …$ | Tổng thể tích (cùng T, p) | Định luật thể tích |
Hằng số khí R với các đơn vị khác nhau
| Đơn vị | Giá trị R |
|---|---|
| J/(mol·K) | $R = 8.31$ |
| atm·L/(mol·K) | $R = 0.082$ |
| Pa·m³/(mol·K) | $R = 8.31$ |
VI. BÀI TẬP MẪU CHI TIẾT
Bài 1: Cơ bản – Tính áp suất chung
Đề bài: Một bình chứa hỗn hợp ba loại khí:
- Khí H₂: áp suất riêng phần 2 atm
- Khí O₂: áp suất riêng phần 3 atm
- Khí N₂: áp suất riêng phần 1.5 atm
Tính áp suất chung của hỗn hợp khí.
Lời giải:
Áp dụng định luật Dalton: $$p = p_{H_2} + p_{O_2} + p_{N_2}$$ $$p = 2 + 3 + 1.5 = 6.5 \text{ atm}$$
Kết luận: Áp suất chung của hỗn hợp là 6.5 atm.
Bài 2: Tính từ số mol và nhiệt độ
Đề bài: Một bình có thể tích 5 lít chứa hỗn hợp khí gồm:
- 0.1 mol He
- 0.15 mol Ar
Nhiệt độ của hỗn hợp là 27°C. Tính: a) Áp suất chung của hỗn hợp b) Áp suất riêng phần của mỗi khí c) Phần mol của mỗi khí
Lời giải:
Dữ kiện:
- $V = 5$ lít
- $n_{He} = 0.1$ mol, $n_{Ar} = 0.15$ mol
- $T = 27°C = 300$ K
- $R = 0.082$ atm·L/(mol·K)
Câu a) Áp suất chung:
Tổng số mol: $$n_{tổng} = 0.1 + 0.15 = 0.25 \text{ mol}$$
Áp dụng $pV = nRT$: $$p = \frac{n_{tổng}RT}{V} = \frac{0.25 \times 0.082 \times 300}{5}$$ $$p = \frac{6.15}{5} = 1.23 \text{ atm}$$
Câu b) Áp suất riêng phần:
Áp suất riêng phần He: $$p_{He} = \frac{n_{He}}{n_{tổng}} \cdot p = \frac{0.1}{0.25} \times 1.23 = 0.4 \times 1.23 = 0.492 \text{ atm}$$
Áp suất riêng phần Ar: $$p_{Ar} = \frac{n_{Ar}}{n_{tổng}} \cdot p = \frac{0.15}{0.25} \times 1.23 = 0.6 \times 1.23 = 0.738 \text{ atm}$$
Kiểm tra: $0.492 + 0.738 = 1.23$ atm ✓
Câu c) Phần mol:
Phần mol He: $$x_{He} = \frac{n_{He}}{n_{tổng}} = \frac{0.1}{0.25} = 0.4 = 40%$$
Phần mol Ar: $$x_{Ar} = \frac{n_{Ar}}{n_{tổng}} = \frac{0.15}{0.25} = 0.6 = 60%$$
Kiểm tra: $0.4 + 0.6 = 1$ ✓
Kết luận:
- Áp suất chung: 1.23 atm
- Áp suất He: 0.492 atm, Ar: 0.738 atm
- Phần mol He: 40%, Ar: 60%
Bài 3: Tính phần mol và áp suất ngược
Đề bài: Một hỗn hợp khí có áp suất chung 2 atm, gồm:
- Khí N₂ có áp suất riêng phần 1.2 atm
- Khí O₂
Tính: a) Áp suất riêng phần của O₂ b) Phần mol của mỗi khí
Lời giải:
Câu a) Áp suất O₂:
Theo định luật Dalton: $$p = p_{N_2} + p_{O_2}$$
Suy ra: $$p_{O_2} = p – p_{N_2} = 2 – 1.2 = 0.8 \text{ atm}$$
Câu b) Phần mol:
Phần mol N₂: $$x_{N_2} = \frac{p_{N_2}}{p} = \frac{1.2}{2} = 0.6 = 60%$$
Phần mol O₂: $$x_{O_2} = \frac{p_{O_2}}{p} = \frac{0.8}{2} = 0.4 = 40%$$
Kiểm tra: $0.6 + 0.4 = 1$ ✓
Kết luận:
- Áp suất riêng phần O₂: 0.8 atm
- Phần mol N₂: 60%, O₂: 40%
Bài 4: Ứng dụng thực tế – Lặn biển
Đề bài: Không khí ở mực nước biển (độ sâu 0 m) có:
- Áp suất: 1 atm
- Thành phần: 78% N₂ và 22% O₂ (theo thể tích)
Một thợ lặn xuống độ sâu 20 mét, tại đó áp suất là 3 atm. Giả sử thành phần % khí không đổi.
Tính áp suất riêng phần của O₂ ở độ sâu 20 mét. Nhận xét về sự nguy hiểm.
