Hiệu suất phản ứng tổng hợp SO3, O3

Chuyên đề Hóa học lớp 10: Hiệu suất phản ứng tổng hợp SO₃, O₃ được VnDoc sưu tầm và giới thiệu tới các bạn học sinh cùng quý thầy cô tham khảo. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh học tốt môn Hóa học lớp 10 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.

A. Phương pháp & ví dụ

1/ Lý thuyết và phương pháp giải

Trên thực tế hầu hết các phản ứng hóa học xảy ra không hoàn toàn, nghĩa là hiệu suất phản ứng (H%) dưới 100%.

Hiệu suất phản ứng được tính như sau:

Trừ trường hợp đề yêu cầu cụ thể tính hiệu suất phản ứng theo chất nào thì ta phải tính theo chất ấy. Còn khi ta biết lượng của nhiều chất tham gia phản ứng, để tính hiệu suất chung của phản ứng, ta phải:

So sánh tỉ lệ mol của các chất này theo đề cho và theo phản ứng.

- Nếu tỉ lệ mol so sánh là như nhau, thì hiệu suất phản ứng tính theo chất tham gia vào cũng cho cùng một kết quả.

- Nếu tỉ lệ mol so sánh là khác nhau, thì hiệu suất phản ứng không được tính theo chất luôn luônắn (ngay cả khi ta giả sử chất kia phản ứng hết).

2/ Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Trộn 3 mol SO₂ với 2 mol O₂, cho hỗn hợp vào bình kín có chứa sẵn chất xúc tác, bật tia lửa điện để phản ứng xảy ra. Sau phản ứng, đưa bình về điều kiện ban đầu thì thấy áp suất trong bình giảm đi 10%. Tính hiệu suất của phản ứng trên.

Hướng dẫn:

Gọi x là số mol oxi đã phản ứng, ta có:

Tổng số mol khí trước phản ứng là: 3 + 2 = 5 mol

Tổng số mol khí sau phản ứng là: 5 – x

Phản ứng: 2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃

Ví dụ 2: Điều chế khí O₂ , người ta nhiệt phân KClO₃ có xúc tác MnO₂. Nếu tiến hành nhiệt phân 4,9 gam KClO₃ thì khối lượng oxi thu được là bao nhiêu? Biết hiệu suất phản ứng là 75%.

Hướng dẫn:

Ví dụ 3: Trong một bình kín dung tích không đổi chứa a mol O₂ và 2a mol SO₂ ở 100^oC, 10atm (có mặt xúc tác V₂O₅). Nung nóng bình một thời gian, sau đó làm nguội bình tới 100^oCC. Áp suất trong bình lúc đó là P. Thiết lập biểu thức tính P_p và tỉ khối (d) so với hiđro của hỗn hợp khí trong bình sau phản ứng theo hiệu suất phản ứng H. Hỏi P và d có giá trị trong khoảng nào?

Hướng dẫn:

Số mol hỗn hợp SO₂ và O₂: a + 2a = 3a (mol)

Phản ứng: 2SO₂ + O₂ → 2SO₃

Số mol SO₂ tham gia phản ứng: 2ah (mol)

Theo tỉ lệ phản ứng nhận thấy:

Cứ 2(mol) SO₂ phản ứng,làm số mol hỗn hợp giảm 1 (mol)

Vậy khi 2ah (mol) SO₂ phản ứng, làm số mol hỗn hợp giảm: ah (mol)

⇒ Số mol hỗn hợp sau phản ứng: 3a – ah = a(3 – h) (mol)

Áp dụng công thức: PV= nRT cho hỗn hợp ban đầu và hỗn hợp sau phản ứng, ta có:

+) Khi h = 0 ⇒ P = 10 atm

+) Khi h = 1 ⇒ P = 20/3 atm

Do đó: 20/3 < P < 10

Khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp sau phản ứng:

+) Khi h = 0 ⇒ d = 80/3

+) Khi h = 1 ⇒ d = 40

Vậy giới hạn của tỉ khối d: 80/3 < d < 40

Ví dụ 4: Một bình kín đựng oxi ở nhiệt độ t^oC có áp suất P₁ (atm), sau khi phóng tia lửa điện để chuyển oxi thành ozon bình được đưa về nhiệt độ ban dầu, áp suất khí trong bình lúc này là P₂. Tiếp tục dẫn khí trong bình qua dung dịch KI (dư) thu được dung dịch A và 2,2848 lít khí (đktc).

a, Tính hiệu suất của quá trình ozon hóa. Biết rằng để trung hòa dung dịch A cần dùng 150ml dung dịch H₂SO₄ 0,08M.

b,Tính P₂ theo P₁.

