Để giải bài toán này, ta cần thiết lập hệ phương trình ứng với các thông tin đã cho.

Gọi \( v \) là vận tốc khi đi từ Sơn La đến Mộc Châu (đi). Khi về từ Mộc Châu về Sơn La, vận tốc sẽ là \( \frac{3}{2}v \).

1. **Tính thời gian đi từ Sơn La đến Mộc Châu:**
\[
t_{\text{đi}} = \frac{120}{v}
\]

2. **Tính thời gian về từ Mộc Châu về Sơn La:**
\[
t_{\text{về}} = \frac{120}{\frac{3}{2}v} = \frac{120 \times 2}{3v} = \frac{80}{v}
\]

3. **Tổng thời gian cả đi cả về là 5 giờ:**
\[
t_{\text{đi}} + t_{\text{về}} = 5
\]
Thay vào phương trình:
\[
\frac{120}{v} + \frac{80}{v} = 5
\]

4. **Giải phương trình:**
\[
\frac{200}{v} = 5
\]
Nhân chéo:
\[
v \cdot 5 = 200
\]
\[
v = \frac{200}{5} = 40 \, \text{km/h}
\]

Vậy vận tốc lúc đi từ Sơn La đến Mộc Châu là \( 40 \, \text{km/h} \).