Trong phản ứng hóa học có phải tất cả các phản ứng đều phản ứng 100% cũng như sản phẩm thu được thực tế đều bằng lượng sản phẩm tính theo phương trình hóa học không? Vậy nếu không thì tính phần trăm khối lượng thu được theo thực tế như thế nào, hiệu suất của phản ứng hóa học tính như thế nào xin hướng dẫn cụ thể qua bài viết sau đây.
I. Công thức tính hiệu suất của phản ứng hóa học
1. Công thức tính hiệu suất của phản ứng hóa học và ví dụ cụ thể
Cho phản ứng hóa học : A+B–>C
Hiệu suất phản ứng :
H = số mol pứ . 100% / số mol ban đầu
hoặc cũng có thể tính theo khối lượng:
H = khối lượng thu được thực tế . 100% / khối lượng thu được tính theo phương trình
Lưu ý là tính hiệu suất theo số mol chất thiếu ( theo số mol nhỏ )
Từ công thức cũng có thể tính được:
nC = nA pứ = (nAbđ . H)/100
nA bđ cần dùng: n Abđ = (nC.100)/H
2. Công thức tính khối lượng chất tham gia khi có hiệu suất
Do hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100%, nên lượng chất tham gia thực tế đem vào phản ứng phải hơn nhiều để bù vào sự hao hụt. Sau khi tính khối lượng chất tham gia theo phương trình phản ứng, ta có khối lượng chất tham gia khi có hiệu suất như sau:
3. Công thức tính khối lượng sản phẩm khi có hiệu suất
Do hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100%, nên lượng sản phẩm thực tế thu được phải nhỏ hơn nhiều sự hao hụt. Sau khi khối lượng sản phẩm theo phương trình phản ứng, ta tính khối lượng sản phẩm khi có hiệu suất như sau:
2. Ví dụ cụ thể:
Nung 0,1 mol CaCO3 thu được 0,08 mol CaO. Tính hiệu suất phản ứng hóa học xảy ra.
Trong bài này chúng ta có 2 cách để giải bài toán :
Cách 1 :
CaCO3 ——–> CaO + CO2
0,1 mol —-> 0,1 mol
Theo phản ứng ta có 0,1 mol CaCO3 tạo 0,1 mol CaO. Tuy nhiên theo thực tế đo được chỉ thu được 0,08 mol CaO. Như vậy đối với CaO lượng tính toán theo phản ứng là 0,1 (gọi là khối lượng theo lý thuyết) và lượng chắc chắn thu được là 0,08 (gọi là lượng thực tế). Hiệu suất phản ứng H(%) = (thực tế/lý thuyết)*100 = (0,08/0,1)*100 = 80%, tức là :
Cách 2 :
CaCO3 ——–> CaO + CO2
0,08 mol <——0,08mol
Nhìn tỉ lệ mol trên phương trình nếu thu được 0,08 mol vôi sống CaO cần dùng 0,08 mol CaCO3. Tuy nhiên đề bài cho là nung 0,1 mol CaCO3. Tóm lại đối với CaCO3 lượng tính toán theo phản ứng là 0,08 (gọi là lựong lý thuyết) và lượng chắc chắn cần phải có là 0,1 (gọi là lựong thực tế). Hiệu suất phản ứng H= lý thuyết/thực tế)*100 = (0,08/0,1)*100 = 80%
Vậy tóm lại khi tính hiệu xuất phản ứng thì chúng ta cần xác định xem mình dựa vào tác chất hay sản phẩm để có công thức phù hợp để tính.
+ Nếu dựa vào sản phẩm thì công thức : H = (thực tế/lý thuyết)*100
+ Nếu dựa vào tác chất thì công thức : H = (lý thuyết/thực tế)*100
Theo kinh nghiệm của tôi với các bài tập tính toán hiệu suất phản ứng, khi làm bài đừng để ý đến thực tế, lý thuyết gì cả. Cứ thực hiện tính toán bình thường, dựa vào tác chất hay sản phẩm tùy ý, sau đó đối chiếu lượng ở đề bài cho xem giá trị nào lớn, giá trị nào nhỏ.
Hiệu suất = (giá trị nhỏ/giá trị lớn)*100
II. Bài tập tính hiệu suất phản ứng
Bài tập 1: Tính khối lượng Na và thể tích khí Cl2 cần dùng để điều chế 4,68 gam muối Clorua, nếu hiệu suất phản ứng là 80%
Lời Giải:
n NaCl = m NaCl/ M NaCl = 4,68/58,5 = 0,08 (mol)
Phương trình hóa học:
2Na + Cl2 → 2NaCl
từ pt => số mol Na = 0,08*100/80 = 0,1 (mol)
n Cl2 = (0,08*100)/2*80 = 0,05 (mol)
m Na = 0,1*23 = 2,3 (gam)
V Clo = 0,05*22,4 = 1,12 (lit)
Bài tập 2: Cho 19,5 gam Zn phản ứng với 7 (l) clo thì thu được 36,72 gam ZnCl2. Tính hiệu suất của phản ứng?
Bài Giải
n Zn = 19,5/65 = 0,3 (mol)
n Cl2 = 7/22,4 = 0,3125 (mol)
n ZnCl2 = 0,27 (mol)
Zn + Cl2 → ZnCl2
Ta thấy:
n Cl2 > n Zn => so với Cl2 thì Zn là chất thiếu, nên ta sẽ tính theo Zn.
Từ phương trình => n Zn phản ứng = n ZnCl2 = 0,27 (mol)
Hiệu suất phản ứng: H = số mol Zn phản ứng *100/số mol Zn ban đầu
= 0,27 * 100/0,3 = 90 %
Bài 3: Nung nóng 12,8 gam đồng với Clo dư. Xác định khối lượng muối đồng clorua thu được nếu hiệu suất phản ứng là 83%?
Bài Giải:
n Cu = m Cu / M Cu = 12,8 /64 = 0,2 (mol)
Cu + Cl2 → CuCl2
Từ pt => n CuCl2 = n Cu *H/100 = 0,2 *83/100 = 0,166 (mol)
m CuCl2 = n CuCl2 . M CuCl2 = 0,166 * 135 = 22,41 (gam)
Bài 4: Nung nóng 12,87 gam NaCl với H2SO4 đặc dư biết hiệu suất phản ứng là 90% thu được bao nhiêu lit khí và bao nhiêu gam muối Na2SO4?
Bài 5: Biết hiệu suất phản ứng là 80%. Tính khối lượng KMnO4 và axit HCl cần dùng để điều chế được 5,6 lit khí Cl2
Bài 6: Biết hiệu suất cả quá trình là 80%, từ 120 kg FeS2 có thể điều chế được tối đa bao nhiêu lit dd H2SO4 98% (d=1,84 g/ml).
Bài 7: Từ 1kg muối ăn ( 10,5% tạp chất) điều chế được 1,250 l dd HCl 36,5% (d=1,2 g/ml). Tính hiệu suất của quá trình điều chế?
Bài 8: Cho 0,4 mol H2 tác dụng với 0,3 mol Cl2 (xúc tác), sau đó lấy sản phẩm hoà tan vào 192,7 gam H20 được dung dịch X. Lấy 50 gam dd X tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 thấy tạo thành 7,175 gam kết tủa. Tính hiệu suất phản ứng giữa H2 và Cl2 bằng:
A. 62,5% B.44,8% C. 50% D. 33,3%
