Bài tập tính hiệu suất phản ứng: 16 g trên 20 g là 80%
Lớp 8Hóa học

Bài tập tính hiệu suất phản ứng Hóa học 8: 17 bài có đáp án

Trả lời nhanh

Hiệu suất phản ứng là tỉ lệ giữa lượng sản phẩm thu được thực tế và lượng sản phẩm tính theo lý thuyết: H = (mtt : mlt) × 100%. Muốn tính, em viết phương trình hóa học, tính lượng sản phẩm lý thuyết theo chất hết, rồi lấy lượng thực tế chia cho lượng lý thuyết. Hiệu suất luôn nhỏ hơn hoặc bằng 100%.

1. Hiệu suất phản ứng là gì?

Trong lý thuyết, phản ứng xảy ra hoàn toàn thì chất tham gia biến hết thành sản phẩm. Thực tế, một phần chất bị hao hụt, phản ứng chưa xong hoặc có phản ứng phụ nên lượng sản phẩm thu được ít hơn tính toán. Hiệu suất cho biết ta “thu về được bao nhiêu phần trăm so với mức tối đa”.

Em hình dung như làm bánh: theo công thức lẽ ra ra 10 chiếc nhưng nướng hỏng mất 2 chiếc, vậy hiệu suất là 8 : 10 = 80%.

2. Công thức cần nhớ

Cần tính Công thức Ghi chú
Hiệu suất H = (mtt : mlt) × 100% Tính theo sản phẩm; dùng được cho khối lượng, số mol, thể tích
Sản phẩm thực tế mtt = mlt × H : 100 Sản phẩm thu được ít hơn lý thuyết
Chất tham gia cần dùng mtt = mlt × 100 : H Phải dùng nhiều hơn lý thuyết để bù hao hụt

Mẹo nhớ: hỏi “sản phẩm” thì nhân với H, hỏi “chất ban đầu cần dùng” thì chia cho H. Nếu kết quả cho chất cần dùng mà nhỏ hơn lý thuyết thì chắc chắn em đã nhân nhầm.

3. Các bước giải bài toán hiệu suất

  1. Đổi dữ kiện đề bài ra số mol.
  2. Viết và cân bằng phương trình hóa học.
  3. Nếu có hai chất tham gia đều cho lượng, xác định chất hết, chất dư (xem thêm bài tập có chất dư trong phản ứng tại bài tập có chất dư).
  4. Tính lượng sản phẩm (hoặc chất tham gia) theo lý thuyết dựa vào tỉ lệ mol.
  5. Áp dụng công thức hiệu suất đúng chiều: sản phẩm thì nhân H, chất tham gia thì chia H.

Nếu em còn yếu phần tính theo phương trình, nên ôn trước tại bài tập tính theo phương trình hóa học và bài tập xác định số mol.

4. Ví dụ minh họa có lời giải

Quy ước: thể tích khí tính ở đktc, 1 mol khí chiếm 22,4 lít.

Ví dụ 1. Tính H khi biết khối lượng sản phẩm thu được

Nung 20 g CaCO3, thu được 9,52 g CaO. Tính hiệu suất phản ứng.

Giải. nCaCO3 = 20 : 100 = 0,2 mol.

CaCO3 → CaO + CO2 (nhiệt độ cao)

Theo phương trình, nCaO lý thuyết = 0,2 mol, nên mlt = 0,2 × 56 = 11,2 g.

H = 9,52 : 11,2 × 100% = 85%.

Ví dụ 2. Đun nóng Fe với S

Đun nóng 5,6 g bột Fe với lưu huỳnh dư, thu được 7,04 g FeS. Tính hiệu suất.

Giải. nFe = 5,6 : 56 = 0,1 mol. Fe + S → FeS (t°). Lưu huỳnh dư nên tính theo Fe: nFeS lý thuyết = 0,1 mol, mlt = 0,1 × 88 = 8,8 g.

H = 7,04 : 8,8 × 100% = 80%.

Ví dụ 3. Tính lượng chất tham gia khi biết H

Nhiệt phân KClO3 (xúc tác MnO2) để thu 3,36 lít O2. Biết H = 70%, tính khối lượng KClO3 cần dùng.

Giải. nO2 = 3,36 : 22,4 = 0,15 mol.

