Dạng VIII: Bài tập tính hiệu suất phản ứng A. Lý thuyết & phương pháp giải
Các bước thực hiện:
- Bước 1: Viết phương trình phản ứng và cân bằng
- Bước 2: Tính theo phương trình khối lượng sản phẩm tạo thành (mlt) - Bước 3: Dựa vào giả thiết tính khối lượng thực tế thu được (mtt) - Bước 4: Tính hiệu suất
Công thức tính hiệu suất: H = tt
lt
m .100%
m
Trong đó:
+ mtt là khối lượng thực tế (g)
+ mlt là khối lượng tính theo lí thuyết (g) + H là hiệu suất (%)
Công thức tính khối lượng chất tham gia khi có hiệu suất là: mtt = m .100lt H (g) Công thức tính khối lượng sản phẩm khi có hiệu suất: mtt = m .Hlt
100 (g) B. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Người ta nung 15 g CaCO3 thu được 6,72 g CaO và một lượng khí CO2. Tính hiệu suất phản ứng.
Hướng dẫn giải
CaCO3
n = 0,15 mol, nCaO = 0,12 mol Phương trình phản ứng:
CaCO3 to
CaO + CO2
0,15 → 0,15 (mol)
Khối lượng CaO thu được theo lý thuyết là mlt = mCaO = 0,15. 56 = 8,4 g Hiệu suất phản ứng là H = tt
lt
m .100%
m = 6,72
.100%
8,4 = 80%
Ví dụ 2: Trộn 5,4 g bột nhôm với bột lưu huỳnh dư. Cho hỗn hợp vào ống nghiệm và đun nóng để phản ứng xảy ra thu được 12,75 g Al2S3. Tính hiệu suất phản ứng?
Hướng dẫn giải Có nAl = 0,2 mol
Phương trình hóa học:
2 3
2Al 3S Al S 2 1 mol 0,2 0,1 mol
2 3
Al S (lt)
m = 0,1.150 = 15 g Hiệu suất phản ứng là: H = tt
lt
m 12,75
.100% .100%
m 15 = 85%
Ví dụ 3: Để điều chế 5,85 g NaCl thì cần bao nhiêu g Na và bao nhiêu lít Cl2 (đktc).
Biết H = 80%.
Hướng dẫn giải Có nNaCl = 0,1 mol
Phương trình phản ứng là:
2Na Cl2 2NaCl 2 1 mol 0,1 0,05 mol
Khối lượng Na và thể tích Cl2 theo lý thuyết là:
mNa(lt) = 0,1.23 = 2,3 g,
Cl2
V = 0,05.22,4 = 1,12 lít
Khi có H = 80%, thì khối lượng của Na và thể tích của Cl2 là mNa = 2,3.100
80 = 2,875 g,
Cl2
V = 1,12.100
80 = 1,4 lít.
C. Bài tập tự luyện
Câu 1: Tính thể tích C2H4 (đktc) cần để điều chế được 13,8 gam rượu etylic. Biết hiệu suất phản ứng là 60%. Phản ứng theo sơ đồ: C2H4 + H2O → C2H5OH
A. 11,2 lít B. 22,4 lít C. 33,6 lít D. 44,8 lít
Đáp án: Chọn A
2 5
C H OH
n = 0,3 mol Phương trình hóa học:
to
2 4 2 2 5
C H H O C H OH
0,3 0,3 mo
l l
1 1 mo
Theo phương trình:
2 4
nC H = 0,3 mol Do H = 60% nên
2 4
C H (tt )
n = 0,3.100
60 = 0,5 mol
2 4
C H (tt )
V = 0,5.22,4 = 11,2 lít Câu 2: Chọn đáp án đúng:
Công thức tính hiệu suất là A. H = mlt.mtt.100%
B. H = mlt.100%
C. H = tt
lt
m .100%
m D. H= lt
tt
m .100%
m
Đáp án: Chọn C
Câu 3: Cho 13 gam Zn phản ứng với 8,96 (lít) clo thì thu được 30,6 gam ZnCl2. Tính hiệu suất của phản ứng?
A. 80%
B. 75%
C. 70%
D. 65%
Đáp án: Chọn B
nZn = 13 : 65 = 0,3 (mol)
Cl2
n = 8,96 : 22,4 = 0,4 (mol) Zn + Cl2 → ZnCl2
Ta thấy:
nZn
1 = 0,3 < nCl2
1 = 0,4 suy ra sau phản ứng Zn hết, Cl2 dư, nên ta sẽ tính theo Zn.
