- 25 Tháng mười 2018
- 1,560
- 1,681
- 251
- 27
- Quảng Bình
- Đại học Sư phạm Huế
[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!
ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.
- Các bài toán cho phản ứng hoàn toàn (hiệu suất đạt 100%) thì có ít nhất một chất tham gia phải hết (phản ứng xảy ra hoàn toàn).
- Nếu hiệu suất H% < 100% thì lượng chất TG thực dùng nhiều hơn lượng lý thuyết ( tính theo ptpư ) còn lượng SP thu được bao giờ cũng nhỏ hơn lượng SP tính theo lý thuyết.
- Công thức tính hiệu suất phản ứng :
- Nếu cả hai chất tham gia đều biết lượng dùng ban đầu, thì H% phải được xác định dựa vào chất có khả năng hết ( nếu để phản ứng hoàn toàn )
- Hiệu suất quá trình gồm nhiều phản ứng nối tiếp:
H% = h1 x h2 x h3 …x hn 100%
( trong đó các hiệu suất thành phần dạng thập phân, ví dụ 25% = 0,25 )
* Công thức tính khối lượng chất tham gia khi hiệu suất khác 100%:
- Do hiệu suất nhỏ hơn 100% nên lượng chất tham gia thực tế đem vào phản ứng phải nhiều hơn đề bù đi sự hao hụt. Khối lượng chất tham gia được tính như sau
* Công thức tính khối lượng sản phẩm khi hiệu suất khác 100%:
Do hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100% nên lượng sản phẩm thực tế thu được phải nhỏ hơn sự hao hụt. Khối lượng chất tạo thành được tính như sau:
II. Bài tập
Dạng 1: Tính hiệu suất phản ứng
Ví dụ: Nung 4,9 gam KClO3 có xúc tác thu được 2,5 gam KCl và khí oxi.
a. Viết PTHH
b. Tính hiệu suất phản ứng.
Giải:
a. 2KclO3 → 2KCl + 3O2
b. nKClO3 = 0,04 mol
Giả sử hiệu suất phản ứng = 100%, theo PTHH: nKCl = nKClO3 = 0,04 mol
Vậy mKCl = 2,98 gam
H = (mKCl thực tế)/ (mKCl lý thuyết) = 83,89%
VD2: Trộn 13,5 gam bột Al với 34,8 gam bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm, Giả sử lúc đó chỉ xảy ra phản ứng khử Fe3O4 thành Fe. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch H2SO4 loãng dư thì thu được 14,112 lít H2 (đktc). Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm.
Giải: nH2 = 0,63 mol; nAl = 0,5 mol ; nFe3O4 = 0,15 mol
Gọi mol Al phản ứng là x, ta có:
PTHH: 8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe
x 3x/8 9x/8 mol
nAl dư = 0,5 – x mol
Ta có: nH2 = nFe + 1,5.nAl dư = 9x/8 + 1,5.(0,5 – x)
=> x = 0,32 mol
Giả sử hiệu suất phản ứng = 100% ta có : nAl/8 > nFe3O4/3 => Fe3O4 phản ứng hết, Al dư, tính hiệu suất theo mol Fe3O4.
Ta có : H% = nFe3O4 pư/nFe3O4 ban đâu = 0,12/0,15 = 80%
Vận dung:
1) Cho 4 lít N2 và 14 lít H2 vào bình kín rồi nung nóng với xúc tác thích hợp để phản ứng xảy ra, sau phản ứng thu được 16,4 lít hỗn hợp khí ( các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất )
a) Tính thể tích khí amoniac thu được.
b) Xác định hiệu suất của phản ứng.
2) Có 12 lít hỗn hợp hai khí Cl2 và H2 đựng trong bình thạch anh đậy kín. Chiếu sáng để phản ứng xảy ra thì thu được một hỗn hợp khí chứa 30% thể tích là khí sản phẩm, lượng Cl2 còn 20% so với ban đầu ( Các thể tích khí đo ở cùng nhiệt độ và áp suất )
a) Tính % thể tích của hỗn hợp trước và sau phản ứng.
b) Tính hiệu suất phản ứng.
