Tính theo phương trình hóa học
1. Tìm hiểu khái niệm chất dư trong phản ứng hóa học
Xét phản ứng xảy ra hoàn toàn: H2 + Cl2 
\(\rightarrow\) 2HCl
Tiến hành 3 thí nghiệm với các tỉ lệ mol khác nhau của khí hydrogen và khí chlorine, kết quả thu được:
| Thí nghiệm | Lượng chất tham gia phản ứng | Lượng chất sau phản ứng | |||
| H2 | Cl2 | HCl | H2 | Cl2 | |
| (1) | 1 mol | 1 mol | 2 mol | 0 mol | 0 mol |
| (2) | 2 mol | 1 mol | 2 mol | 1 mol | 0 mol |
| (3) | 1 mol | 2 mol | 2 mol | 0 mol | 1 mol |
- Một phản ứng hoàn toàn khi có ít nhất một chất tham gia phản ứng hết sau khi kết thúc phản ứng.
- Chất tham gia phản ứng nào hết trước được gọi là chất thiếu và chất tham gia phản ứng nào vẫn còn lại sau phản ứng sẽ gọi là chất dư.
- Một phản ứng không hoàn toàn thì các chất tham gia phản ứng đều chưa hết. Trong trường hợp các chất tham gia phản ứng đều hết, người ta nói phản ứng vừa đủ. Như vậy, phản ứng vừa đủ là một trường hợp riêng của phản ứng hoàn toàn.
2. Tính khối lượng chất tham gia và sản phẩm
Ví dụ: Tính khối lượng khí oxygen thu được khi nhiệt phân hoàn toàn 12,25 gam KClO3, biết phản ứng xảy ra theo phương trình hóa học sau:
2KClO3 \(\overset{t^{\circ} }{\rightarrow}\) 2KCl + 3O2
Các bước tiến hành:
| Bước 1: Viết phương trình hóa học và xác định tỉ lệ số mol các chất trong phản ứng. |
2KClO3 2 : 2 : 3 |
| Bước 2: Tìm số mol KClO3 phản ứng. | \({\mathrm n}_{{\mathrm{KClO}}_3}=\frac{{\mathrm m}_{{\mathrm{KClO}}_3}}{{\mathrm M}_{{\mathrm{KClO}}_3}}=\frac{12,25}{122,5}=0,1\;(\mathrm{mol})\) |
| Bước 3: Dựa vào phương trình hóa học tìm số mol O2 tạo thành. |
Theo tỉ lệ mol của phản ứng, ta có: |
| Chuyển đổi số mol chất thành khối lượng. | mO2 = nO2\(\times\)MO2 = 0,15 \(\times\)32 = 4,8 (g) |
3. Tính thể tích chất khí tham gia và sản phẩm
Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn một sợi sắt (iron, Fe) trong bình chứa khí chlorine, sau phản ứng thu được 32,5 gam iron(III) chlorine (FeCl3). Tính thể tích khí chlorine đã tham gia cho phản ứng trên (đkc).
Các bước tiến hành:
| Bước 1: Viết phương trình hóa học và xác định tỉ lệ các chất trong phản ứng. |
2Fe + 3Cl2 2 : 3 : 2 |
| Bước 2: Tìm số mol FeCl3 tạo thành sau phản ứng. | \({\mathrm n}_{{\mathrm{FeCl}}_3}=\frac{{\mathrm n}_{{\mathrm{FeCl}}_3}}{{\mathrm M}_{{\mathrm{FeCl}}_3}}=\frac{32,5}{162,5}=0,2\;(\mathrm{mol})\) |
| Bước 3: Dựa vào phương trình hóa học tìm số mol chlorine tham gia. | \({\mathrm n}_{{\mathrm{Cl}}_2}=\frac{{\mathrm n}_{{\mathrm{FeCl}}_3}\times3}2=\frac{0,2\times3}2=0,3\;(\mathrm{mol})\) |
| Bước 4: Chuyển đổi số mol chất thành thể tích. | VCl2 = nCl2\(\times\)24,79 = 0,3\(\times\)24,79 = 7,437 (L) |
II. Tính hiệu suất phản ứng
Hiệu suất của phản ứng được kí hiệu là H%.
Để tính được hiệu suất H% của một phản ứng hoá học, ta thực hiện các bước sau:
- Bước 1: Xác định lượng sản phẩm (mol, khối lượng, thể tích) thu được theo lí thuyết. Lượng sản phẩm theo lí thuyết được tính qua phương trình phản ứng (theo lượng chất thiếu tham gia phản ứng) với giả thiết phản ứng xảy ra hoàn toàn (H = 100%).
- Bước 2: Xác định lượng sản phẩm thu được theo thực tế.
- Bước 3: Tính hiệu suất theo công thức:
Ví dụ: Cho 0,50 mol khí hydrogen (H2) tác dụng với 0,45 mol hơi iodine (I2) thu được 0,60 mol khí hydrogen iodide (HI). Tính hiệu suất phản ứng.
Phương trình hoá học: H2 + I2 → 2HI
Tỉ lệ các chất: 1 : 1 : 2
Giả sử hiệu suất đạt 100% thì I2 hết, H2 dư, vậy lượng HI thu được theo lí thuyết tính theo I2. Theo tỉ lệ mol của phản ứng, ta có:
nHI lý thuyết = 2 × nI2 = 2 × 0,45 = 0,9 (mol)
Hiệu suất của phản ứng là:
\(\Rightarrow\mathrm H=\frac{{\mathrm n}_{{\mathrm I}_2\;\mathrm{thực}\;\mathrm{tế}}}{{\mathrm n}_{{\mathrm I}_2\;\mathrm{lí}\;\mathrm{thuyết}}}=\frac{0,6}{0,9}.100\%\;=\;66,67\%\)