2KClO3 → 2KCl + 3O2 (t°, MnO2)

nKClO3 lý thuyết = 0,15 × 2 : 3 = 0,1 mol, mlt = 0,1 × 122,5 = 12,25 g.

Vì H = 70% nên phải dùng nhiều hơn: m = 12,25 × 100 : 70 = 17,5 g.

Ví dụ 4. Tính lượng sản phẩm thực tế

Khử 16 g Fe2O3 bằng khí H2 dư ở nhiệt độ cao với H = 75%. Tính khối lượng Fe thu được.

Giải. nFe2O3 = 16 : 160 = 0,1 mol.

Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O (t°). Hiện tượng: chất rắn đỏ nâu chuyển dần thành bột sắt màu xám, có hơi nước đọng ở thành ống.

nFe lý thuyết = 0,2 mol, mlt = 11,2 g. Thực tế: m = 11,2 × 75 : 100 = 8,4 g.

5. Bài tập luyện tập (có đáp án)

Phần A. Tính hiệu suất

Bài 1. Nung 25 g CaCO3 tinh khiết, thu được 11,2 g CaO. Tính H.

Bài 2. Đốt cháy 4,8 g Mg trong oxi, thu được 6,0 g MgO. Hiệu suất phản ứng là:
A. 70%   B. 75%   C. 80%   D. 85%

Bài 3. Cho 2,7 g Al tác dụng với khí Cl2 dư, thu được 10,68 g AlCl3. Tính H.

Bài 4. Điện phân 36 g nước, thu được 35,84 lít H2 (đktc). Tính H.

Bài 5. Đốt 3,1 g photpho trong oxi dư, thu được 5,68 g P2O5. Hiệu suất phản ứng là:
A. 75%   B. 80%   C. 85%   D. 90%

Bài 6. Dẫn H2 dư qua 24 g CuO nung nóng, thu được 14,4 g Cu. Tính H.

Bài 7. Cho 5,4 g Al và 12,8 g S vào ống nghiệm, đun nóng, thu được 10,5 g Al2S3. Tính H.

Phần B. Tính lượng chất theo hiệu suất

Bài 8. Nhiệt phân 31,6 g KMnO4 với H = 60%. Tính thể tích O2 (đktc).

Bài 9. Phân hủy H2O2 (xúc tác MnO2) để thu 1,6 g O2, H = 50%. Tính khối lượng H2O2 cần dùng.

Bài 10. Cần bao nhiêu tấn CaCO3 để sản xuất 1,12 tấn CaO, biết H = 80%?

Bài 11. Cho 13 g Zn tác dụng với dung dịch HCl dư, H = 70%. Tính thể tích H2 (đktc).

Phần C. Vận dụng

Bài 12. Nung 20 g đá vôi (coi là CaCO3), sau một thời gian khối lượng chất rắn còn lại là 13,4 g. Tính hiệu suất phân hủy.

Bài 13. Từ 3,2 g S điều chế SO3 qua hai giai đoạn: S → SO2 (H = 80%) rồi SO2 → SO3 (H = 90%). Tính khối lượng SO3 thu được.