Lời giải:
Ở mực nước biển (0 m): $$p_{O_2} = 0.22 \times 1 = 0.22 \text{ atm}$$
Ở độ sâu 20 m: Thành phần % không đổi, nhưng áp suất tăng: $$p’_{O_2} = 0.22 \times 3 = 0.66 \text{ atm}$$
Nhận xét:
- Áp suất O₂ tăng từ 0.22 atm lên 0.66 atm (tăng gấp 3 lần)
- Áp suất O₂ quá cao có thể gây độc oxy (oxygen toxicity)
- Nếu áp suất O₂ > 1.4 atm có thể gây co giật, nguy hiểm tính mạng
- Thợ lặn chuyên nghiệp phải điều chỉnh hỗn hợp khí (giảm % O₂, tăng He)
Kết luận: Áp suất riêng phần O₂ ở độ sâu 20m là 0.66 atm, vẫn an toàn nhưng cần lưu ý.
VII. MẸO VÀ LƯU Ý
1. Mẹo nhớ công thức
Mẹo 1: Nhớ công thức cơ bản
“Áp suất chung = TỔNG áp suất riêng phần”
$$p = p_1 + p_2 + p_3 + …$$
Cách nhớ: Như cộng tiền – cộng từng phần lại với nhau.
Mẹo 2: Áp suất tỉ lệ với số mol
“Khí nào nhiều mol hơn → áp suất cao hơn”
$$\frac{p_i}{p} = \frac{n_i}{n_{tổng}}$$
Cách nhớ: Càng đông người trong phòng → áp lực càng lớn.
Mẹo 3: Tổng phần mol = 1
$$x_1 + x_2 + … = 1$$
Cách nhớ: Giống như 100% = tổng các phần %.
2. Các sai lầm thường gặp
❌ SAI LẦM 1: Nhầm cộng với nhân
Sai: $p = p_1 \times p_2 \times p_3$
Đúng: $p = p_1 + p_2 + p_3$ ✓
Lưu ý: Là phép CỘNG, không phải nhân!
❌ SAI LẦM 2: Quên đổi nhiệt độ
Sai: Dùng T = 27°C trực tiếp trong công thức
Đúng: $T = 27 + 273 = 300$ K ✓
Lưu ý: Nhiệt độ phải đổi sang Kelvin (K).
❌ SAI LẦM 3: Quên kiểm tra điều kiện
Phải đảm bảo:
- Cùng nhiệt độ T ✓
- Cùng thể tích V ✓
- Không phản ứng hóa học ✓
❌ SAI LẦM 4: Nhầm phần mol với phần khối lượng
Phần mol: $x_i = \frac{n_i}{n_{tổng}}$ (theo số mol)
Phần khối lượng: $w_i = \frac{m_i}{m_{tổng}}$ (theo khối lượng)
Hai đại lượng này KHÁC NHAU!
3. Lưu ý quan trọng
Lưu ý 1: Đơn vị áp suất phải thống nhất
Các đơn vị thường dùng:
- 1 atm = 101325 Pa = 760 mmHg = 1.01325 bar
Khi làm bài: Chuyển tất cả về cùng một đơn vị trước khi tính.
Lưu ý 2: Điều kiện áp dụng
Định luật Dalton chỉ đúng khi:
- Khí lý tưởng ✓
- Không phản ứng ✓
- Cùng T và V ✓
Nếu thiếu một điều kiện → không áp dụng được!
Lưu ý 3: Quy trình làm bài
Bước 1: Liệt kê dữ kiện (n, T, V, p…)
Bước 2: Xác định công thức phù hợp
Bước 3: Thay số và tính toán
Bước 4: Kiểm tra kết quả (tổng phần mol = 1, tổng áp suất đúng…)
VIII. KẾT LUẬN
Bài viết đã trình bày đầy đủ và chi tiết về định luật Dalton:
Phát biểu: Áp suất chung của hỗn hợp khí bằng tổng áp suất riêng phần của các khí thành phần.
Công thức cơ bản: $$p = p_1 + p_2 + p_3 + … + p_n$$
Công thức liên hệ số mol: $$p_i = \frac{n_i}{n_{tổng}} \cdot p = x_i \cdot p$$
Điều kiện áp dụng: Khí lý tưởng, không phản ứng, cùng T và V
Chứng minh: Từ phương trình khí lý tưởng $pV = nRT$
Ứng dụng: Không khí, lặn biển, y tế, công nghiệp, hóa học
Công thức QUAN TRỌNG NHẤT
$$\boxed{p = \sum_{i=1}^{n} p_i = p_1 + p_2 + … + p_n}$$
$$\boxed{p_i = x_i \cdot p = \frac{n_i}{n_{tổng}} \cdot p}$$
$$\boxed{\sum x_i = 1}$$
Đây là ba công thức cốt lõi cần nhớ!
ThS. Nguyễn Văn An
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Tổ Toán tại Edus
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Toán học, Thạc sĩ Lý luận & Phương pháp dạy học môn Toán, Chức danh nghề nghiệp giáo viên THPT – Hạng II, Tin học ứng dụng cơ bản, Ngoại ngữ B1, Chứng chỉ bồi dưỡng năng lực tổ trưởng chuyên môn
Kinh nghiệm: 12+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT chuyên Trần Đại Nghĩa