Hướng dẫn : Đặt thể tích Cl2 ( bđ) : x ( lít ) Þ Cl2 ( pư ) = 0,8x ( lít )
Giải tương tự như bài 2 . Thiết lập phương trình toán biểu diễn % V khí sản phẩm ( ĐS: Hỗn hợp đầu : 81,25% H2 và 18,75 Cl2 ; hiệu suất pư : 80% )
3) Từ 320 tấn quặng pirit sắt có chứa 45% lưu huỳnh đã sản xuất được 506,25 tấn dung dịch H2SO4 80%. Hãy tính hiệu suất của quá trình.
4) Để sản xuất 1000tấn gang chứa 95% Fe, 5% C ( các nguyên tố khác coi như không đáng kể ) thì phải dùng bao nhiêu tấn quặng Hematit ( chứa 80% là Fe2O3 , 20% tạp chất trơ )và bao nhiêu tấn than cốc ( C ) ? Biết hiệu suất của cả quá trình phản ứng là 80%
Dạng 2: Cho hiệu suất phản ứng, tính số liệu còn lại theo hiệu suất
Ví dụ 1: Từ một tấn quặng pyrit sắt chứa 20% tạp chất, điều chế axit H2SO4 theo phương pháp tiếp xúc, qua các giai đoạn ( có ghi hiệu suất mỗi giai đoạn) như sau:
Tính khối lượng của dung dịch H2SO4 72% điều chế được.
Giải: Xét các giai đoạn trên ta có:
Bảo toàn nguyên tố S: nH2SO4 = 2.nFeS2
nFeS2 = 1000.0,8/120 =20/3 (kmol)
=> nH2SO4 = 2.nFeS2.0,9.0,64.0,8 =6,144 (kmol)
mH2SO4 = 602,112 kg
m dd H2SO4 72% = 602,112.100/72 = 836,2667 kg
Ví dụ 2: Trộn khí SO2 và khí O2 thành hỗn hợp X có khối lượng mol trung bình 48 gam.
a) Tính % V của mỗi khí trong hỗn hợp X, suy ra % khối lượng.
b) Cho một ít V2O5 vào trong hỗn hợp X, nung nóng hỗn hợp đến 4000C thì thu được hỗn hợp khí Y. Biết hiệu suất phản ứng là 80%. Tính % V của hỗn hợp khí Y.
Giải:
a. Ta có: (64.nSO2 + 32.nO2)/( nSO2 + nO2) = 48
=> nSO2 = nO2
%V SO2 = % VO2 = 50%
b. 2SO2 + O2 → 2SO3
Với VSO2 = VO2 = x lít
Tỉ lệ V cũng là tỉ lệ mol nên ta có:
Lập tỉ lệ: VSO2/2 < VO2/1 => SO2 phản ứng hết, O2 dư, tính hiệu suất phản ứng theo SO2
Vì H = 80% nên nSO2:
V SO2 pứ = 0,8.x ; V SO2 dư = 0,2x
V O2 pứ = 0,5.VSO2 pứ = 0,4.x ; VO2 dư = 0,6x ; V SO3 = V SO2 pứ = 0,8x
Hỗn hợp Y có V= V SO2 dư + V O2 dư + V SO3 = 1,6x lít
%V SO2 dư = 0,2x/1,6x = 12,5%; %V O2 dư = 0,6x/1,6x = 37,5%
%V SO3 = 100 – 12,5 – 37,5 =50%
Vận dụng:
1) Nung 500gam đá vôi ( chứa 80% CaCO3, còn lại là các oxit của Al, Fe(III), Si ) sau một thời gian thì thu được rắn A và khí B. Biết hiệu suất phản ứng phân huỷ đá vôi là 57%
a) Tính khối lượng của rắn A
b) Tính % theo khối lượng của CaO trong rắn A
c) Sục khí B vào trong 800gam dung dịch NaOH 2% thì thu được muối gì ? Bao nhiêu gam ?
( ĐS: 368g ; 45,65 % , muối axit , C% = 4,11% )
2) Cho 16 gam CH4 vào bình kín có dung tích 14 lít ở 00C . Nung nóng bình lên đến nhiệt độ cao để phản ứng nhiệt phân xảy ra . Sau đó đưa nhiệt độ bình về 00C thì thu được hỗn hợp khí X gồm CH4, C2H2, H2 , áp suất trong bình là 3 atm.
a) Tính Hiệu suất phản ứng ( cũng là tỉ lệ % CH4 bị nhiệt phân )
b) Lấy 1/10 hỗn hợp X đem đốt cháy hoàn toàn thì phải tốn hết 3,64 lít khí O2 ( đktc). Lấy toàn bộ khí CO2 sinh ra cho vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,0225M. Viết PTHH và tính khối lượng muối tạo thành.
