Hiệu suất phản ứng là gì? Tính chất hóa học, tính chất vật lí, nhận biết, điều chế, ứng dụng của hiệu suất phản ứng 

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 (m_lt)

- Bước 3: Dựa vào giả thiết tính khối lượng thực tế thu được (m_tt)

- Bước 4: Tính hiệu suất

Công thức tính hiệu suất: H = $\frac{m_{tt}}{m_{lt}}.100\%$

Trong đó:

+ m_tt là khối lượng thực tế (g)

+ m_lt 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: m_tt = $\frac{m_{lt}.100}{H}$(g)

Công thức tính khối lượng sản phẩm khi có hiệu suất: m_tt = $\frac{m_{lt}.H}{100}$ (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

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{CaCO}}_3}$ = 0,15 mol, n_CaO = 0,12 mol

Phương trình phản ứng:

CaCO₃ CaO + CO₂

0,15 → 0,15 (mol)

Khối lượng CaO thu được theo lý thuyết là m_lt = m_CaO = 0,15. 56 = 8,4 g

Hiệu suất phản ứng là H = $\frac{m_{tt}}{m_{lt}}.100\%$ = $\frac{6,72}{8,4}.100\%$ = 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 n_Al = 0,2 mol

Phương trình hóa học:

$$\begin{gathered} 2Al+3S\to A{l}_2{S}_3 \\ \mathit{2}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\to 1 \mathrm{mol} \\ 0,2 \to 0,1 \mathrm{mol} \end{gathered}$$

${\mathrm{m}}_{{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{S}}_3\left(\mathrm{lt}\right)}$ = 0,1.150 = 15 g

Hiệu suất phản ứng là: H = $\frac{m_{tt}}{m_{lt}}.100\%=\frac{12,75}{15}.100\%$ = 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 n_NaCl = 0,1 mol

Phương trình phản ứng là:

$$\begin{gathered} 2Na+C{l}_2\to 2NaCl \\ \mathit{2}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{1}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }mol \\ \mathit{0}\mathit{,}\mathit{1}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{0}\mathit{,}\mathit{05}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }mol \end{gathered}$$

Khối lượng Na và thể tích Cl₂ theo lý thuyết là:

m_Na(lt) = 0,1.23 = 2,3 g, = 0,05.22,4 = 1,12 lít

Khi có H = 80%, thì khối lượng của Na và thể tích của Cl₂ là

m_Na = $\frac{2,3.100}{80}$ = 2,875 g, ${\mathrm{V}}_{{\mathrm{Cl}}_2}$ = $\frac{1,12.100}{80}$ = 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

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}}$= 0,3 mol

Phương trình hóa học:

$$\begin{gathered} C_2{H}_4+H_{2}O\stackrel{{\mathit{t}}^{\mathit{0}}}{\mathit{\to }}{C}_2{H}_{5}OH \\ \mathit{1}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{1}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }mol \\ \mathit{0}\mathit{,}\mathit{3}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\leftarrow \mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{0}\mathit{,}\mathit{3}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }mol \end{gathered}$$

Theo phương trình: ${\mathrm{n}}_{{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4}$= 0,3 mol

Do H = 60% nên = $\frac{0,3.100}{60}$ = 0,5 mol

${\mathrm{V}}_{{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4\left(\mathrm{tt}\right)}$= 0,5.22,4 = 11,2 lít

Câu 2: Chọn đáp án đúng:

Công thức tính hiệu suất là

A. H = m_lt.m_tt.100%

B. H = m_lt.100%

C. H =$\frac{m_{tt}}{m_{lt}}.100\%$

D. H=$\frac{m_{lt}}{m_{tt}}.100\%$

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

n_Zn = 13 : 65 = 0,3 (mol)

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{Cl}}_2}$= 8,96 : 22,4 = 0,4 (mol)

Zn + Cl₂ → ZnCl₂

Ta thấy:

$\frac{n_{Zn}}{1}$ = 0,3 < $\frac{n_{C{l}_2}}{1}$ = 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 = $\frac{m_{tt}}{m_{lt}}.100\%=\frac{30,6}{40,8}.100\%$ = 75%

Câu 4: Cho phương trình phản ứng:

2KMnO₄ $\stackrel{{\mathrm{t}}^0}{\to }$ 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

$$\begin{gathered} 2KMn{O}_4\stackrel{t^{\mathit{0}}}{\mathit{\to }}{K}_{2}Mn{O}_4+Mn{O}_2+O_2 \\ \mathit{0}\mathit{,}\mathit{1}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{0}\mathit{,}\mathit{05}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }mol \end{gathered}$$

Vì H = 75% suy ra số mol O₂ thực tế là: $\frac{0,05.75}{100}$ = 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: n_Cu = 0,15 mol

$$\begin{gathered} 2Cu+O_2\stackrel{{\mathrm{t}}^0}{\to }2CuO \\ \mathit{0}\mathit{,}\mathit{15}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{0}\mathit{,}\mathit{15}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }mol \end{gathered}$$

Có m_CuO(lt) = 0,15.80 = 12 g

Vậy hiệu suất là H = $\frac{10,8}{12}.100\%$ = 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

$$\begin{gathered} 2KN{O}_3\stackrel{t^{\mathit{0}}}{\mathit{\to }}2KN{O}_2+O_2 \\ \mathit{0}\mathit{,}\mathit{04}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{0}\mathit{,}\mathit{02}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }mol \end{gathered}$$

Khối lượng KNO₃ theo lý thuyết là: 0,04.101 = 4,04 g

Khối lượng KNO₃ thực tế cần dùng là: $\frac{4,04.100}{80}$ = 5,05 g

Câu 7: Chọn đáp án sai:

A. Công thức tính hiệu suất: H =$\frac{m_{tt}}{m_{lt}}.100\%$

B. Công thức tính khối lượng chất tham gia khi biết hiệu suất là: m_tt = $\frac{m_{lt}.100}{H}$

C. Công thức tính khối lượng sản phẩm khi có hiệu suất: m_tt = $\frac{m_{lt}.H}{100}$

D. Công thức tính khối lượng chất tham gia khi biết hiệu suất là: m_tt = m_lt.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: n_Mg = 0,35 mol

$$\begin{gathered} Mg+2HCl\to MgC{l}_2+H_2 \\ \mathit{0}\mathit{,}\mathit{35}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{0}\mathit{,}\mathit{35}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }mol \end{gathered}$$

Khối lượng của MgCl₂ (lt) là: 0,35.95 = 33,25 mol

Vậy hiệu suất phản ứng là: H = $\frac{23,275}{33,25}.100\%$ = 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 n_S = 0,1 mol

S + O₂ $\stackrel{{\mathrm{t}}^0}{\to }$ 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 n_CuO = 0,3 mol

Phương trình phản ứng:

$$\begin{gathered} CuO+H_2\stackrel{{\mathrm{t}}^0}{\to }Cu+H_{2}O \\ \mathit{0}\mathit{,}\mathit{3}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{0}\mathit{,}\mathit{3}\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }mol \end{gathered}$$

Suy ra m_Cu = 0,3.64 = 19,2 g

Vì H = 80% nên khối lượng Cu thu được là m = $\frac{19,2.80}{100}$ = 15,36 g.

D. Bài tập thêm

Câu 1: Để điều chế 2 lít NH₃ từ N₂ và H₂ với hiệu suất 25% thì thể tích N₂ cần dùng ở cùng điều kiện là

A. 8 lít.

B. 2 lít.

C. 4 lít.

D. 1 lít.

Câu 2: Nung nóng 12,8 gam Cu với khí chlorine dư. Xác định khối lượng muối CuCl₂ thu được. Biết hiệu suất phản ứng là 83%.

Câu 3: Khi cho khí SO₃ tác dụng với nước thu được dung dịch H₂SO₄. Tính lượng H₂SO₄ điều chế được khi cho 40 kg SO₃ tác dụng với nước. Biết hiệu suất phản ứng là 95%.

Câu 4: Người ta nung đá vôi (CaCO₃) thu được vôi sống (CaO) và khí carbon dioxide. Lượng vôi sống thu được từ 1 tấn đá vôi có chứa 10% tạp chất là 0,45 tấn. Tính hiệu suất phản ứng.

Câu 5: Có thể điều chế bao nhiêu kg nhôm từ 1 tấn quặng nhôm có chứa 95% aluminium(III) oxide? Cho biết phương trình hóa học của phản ứng:

$2A{l}_2{O}_3\underset{xúctác}{\overset{đpnc}{\to }}4Al+3O_2$

Hiệu suất của phản ứng là 95%.

Xem thêm phương pháp giải các dạng bài tập Hóa học lớp 8 khác:

• Bài tập lý thuyết về oxi, không khí, sự cháy và cách giải

• Phản ứng cháy của kim loại, phi kim, hợp chất trong oxi và cách giải