Đề bài cho chúng ta thông tin về quặng apatit như sau:
Quặng apatit là một nhóm các khoáng vật phosphat bao gồm hidroxylapatit, floroapatit và cloroapatit. Quặng apatit gồm các nguyên tố Ca, F, P, O có thành phần phần trăm về khối lượng các nguyên tố như sau: %Ca 39,68% ; %F 3,77% ; %P 18,45%.

Bài tập của chúng ta có hai yêu cầu:
a, Hãy xác định công thức phân tử của quặng apatit.
b, Quặng apatit phân bố rộng rãi ở tỉnh nào nước ta?

Chúng ta sẽ đi lần lượt từng yêu cầu một.

Phần a: Xác định công thức phân tử của quặng apatit

Để xác định công thức phân tử của một hợp chất khi biết thành phần phần trăm về khối lượng của các nguyên tố, chúng ta cần làm theo các bước sau:

Bước 1: Chọn một lượng chất cụ thể.
Thông thường, chúng ta sẽ chọn 100 gam hợp chất để dễ dàng quy đổi phần trăm thành khối lượng gam.
Vậy, trong 100 gam quặng apatit sẽ có:
Khối lượng của Canxi (Ca) là: 100 gam * 39,68% = 39,68 gam
Khối lượng của Flo (F) là: 100 gam * 3,77% = 3,77 gam
Khối lượng của Phốt pho (P) là: 100 gam * 18,45% = 18,45 gam

Bước 2: Tính số mol của mỗi nguyên tố.
Để tính số mol, chúng ta cần biết nguyên tử khối của các nguyên tố. Cô sẽ cung cấp cho các em, hoặc các em có thể tra trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học:
Nguyên tử khối của Ca: 40
Nguyên tử khối của F: 19
Nguyên tử khối của P: 31

Bây giờ, chúng ta sẽ tính số mol của từng nguyên tố trong 100 gam quặng apatit:
Số mol Ca = Khối lượng Ca / Nguyên tử khối Ca = 39,68 gam / 40 (gam/mol) = 0,992 mol
Số mol F = Khối lượng F / Nguyên tử khối F = 3,77 gam / 19 (gam/mol) = 0,198 mol
Số mol P = Khối lượng P / Nguyên tử khối P = 18,45 gam / 31 (gam/mol) = 0,595 mol

Bước 3: Tìm tỉ lệ số mol nguyên tử của các nguyên tố.
Tỉ lệ số mol nguyên tử của các nguyên tố sẽ cho chúng ta biết tỉ lệ giữa số nguyên tử của chúng trong công thức hóa học. Để làm điều này, chúng ta sẽ chia số mol của mỗi nguyên tố cho số mol nhỏ nhất trong các số mol vừa tính được.
Số mol nhỏ nhất trong ba số mol 0,992 mol (Ca), 0,198 mol (F), 0,595 mol (P) là 0,198 mol (F).

Bây giờ, ta tính tỉ lệ:
Tỉ lệ Ca : Số mol Ca / Số mol F = 0,992 mol / 0,198 mol ≈ 5
Tỉ lệ F : Số mol F / Số mol F = 0,198 mol / 0,198 mol = 1
Tỉ lệ P : Số mol P / Số mol F = 0,595 mol / 0,198 mol ≈ 3

Bước 4: Xác định tỉ lệ nguyên tử đơn giản nhất và suy ra công thức hóa học.
Từ tỉ lệ số mol, ta có tỉ lệ các nguyên tử Ca : F : P là khoảng 5 : 1 : 3.
Tuy nhiên, đề bài cho biết quặng apatit còn chứa nguyên tố Oxi (O). Phần trăm khối lượng của oxi chưa được cho trực tiếp, nhưng chúng ta có thể tính được vì tổng phần trăm khối lượng của tất cả các nguyên tố trong một hợp chất phải bằng 100%.