( Đáp số : a/ 87,5% )
- Nếu hiệu suất H% < 100% thì lượng chất TG thực dùng nhiều hơn lượng lý thuyết ( tính theo ptpư ) còn lượng SP thu được bao giờ cũng nhỏ hơn lượng SP tính theo lý thuyết.
- Công thức tính hiệu suất phản ứng :
- Nếu cả hai chất tham gia đều biết lượng dùng ban đầu, thì H% phải được xác định dựa vào chất có khả năng hết ( nếu để phản ứng hoàn toàn )
- Hiệu suất quá trình gồm nhiều phản ứng nối tiếp:
H% = h1 x h2 x h3 …x hn 100%
( trong đó các hiệu suất thành phần dạng thập phân, ví dụ 25% = 0,25 )
* Công thức tính khối lượng chất tham gia khi hiệu suất khác 100%:
- Do hiệu suất nhỏ hơn 100% nên lượng chất tham gia thực tế đem vào phản ứng phải nhiều hơn đề bù đi sự hao hụt. Khối lượng chất tham gia được tính như sau
* Công thức tính khối lượng sản phẩm khi hiệu suất khác 100%:
Do hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100% nên lượng sản phẩm thực tế thu được phải nhỏ hơn sự hao hụt. Khối lượng chất tạo thành được tính như sau:
II. Bài tập
Dạng 1: Tính hiệu suất phản ứng
Ví dụ: Nung 4,9 gam KClO3 có xúc tác thu được 2,5 gam KCl và khí oxi.
a. Viết PTHH
b. Tính hiệu suất phản ứng.
Giải:
a. 2KclO3 → 2KCl + 3O2
b. nKClO3 = 0,04 mol
Giả sử hiệu suất phản ứng = 100%, theo PTHH: nKCl = nKClO3 = 0,04 mol
Vậy mKCl = 2,98 gam
H = (mKCl thực tế)/ (mKCl lý thuyết) = 83,89%
VD2: Trộn 13,5 gam bột Al với 34,8 gam bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm, Giả sử lúc đó chỉ xảy ra phản ứng khử Fe3O4 thành Fe. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch H2SO4 loãng dư thì thu được 14,112 lít H2 (đktc). Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm.
Giải: nH2 = 0,63 mol; nAl = 0,5 mol ; nFe3O4 = 0,15 mol
Gọi mol Al phản ứng là x, ta có:
PTHH: 8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe
x 3x/8 9x/8 mol
nAl dư = 0,5 – x mol
Ta có: nH2 = nFe + 1,5.nAl dư = 9x/8 + 1,5.(0,5 – x)
=> x = 0,32 mol
Giả sử hiệu suất phản ứng = 100% ta có : nAl/8 > nFe3O4/3 => Fe3O4 phản ứng hết, Al dư, tính hiệu suất theo mol Fe3O4.
Ta có : H% = nFe3O4 pư/nFe3O4 ban đâu = 0,12/0,15 = 80%
Vận dung:
1) Cho 4 lít N2 và 14 lít H2 vào bình kín rồi nung nóng với xúc tác thích hợp để phản ứng xảy ra, sau phản ứng thu được 16,4 lít hỗn hợp khí ( các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất )
a) Tính thể tích khí amoniac thu được.
b) Xác định hiệu suất của phản ứng.
2) Có 12 lít hỗn hợp hai khí Cl2 và H2 đựng trong bình thạch anh đậy kín. Chiếu sáng để phản ứng xảy ra thì thu được một hỗn hợp khí chứa 30% thể tích là khí sản phẩm, lượng Cl2 còn 20% so với ban đầu ( Các thể tích khí đo ở cùng nhiệt độ và áp suất )
a) Tính % thể tích của hỗn hợp trước và sau phản ứng.
b) Tính hiệu suất phản ứng.
Hướng dẫn : Đặt thể tích Cl2 ( bđ) : x ( lít ) Þ Cl2 ( pư ) = 0,8x ( lít )
Giải tương tự như bài 2 . Thiết lập phương trình toán biểu diễn % V khí sản phẩm ( ĐS: Hỗn hợp đầu : 81,25% H2 và 18,75 Cl2 ; hiệu suất pư : 80% )
3) Từ 320 tấn quặng pirit sắt có chứa 45% lưu huỳnh đã sản xuất được 506,25 tấn dung dịch H2SO4 80%. Hãy tính hiệu suất của quá trình.