Hướng dẫn:

a,Phương trình phản ứng:

b, Theo phương trình trạng thái khí lí tưởng. Nếu phản ứng xảy ra ở điều kiện nhiệt độ và thể tích không đổi thì ta có:

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1. Trong một bình kín dung tích không đổi chứa a mol SO₂, a mol O₂ và một ít bột xúc tác V₂O₅, áp suất và nhiệt độ trong bình là P atm và t^oC. Nung nóng bình một thời gian, sau đó đưa nhiệt độ bình về t^oC, áp suất trong bình lúc này là P. Lập biểu thức P’ theo P và H (hiệu suất phản ứng). Hỏi P’ có giá trị trong khoảng nào? Biết ở t^oC các chất đều ở thể tích khí.

Đáp án:

Câu 2. Trong một bình kín dung tích không đổi chứa a mol SO₂ , a mol O₂ và một ít bột xúc tác V₂O₅; áp suất và nhiệt độ trong bình là P atm và t^oC. Nung nóng bình một thời gian, sau đó đưa nhiệt độ bình về t^oC, áp suất trong bình lúc này là P’. Lập biểu thức P theo P và h (hiệu suất phản ứng). Hỏi P’ có giá trị trong khoảng nào, biết rằng ở t^oC các chất đều ở thế khí.

Đáp án:

Câu 3. Từ 800 tấn quặng pirit sắt (FeS₂) chứa 25% tạp chất không cháy, có thể sản xuất được bao nhiêu m³ dung dịch H₂SO₄ 93% (D = 1,83 g/ml)? Giả thiết tỉ lệ hao hụt là 5%.

A. 473 m³ B. 547 m³ C. 324 m³ D. 284m³

Câu 4. Đốt cháy hoàn toàn 80 gam pirit sắt trong không khí thu được chất rắn A và khí B. Lượng chất rắn A tác dụng vừa đủ với 200g H₂SO₄ 29,4%. Độ nguyên chất của quặng là:

A. 60% B. 70% C. 80% D. 95%

Câu 5. Nung nóng m gam PbS ngoài không khí sau một thời gian, thu được hỗn hợp rắn (có chứa một oxit) nặng 0,95 m gam. Phần trăm khối lượng PbS đã bị đốt cháy là

A. 74,69% B. 95,00% C. 25,31% D. 64,68%

Đáp án: A

m (g) 0,95m (g) → hh (PbO và PbS dư) + SO₂

Áp dụng ĐLBTKH ta có:

m_O = m – 0,95m = 0,05m (g) → n_O = 3,125.10-3m (mol)

Ta có: n_{PbS phản ứng} = n_PbO = n_O = 3,125.10-3m (mol)

Câu 6. Trộn 3 mol SO₂ với 2 mol O₂, cho hỗn hợp vào bình xin có chứa sẵn chất xúc tác, bật tia lửa điện để phản ứng xảy ra. Sau phản ứng, đưa bình về điều kiện ban đầu thì thấy áp suất trong bình giảm đi 10%, Vậy hiệu suất của phản ứng trên là:

A. 90% B. 60,67% C. 33,33% D. 50,2%

Đáp án: C

Gọi x là số mol oxi đã phản ứng, ta có:

Tổng số mol khí trước phản ứng là: 3 + 2 = 5 mol

Tổng số mol khí sau phản ứng là: 5 – x

Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn lý thuyết Hóa học 10: Hiệu suất phản ứng tổng hợp SO3, O3. Để có kết quả cao hơn trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Chuyên đề Hóa học 10, Giải bài tập Hóa học lớp 10, Giải bài tập Vật Lí 10, Tài liệu học tập lớp 10 mà VnDoc tổng hợp và giới thiệu tới các bạn đọc.