6. Đáp án và hướng dẫn giải

  • Bài 1: nCaCO3 = 0,25 mol → CaO lý thuyết 0,25 mol = 14 g. H = 11,2 : 14 × 100% = 80%.
  • Bài 2: chọn B. 2Mg + O2 → 2MgO (t°); nMg = 0,2 mol → MgO lý thuyết 0,2 × 40 = 8 g. H = 6 : 8 = 75%.
  • Bài 3: 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3; nAl = 0,1 mol → AlCl3 lý thuyết 0,1 × 133,5 = 13,35 g. H = 10,68 : 13,35 = 80%.
  • Bài 4: nH2O = 2 mol; 2H2O → 2H2 + O2 (điện phân) cho 2 mol H2 = 44,8 lít. H = 35,84 : 44,8 = 80%.
  • Bài 5: chọn B. 4P + 5O2 → 2P2O5 (t°); nP = 0,1 mol → nP2O5 = 0,05 mol = 7,1 g. H = 5,68 : 7,1 = 80%.
  • Bài 6: CuO + H2 → Cu + H2O (t°); nCuO = 0,3 mol → Cu lý thuyết 0,3 × 64 = 19,2 g. H = 14,4 : 19,2 = 75%.
  • Bài 7: nAl = 0,2 mol, nS = 0,4 mol. 2Al + 3S → Al2S3: cần 0,3 mol S cho 0,2 mol Al, S dư, tính theo Al → nAl2S3 = 0,1 mol = 15 g. H = 10,5 : 15 = 70%.
  • Bài 8: nKMnO4 = 0,2 mol; 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 (t°) cho 0,1 mol O2 lý thuyết; thực tế 0,06 mol. V = 0,06 × 22,4 = 1,344 lít.
  • Bài 9: nO2 = 0,05 mol; 2H2O2 → 2H2O + O2; nH2O2 lý thuyết 0,1 mol = 3,4 g. Thực tế cần 3,4 : 0,5 = 6,8 g.
  • Bài 10: CaCO3 → CaO + CO2, tỉ lệ khối lượng 100 : 56. Lý thuyết cần 1,12 × 100 : 56 = 2 tấn; thực tế 2 : 0,8 = 2,5 tấn.
  • Bài 11: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2; nZn = 0,2 mol → H2 lý thuyết 4,48 lít; thực tế 4,48 × 0,7 = 3,136 lít.
  • Bài 12: Khối lượng giảm chính là CO2 bay ra: 20 − 13,4 = 6,6 g = 0,15 mol. Theo phương trình, nCaCO3 phản ứng = 0,15 mol = 15 g. H = 15 : 20 = 75% (tính theo chất tham gia).
  • Bài 13: nS = 0,1 mol. S + O2 → SO2; 2SO2 + O2 → 2SO3. 1 mol S cho tối đa 1 mol SO3. Hiệu suất chung = 80% × 90% = 72%. nSO3 = 0,1 × 0,72 = 0,072 mol; m = 0,072 × 80 = 5,76 g.

7. Lỗi sai thường gặp

  • Nhân/chia nhầm H: sản phẩm thì nhân H, chất tham gia thì chia H. Hãy tự hỏi “kết quả có hợp lý không”: sản phẩm thực tế phải nhỏ hơn lý thuyết, chất cần dùng phải lớn hơn lý thuyết.
  • Quên xác định chất dư: khi đề cho cả hai chất tham gia, phải tính lý thuyết theo chất hết (như Bài 7).
  • Không cân bằng phương trình: hệ số sai kéo theo tỉ lệ mol sai, ví dụ ở Bài 5 nếu quên hệ số 4 và 2 của P và P2O5.
  • Lẫn đơn vị: tấn với gam, lít với mol. Với tỉ lệ khối lượng như Bài 10, em có thể giữ nguyên đơn vị tấn.
  • Hai giai đoạn: hiệu suất chung bằng tích các hiệu suất thành phần (đổi ra số thập phân), không phải trung bình cộng.

8. Ôn thêm các dạng liên quan

Để làm tốt dạng hiệu suất, em nên chắc các dạng nền: chuyển đổi khối lượng, thể tích, lượng chất, và các phản ứng có liên quan đến oxi như điều chế oxi hay phản ứng cháy trong oxi.

Câu hỏi thường gặp

Hiệu suất phản ứng có thể lớn hơn 100% không?

Không. Lượng sản phẩm thực tế không thể vượt quá lượng tính theo lý thuyết nên H luôn ≤ 100%. Nếu tính ra lớn hơn 100%, em cần kiểm tra lại phương trình, số mol hoặc chất hết/dư.

Khi nào nhân với H, khi nào chia cho H?

Hỏi lượng sản phẩm thu được thì nhân với H/100. Hỏi lượng chất tham gia cần dùng thì chia cho H/100 (tức nhân 100/H) vì phải dùng nhiều hơn để bù phần hao hụt.

Hiệu suất tính theo chất tham gia hay sản phẩm?

Ở Hóa học 8, thường tính theo sản phẩm: H = m thực tế : m lý thuyết × 100%. Cũng có thể tính theo chất tham gia: H bằng lượng chất đã phản ứng chia cho lượng chất ban đầu, như bài nung đá vôi có khối lượng chất rắn giảm.

Phản ứng nhiều giai đoạn thì tính hiệu suất thế nào?

Nhân các hiệu suất từng giai đoạn với nhau. Ví dụ giai đoạn 1 có H = 80% và giai đoạn 2 có H = 90% thì hiệu suất chung là 0,8 × 0,9 = 72%.

Bài học liên quan