Phần trăm khối lượng của Oxi (%O) = 100% – (%Ca + %F + %P)
%O = 100% – (39,68% + 3,77% + 18,45%)
%O = 100% – 61,9% = 38,1%

Bây giờ, chúng ta tiếp tục tính số mol và tỉ lệ của Oxi trong 100 gam quặng apatit:
Khối lượng của Oxi (O) là: 100 gam * 38,1% = 38,1 gam
Nguyên tử khối của O: 16

Số mol O = Khối lượng O / Nguyên tử khối O = 38,1 gam / 16 (gam/mol) = 2,381 mol

Bây giờ, ta tính lại tỉ lệ tất cả các nguyên tố so với số mol nhỏ nhất là 0,198 mol (F):
Tỉ lệ Ca : 0,992 mol / 0,198 mol ≈ 5
Tỉ lệ F : 0,198 mol / 0,198 mol = 1
Tỉ lệ P : 0,595 mol / 0,198 mol ≈ 3
Tỉ lệ O : 2,381 mol / 0,198 mol ≈ 12

Vậy, tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố trong quặng apatit là Ca : F : P : O xấp xỉ 5 : 1 : 3 : 12.

Dựa vào tỉ lệ này, công thức phân tử của quặng apatit có thể được biểu diễn dưới dạng:
\( \text{Ca}_5\text{F}_1\text{P}_3\text{O}_{12} \)
Hay viết gọn hơn là \( \text{Ca}_5\text{FP}_3\text{O}_{12} \).

Tuy nhiên, kiến thức sách giáo khoa lớp 8 về cách xác định công thức phân tử dựa trên phần trăm thường đi kèm với việc xác định công thức đơn giản nhất. Trong trường hợp này, tỉ lệ 5:1:3:12 là khá cụ thể và thường đại diện cho công thức của một loại khoáng vật apatit cụ thể hoặc công thức chung cho nhóm khoáng vật này.

Dựa trên thông tin về các loại khoáng vật đã cho (hidroxylapatit, floroapatit, cloroapatit), công thức phổ biến và được coi là dạng gốc của apatit là \( \text{Ca}_5\text{(PO}_4)_3\text{X} \), trong đó X có thể là \( \text{OH} \), \( \text{F} \), hoặc \( \text{Cl} \).
Nếu ta nhóm lại nguyên tố \( \text{PO}_4 \), ta có:
Số mol P = 0,595 mol
Số mol O = 2,381 mol
Nếu xem nhóm \( \text{PO}_4 \), thì 1 nhóm \( \text{PO}_4 \) có 1 P và 4 O.
Số mol Oxi trong 3 nhóm \( \text{PO}_4 \) sẽ là \( 3 \times 4 = 12 \) nguyên tử O.
Số mol \( \text{PO}_4 \) sẽ bằng số mol P là 0,595 mol.
Tỉ lệ \( \text{PO}_4 \) : 0,595 mol / 0,198 mol ≈ 3.
Như vậy, ta có 3 nhóm \( \text{PO}_4 \).

Ta có tỉ lệ Ca : \( \text{PO}_4 \) : F là 5 : 3 : 1.
Điều này cho thấy công thức có dạng \( \text{Ca}_5(\text{PO}_4)_3\text{F} \), tức là floroapatit.
Kiểm tra lại tỉ lệ nguyên tử Oxi: Trong \( \text{Ca}_5(\text{PO}_4)_3\text{F} \), ta có \( 5 \times 1 = 5 \) nguyên tử Ca, \( 3 \times 1 = 3 \) nguyên tử P, \( 3 \times 4 = 12 \) nguyên tử O, và 1 nguyên tử F.
Nếu tính theo tỉ lệ nguyên tử đơn lẻ:
Ca: 5
F: 1
P: 3
O: 12
Tỉ lệ này trùng khớp với tỉ lệ \( \text{Ca}_5\text{FP}_3\text{O}_{12} \) mà chúng ta đã tìm được ở trên.

Vậy, công thức phân tử của quặng apatit trong trường hợp này là \( \text{Ca}_5(\text{PO}_4)_3\text{F} \).

Kết luận phần a:
Công thức phân tử của quặng apatit được xác định là \( \text{Ca}_5(\text{PO}_4)_3\text{F} \) (floroapatit).

Phần b: Quặng apatit phân bố rộng rãi ở tỉnh nào nước ta?

Dựa trên kiến thức địa lý và tài nguyên khoáng sản của Việt Nam, quặng apatit phân bố rộng rãi và có trữ lượng lớn tại tỉnh Lào Cai. Đặc biệt là khu vực mỏ apatit Cam Đường.

Cô hy vọng với cách giải chi tiết từng bước như vậy, các em đã hiểu rõ hơn về cách xác định công thức hóa học dựa trên thành phần phần trăm về khối lượng. Hãy nhớ ôn tập kỹ các bước này và áp dụng cho các bài tập tương tự nhé! Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô.