Công thức tính hiệu suất phản ứng hóa học

Công thức tính hiệu suất phản ứng là gì? Phương pháp tính nhanh hiệu suất? được VnDoc chia sẻ dưới đây. Hy vọng với tài liệu này sẽ giúp ích cho các bạn học sinh nắm chắc các bước xác định hiệu suất của phản ứng hóa học chính xác nhất

Ngoài ra, VnDoc.com đã thành lập group chia sẻ tài liệu học tập THCS miễn phí trên Facebook: Luyện thi lớp 9 lên lớp 10. Mời các bạn học sinh tham gia nhóm, để có thể nhận được những tài liệu mới nhất.

1. Hiệu suất là gì?

Hiệu suất (thường có thể đo được) là khả năng tránh lãng phí vật liệu, năng lượng, nỗ lực, tiền bạc và thời gian để làm một việc gì đó hay tạo ra kết quả mong muốn. Nói chung, đó là khả năng làm tốt một việc mà không có lãng phí. Trong nhiều thuật ngữ toán học và khoa học, nó là thước đo mức độ mà đầu vào cũng được dùng cho một mục đích, nhiệm vụ, chức năng được yêu cầu (đầu ra). Nó thường đặc biệt bao gồm các khả năng của một ứng dụng cụ thể nỗ lực để sản xuất ra một kết quả cụ thể với một số tiền tối thiểu hay số lượng chất thải, chi phí, nỗ lực không cần thiết. Hiệu quả đề cập đến rất khác nhau đầu vào và đầu ra trong lĩnh vực và các ngành công nghiệp khác nhau.

2. Công thức tính hiệu suất của phản ứng hóa học

2.1 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 = (nA ban đầu . H)/100

nA ban đầu cần dùng: nA ban đầu = (nC.100)/H

2.2 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:

m_{lt} = \frac{m_{tt}.100}{H}

2.3. 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:

m_{tt} = \frac{m_{lt}.H}{100}

Ví dụ 1: 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 ← 0,08 mol

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 lượng 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

3. Bài tập ví dụ tính hiệu suất phản ứng trong Hóa học

Ví dụ 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%

Hướng dẫn giải bài tập

nNaCl = mNaCl/ MNaCl = 4,68/58,5 = 0,08 (mol)

Phương trình hóa học:

2Na + Cl2 → 2NaCl (1)

Từ phương trình hóa học (1) => số mol Na = 0,08.100/80 = 0,1 (mol)

n Cl2 = (0,08.100)/2*80 = 0,05 (mol)

mNa = 0,1.23 = 2,3 (gam)

VCl2 = 0,05.22,4 = 1,12 (lit)

Ví dụ 2: Cho 19,5 gam Zn phản ứng với 7 (lít) clo thì thu được 36,72 gam ZnCl2. Tính hiệu suất của phản ứng?

Hướng dẫn giải bài tập

nZn = 19,5/65 = 0,3 (mol)

nCl2 = 7/22,4 = 0,3125 (mol)

nZnCl2 = 0,27 (mol)

Phương trình hóa học

Zn + Cl2 → ZnCl2

Ta thấy:

nCl2 > nZn => 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 %

Ví dụ 3: Nung 4,9 g KClO3 có xúc tác thu được 2,5 g KCl và khí oxi.

a) Viết phương trình phản ứng.

b) Tính hiệu suất của phản ứng.

Hướng tư duy:

Đề cho hai số liệu chất tham gia và sản phẩm. Do sản phẩm là chất thu được còn lượng chất tham gia không biết phản ứng có hết không nên tính toán ta dựa vào sản phẩm.

Từ mKCl → tính được nKCl → tính nKClO3 (theo phương trình) → tính mKClO3 (thực tế phản ứng)

Còn m đề bài cho là lượng lý thuyết => Tính H% theo công thức

Hướng dẫn giải bài tập 

nKCl = 2,5/74,5 = 0,034 mol

2KClO3 \overset{t^{\circ } }{\rightarrow} 2KCl + 3O2

2                  2         3

0,034           0,034

Khối lượng KClO3 thực tế phả ứng:

mKClO3 = nKClO3.MKClO3 = 0,034.1225 = 4,165 gam

Hiệu suất phản ứng:

H = 4,165/4,9.100% = 85%

Ví dụ 4. Để điều chế 8,775 g muối natri clorua (NaCl) thì cần bao nhiêu gam natri và bao nhiêu lít clo (đktc), biết hiệu suất phản ứng = 75%.

Hướng dẫn giải bài tập 

nNaCl = 0,15 mol

Phương trình phản ứng

2Na + Cl2 \overset{t^{\circ } }{\rightarrow} 2NaCl

2         1          2

0,15   0,075    0,15

Khối lượng Na và thể tích khí clo theo lý thuyết:

mNa lý thuyết = nNa.MNa = 0,15.23 = 3,45 (gam)

VCl2 = nCl2.22,4 = 0,075.22,4 = 1,68 lít

Khi có H = 75%, khối lượng Na và thể tích khí clo thực tế là:

m_{Na} = \frac{3,45.100}{75} = 4,5gam

V_{Cl2} = \frac{1,68.100}{75} = 2,24lit

4. Bài tập luyện tập

Câu 1. Nung 4,9 gam KClO3 có xúc tác thu được 2,5 gam KCl và chất khí

a) Viết phương trình phản ứng

b) Tính hiệu suất của phản ứng?

Đáp án hướng dẫn giải 

nKClO3 = 4,9/122,5 = 0,04 (mol)

nKCl = 2,5/74,5 = 0,034 (mol)

2KClO3\overset{t^{o} }{\rightarrow} 2KCl + 3O2 (1)

Theo phương trình phản ứng (1) nKClO3(pư) = nKCl = 0,034 (mol)

Hiệu suất phản ứng là

0,034/0,04.100% = 83,89%

Theo (1) nO2 = 3/2nKCl = 0,051 (mol)

=> VO2 = 0,051.22,4 = 1,1424 (l)

Câu 2. Để điều chế 8,775 gam muối Natri clorua (NaCl) thì cần số gam Natri là? Biết hiệu suất bằng 75%.

Đáp án hướng dẫn giải 

Phương trình hóa học

2Na + Cl2 → 2NaCl

nNaCl = 8,775/58,5 = 0,15 (mol)

Nếu hiệu suất là 100% thì nNaCl = 0,15.75/100 = 0,2(mol)

Theo phương trình hóa học: nNa = nNaCl = 0,2 mol

→ mNa = 0,2.23 = 4,6 (g)

Theo phương trình hóa học: nCl2 =1/2nNaCl = 0,1 mol

→ VCl2 = 0,1.22,4 = 2,24 (l)

Câu 3. 280kg đá vôi chứa 25% tập chất thì có thể điều chế được bao nhiêu kg vôi sống, nếu hiệu suất phản ứng là 80%.

Đáp án hướng dẫn giải

Do đá vôi chứ 25% tạp chất nên khối lượng đá vôi là: mCaCO3 = 280.75% = 210 kg

CaCO3 → CaO + CO

100 g          56 g

210 kg          x kg

Khối lượng CaO lí thuyết thu được theo phương trình là:

x = 210.56/100 = 117,6 kg

Do hiệu suất là H = 80% nên khối lượng CaO thực tế thu được là:

m CaO thực tế = mCaO (LT).80% = 117,6.80% = 94,08 kg

Câu 4.  Cho 21,75g MnO2 tác dụng hết axit HCl đặc

a) tính V của Cl2 tạo thành ở đktc, H = 80%

b) Clo ở trên tác dụng hết với Fe (đun nóng). Tính lượng muối tạo thành

c) xác định M (hóa trị 2) biết clo tác dụng vừa đủ 4,8g kim loại M

Đáp án hướng dẫn giải

Phương trình hóa học

MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O

Ta có:

nCl2 lt = nMnO2 = 21,75/(55 +16.2) = 0,25 mol

=> nCl2 = 0,25.80% = 0,2 mol

=> VCl2 = 0,2.22,4 = 4,48 lít

Phương trình hóa học:

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

=> nFeCl3 = 2/3nCl2 = 0,4/3 mol

=> mFeCl3 = 0,4/3.(56 + 35,5.3) = 21,67 gam

M + Cl2 → MCl2

=> nM = nCl2 = 0,2 mol

=> MM = 4,8/0,2 = 24

Vậy M là Mg

Câu 5. Thực hiện tổng hợp amoniac từ N2 + 3H2 ⇔ 2NH3. Nồng độ ban đầu các chất: [N2] = 2M, [H2] = 2,4 M. Khi phản ứng đạt cân bằng [NH3] = 0,4 M. Hiệu suất phản ứng tổng hợp

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết 

Phương trình hóa học: N2 + 3H2 ⇔ 2NH3

Ban đầu:  1mol/l 2,4 mol.l

Cân bằng 0,6 mol/l 0,4 mol/lit

Theo phương trình hóa học thì 1 mol N2 cần 3 mol H2. Ở đây chỉ có 1,2 mol H2, vì H2 thiếu nên tác dụng hết.

Hiệu suất phải tính theo lượng chất tác dụng hết.

Số mol H2 đã tác dụng là 0,6 mol.

Vậy H = (0,6 : 2,4). 100 = 25%

Câu 6. Khối lượng este metyl metacrylat thu được là bao nhiêu khi đun nóng 215 gam axit metacrylic với 100 gam ancol metylic, giả thiết hiệu suất phản ứng este hóa đạt 70%

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết 

Ts có n(Axit)= 215/86 = 2,5 mol

n(ancol) = 100/32

Xét tỉ lệ số mol giữa axit và ancol thì ancol dư do đó Phản ứng tính theo số mol axit.

Phương trình hóa học

CH2=C(CH3)-COOH + CH3OH → CH2=C(CH3)-COOCH3 + H2O.

Với H = 60%

→ n(este) = 2.5.60% = 1,5.

Khối lượng este là:  m(este) = 1,5.100 = 150 gam

Câu 7. Lên men hoàn toàn m gam glucozơ thành ancol etylic. Toàn bộ khí CO2 sinh ra trong quá trình này được hấp thụ hết vào dung dịch Ca(OH)2 dư tạo ra 50 gam kết tủa. Nếu hiệu suất của quá trình lên men là 75% thì giá trị của m là:

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

nkết tủa = 0,5 mol

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 (1)

0,25 ←  0,5

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (2)

0,5 ←  0,5

=> mglucozo (thực tế) = 0,25.180 = 45 gam

H = 75% => mglucozo(ban đầu) = 45.100/75 = 60 gam

Chi tiết nội dung tài liệu nằm trong file, mời các bạn ấn link TẢI VỀ MIỄN PHÍ bên dưới.

Như vậy VnDoc đã chia sẻ tới các bạn học sinh cũng như quý thầy cô bài Công thức tính hiệu suất phản ứng hóa học. Tài liệu gồm lý thuyết cũng như một số bài tập để các bạn học sinh dễ vận dụng cũng như tìm hiểu về hiệu xuất phản ứng hóa học. Chúc các bạn học tốt và nhớ thường xuyên tương tác với VnDoc.com để nhận được nhiều tài liệu hay và bổ ích

.........................................

Trên đây VnDoc đã đưa tới các bạn bộ tài liệu rất hữu ích Công thức tính hiệu suất phản ứng hóa học. Để có kết quả cao hơn trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Chuyên đề Toán 9, Chuyên đề Vật Lí 9, Lý thuyết Sinh học 9, Giải bài tập Hóa học 9, Tài liệu học tập lớp 9 mà VnDoc tổng hợp và đăng tải.

Đánh giá bài viết
84 150.064
0 Bình luận
Sắp xếp theo
Hóa 9 - Giải Hoá 9 Xem thêm