Suy ra số mol của ZnCl2 = 0,3 mol suy ra khối lượng ZnCl2 (lt) = 40,8 g
Vậy hiệu suất phản ứng là: H = tt
lt
m 30,6
.100% .100%
m 40,8 = 75%
Câu 4: Cho phương trình phản ứng:
2KMnO4 to
K2MnO4 + MnO2 + O2
Nhiệt phân 15,8 g KMnO4, thu được V lít O2 (đktc), biết hiệu suất phản ứng 75%.
Giá trị của V là A. 0,84 lít B. 0,12 lít C. 0,36 lít D. 1,79 lít
Đáp án: Chọn A
Số mol KMnO4 là 0,1 mol
o
4 2 4 2 2
2KMnO t K MnO MnO O
0,1 0,05 mol
Vì H = 75% suy ra số mol O2 thực tế là: 0,05.75
100 = 0,0375 mol Vậy giá trị của V là: V = 0,0375.22,4 = 0,84 lít
Câu 5: Cho 9,6g Cu tác dụng với oxi thu được 10,8g CuO. Hiệu suất phản ứng là A. 60%
B. 70%
C. 80%
D. 90%
Đáp án: Chọn D
Số mol của Cu là: nCu = 0,15 mol
to
2Cu O2 2CuO
0,15 0,15 mol
Có mCuO(lt) = 0,15.80 = 12 g Vậy hiệu suất là H = 10,8
.100%
12 = 90%
Câu 6: Nung nóng KNO3, chất này bị phân hủy tạo thành KNO2 và O2. Biết hiệu suất phản ứng H = 80%. Tính khối lượng KNO3 cần dùng để điều chế 0,64 g O2. A. 4,04 g
B. 5,05 g C. 6,06 g D. 7,07 g
Đáp án: Chọn B Số mol O2 là 0,02 mol
to
3 2 2
2KNO 2KNO O
0,04 0,02 mol
Khối lượng KNO3 theo lý thuyết là: 0,04.101 = 4,04 g Khối lượng KNO3 thực tế cần dùng là: 4,04.100
80 = 5,05 g Câu 7: Chọn đáp án sai:
A. Công thức tính hiệu suất: H = tt
lt
m .100%
m
B. Công thức tính khối lượng chất tham gia khi biết hiệu suất là: mtt = m .100lt H C. Công thức tính khối lượng sản phẩm khi có hiệu suất: mtt = m .Hlt
100
D. Công thức tính khối lượng chất tham gia khi biết hiệu suất là: mtt = mlt.H.100 Đáp án: Chọn D
Câu 8: Cho phương trình phản ứng: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Biết rằng khi cho 8,4 g Mg tác dụng với dung dịch HCl thì thu được 23,275 g MgCl2. Tính hiệu suất phản ứng
A. 65%
B. 70%
C. 75%
D. 80%
Đáp án: Chọn B
Số mol của Mg là: nMg = 0,35 mol
2 2
Mg 2HCl MgCl H 0,35 0,35 mol
Khối lượng của MgCl2 (lt) là: 0,35.95 = 33,25 mol
Vậy hiệu suất phản ứng là: H = 23,275
.100%
33,25 = 70%.
Câu 9: Đốt cháy 3,2 g lưu huỳnh trong không khí thu được V lít khí SO2 ở đktc, biết hiệu suất phản ứng là 80%. Tính V
A. 1,792 lít B. 1,972 lít C. 2,224 lít D. 2,242 lít Đáp án: Chọn A Ta có nS = 0,1 mol S + O2
to
SO2
0,1 → 0,1 (mol)
Vì H = 80%, suy ra số mol của SO2 là 0,1.80% = 0,08 mol Vậy thể tích của SO2 ở đktc là: V = 0,08.22,4 = 1,792 lít.
Câu 10: Khử 24 g CuO bằng khí hiđro ở nhiệt độ cao. Biết rắng hiệu suất phản ứng H = 80%. Số gam kim loại đồng thu được là
A. 30,72 g B. 15,36 g C. 24,08 g D. 26.18 g
Đáp án: Chọn B Ta có nCuO = 0,3 mol Phương trình phản ứng:
to
2 2
CuO H Cu H O
0,3 0,3 mol
Suy ra mCu = 0,3.64 = 19,2 g
Vì H = 80% nên khối lượng Cu thu được là m = 19,2.80
100 = 15,36 g.