4) Để sản xuất 1000tấn gang chứa 95% Fe, 5% C ( các nguyên tố khác coi như không đáng kể ) thì phải dùng bao nhiêu tấn quặng Hematit ( chứa 80% là Fe2O3 , 20% tạp chất trơ )và bao nhiêu tấn than cốc ( C ) ? Biết hiệu suất của cả quá trình phản ứng là 80%
Dạng 2: Cho hiệu suất phản ứng, tính số liệu còn lại theo hiệu suất
Ví dụ 1: Từ một tấn quặng pyrit sắt chứa 20% tạp chất, điều chế axit H2SO4 theo phương pháp tiếp xúc, qua các giai đoạn ( có ghi hiệu suất mỗi giai đoạn) như sau:
Tính khối lượng của dung dịch H2SO4 72% điều chế được.
Giải: Xét các giai đoạn trên ta có:
Bảo toàn nguyên tố S: nH2SO4 = 2.nFeS2
nFeS2 = 1000.0,8/120 =20/3 (kmol)
=> nH2SO4 = 2.nFeS2.0,9.0,64.0,8 =6,144 (kmol)
mH2SO4 = 602,112 kg
m dd H2SO4 72% = 602,112.100/72 = 836,2667 kg
Ví dụ 2: Trộn khí SO2 và khí O2 thành hỗn hợp X có khối lượng mol trung bình 48 gam.
a) Tính % V của mỗi khí trong hỗn hợp X, suy ra % khối lượng.
b) Cho một ít V2O5 vào trong hỗn hợp X, nung nóng hỗn hợp đến 4000C thì thu được hỗn hợp khí Y. Biết hiệu suất phản ứng là 80%. Tính % V của hỗn hợp khí Y.
Giải:
a. Ta có: (64.nSO2 + 32.nO2)/( nSO2 + nO2) = 48
=> nSO2 = nO2
%V SO2 = % VO2 = 50%
b. 2SO2 + O2 → 2SO3
Với VSO2 = VO2 = x lít
Tỉ lệ V cũng là tỉ lệ mol nên ta có:
Lập tỉ lệ: VSO2/2 < VO2/1 => SO2 phản ứng hết, O2 dư, tính hiệu suất phản ứng theo SO2
Vì H = 80% nên nSO2:
V SO2 pứ = 0,8.x ; V SO2 dư = 0,2x
V O2 pứ = 0,5.VSO2 pứ = 0,4.x ; VO2 dư = 0,6x ; V SO3 = V SO2 pứ = 0,8x
Hỗn hợp Y có V= V SO2 dư + V O2 dư + V SO3 = 1,6x lít
%V SO2 dư = 0,2x/1,6x = 12,5%; %V O2 dư = 0,6x/1,6x = 37,5%
%V SO3 = 100 – 12,5 – 37,5 =50%
Vận dụng:
1) Nung 500gam đá vôi ( chứa 80% CaCO3, còn lại là các oxit của Al, Fe(III), Si ) sau một thời gian thì thu được rắn A và khí B. Biết hiệu suất phản ứng phân huỷ đá vôi là 57%
a) Tính khối lượng của rắn A
b) Tính % theo khối lượng của CaO trong rắn A
c) Sục khí B vào trong 800gam dung dịch NaOH 2% thì thu được muối gì ? Bao nhiêu gam ?
( ĐS: 368g ; 45,65 % , muối axit , C% = 4,11% )
2) Cho 16 gam CH4 vào bình kín có dung tích 14 lít ở 00C . Nung nóng bình lên đến nhiệt độ cao để phản ứng nhiệt phân xảy ra . Sau đó đưa nhiệt độ bình về 00C thì thu được hỗn hợp khí X gồm CH4, C2H2, H2 , áp suất trong bình là 3 atm.
a) Tính Hiệu suất phản ứng ( cũng là tỉ lệ % CH4 bị nhiệt phân )
b) Lấy 1/10 hỗn hợp X đem đốt cháy hoàn toàn thì phải tốn hết 3,64 lít khí O2 ( đktc). Lấy toàn bộ khí CO2 sinh ra cho vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,0225M. Viết PTHH và tính khối lượng muối tạo thành.
( Đáp số : a/ 87,5% )
