Công thức tính khối lượng của phản ứng
|
Show
Trong bài viết dưới đây, điện máy Sharp Việt Nam sẽ chia sẻ kiến thức hóa học về hiệu suất phản ứng là gì, công thức tính hiệu suấtphản ứng hóa học, công thức tính hiệu suất vật lý giúp bạn có thể vận dụng giải các bài tập từ cơ bản đến nâng cao nhanh chóng. Chúng ta cùng bắt đầu nhé. Cách tính khối lượng và thể tích theo phương trình hóa họcỞ phòng thí nghiệm hay ngoài thực tế, khi điều chế một lượng chất nào đó thì người ta có thể tính được lượng chất (nguyên liệu) cần dùng. Và ngược lại, khi biết được lượng nguyên liệu thì người ta có thể tính lượng chất sản phẩm. Làm thế nào mà người ta có thể tính được như vậy? Đó là nội dung của bài viết hôm nay: cách tính khối lượng và thể tích theo phương trình hóa học. Để tính khối lượng hay thể tích của một chất dựa vào phương trình hóa học, ta tiến hành thực hiện theo các bước sau: Bước 1: Viết và cân bằng phương trình hóa học của phản ứng Bước 2: Chuyển đổi khối lượng hay thể tích chất khí thành số mol Bước 3: Dựa vào phương trình hóa học, tìm số mol của chất tham gia hay sản phẩm. Bước 4: Chuyển đổi số mol thành khối lượng (m = n x M (g)) hay thể tích chất khí ở đktc (V = n x 22,4 (lít)). Cách tính khối lượng và thể tích theo phương trình hóa học cach-tinh-khoi-luong-va-the-tich-theo-phuong-trinh-hoa-hoc Cách tính khối lượng theo phương trình hóa họcVí dụ 1: Trong công nghiêp, khi nung đá vôi (CaCO3) sẽ thu được vôi sống (CaO) và khí cacbonic (CO2). Hãy tính khối lượng của vôi sống thu được khi nung 25 g CaCO3. Giải: – Ta có phương trình hóa học của phản ứng: CaCO3 → CaO + CO2 – Số mol của CaCO3 trong phản ứng hóa học là: nCaCO3 = mCaCO3 / MCaCO3 = 25 / 100 = 0,25 mol – Số mol của CaO thu được sau phản ứng là: Theo phương trình hóa học: Cứ 1 mol CaCO3 phản ứng thu được 1 mol CaO Vậy 0,25 mol CaCO3 phản ứng thu được 0,25 mol CaO – Khối lượng của CaO thu được sau phản ứng là: mCaO = nCaO x MCaO = 0,25 x 56 = 14 (g) Ví dụ 2: Tìm khối lượng CaCO3 cần dùng để điều chế được 33,6 g CaO. Giải: – Ta có phương trình hóa học của phản ứng: CaCO3 → CaO + CO2 – Số mol của CaO sinh ra sau phản ứng là: nCaO = mCaO / MCaO = 33,6 / 56 = 0,6 mol – Số mol của CaCO3 tham gia phản ứng là: Theo phương trình hóa học: Muốn điều chế 1 mol CaO cần dùng 1 mol CaCO3 Vậy muốn điều chế 0,6 mol CaO thì cần dùng 0,6 mol CaCO3 – Khối lượng của CaCO3 cần dùng để điều chế CaO là: mCaCO3 = nCaCO3 x MCaCO3 = 0,6 x 100 = 60 (g) Cách tính thể tích chất khí theo phương trình hóa họcVí dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn cacbon trong oxi thu được khí cacbonic. Hãy tìm thể tích (đktc) của khí CO2 nếu có 8 g oxi tham gia phản ứng. Giải: – Ta có phương trình hóa học của phản ứng: C + O2 → CO2 – Số mol của O2 tham gia phản ứng là: nO2 = mO2 / MO2 = 8 / 32 = 0,25 mol – Số mol của CO2 thu được sau phản ứng là: Theo phương trình hóa học: Cứ 1 mol O2 tham gia phản ứng thu được 1 mol CO2 Vậy 0,25 mol O2 tham gia phản ứng thu được 0,25 mol CO2 – Thể tích khí CO2 thu được sau phản ứng (ở đktc) là: VCO2 = nCO2 x 22,4 = 0,25 x 22,4 = 5,6 (lít) Ví dụ 2: Tìm thể tích khí O2 cần dùng để đốt cháy hoàn toàn 18 g cacbon. Giải: – Ta có phương trình hóa học của phản ứng: C + O2 → CO2 – Số mol của C tham gia phản ứng là: nC = mC / MC = 18 / 12 = 1,5 mol – Số mol của O2 tham gia phản ứng là: Theo phương trình hóa học: Đốt cháy 1 mol C cần dùng 1 mol O2 Vậy đốt cháy 1,5 mol C cần dùng 1,5 mol O2 – Thể tích khí O2 (đktc) cần dùng là: VO2 = nO2 x 22,4 = 1,5 x 22,4 = 33,6 (lít) Bài tập về cách tính khối lượng và thể tích theo phương trình hóa họcCâu 1. Sắt tác dụng hoàn toàn với axit clohidric theo phương trình: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 Biết có 2,8 gam sắt tham gia phản ứng, hãy tìm: a) Thể tích khí H2 thu được (đktc)? b) Khối lượng axit clohidric cần dùng? Giải: a) Ta có: – Số mol của Fe tham gia phản ứng là: nFe = mFe / MFe = 2,8 / 56 = 0,05 mol – Số mol của H2 thu được sau phản ứng là: Theo phương trình hóa học: Cứ 1 mol Fe tham gia phản ứng thu được 1 mol khí H2 Vậy 0,05 mol Fe tham gia phản ứng thu được 0,05 mol khí H2 – Thể tích khí H2 (đktc) thu được sau phản ứng là: mH2 = nH2 x 22,4 = 0,05 x 22,4 = 1,12 (lít) b) Ta có: – Số mol của HCl tham gia phản ứng là: Theo phương trình hóa học: Để hòa tan 1 mol Fe cần dùng 2 mol HCl Vậy để hòa tan 0.05 mol Fe cần dùng 0.1 mol HCl – Khối lượng HCl cần dùng là: mHCl = nHCl x MHCl = 0,1 x 36,5 = 3,65 (g) Câu 2. Lưu huỳnh S cháy trong không khí tạo ra chất khí lưu huỳnh dioxit (còn gọi là khí sunfurơ), có CTHH là SO2. Đây là một chất khí có mùi hắc và gây ho. a) Viết PTHH của phản ứng b) Biết có 1,6 g lưu huỳnh tham gia phản ứng, hãy tìm: – Thể tích khí SO2 thu được (đktc)? – Thể tích không khí cần dùng (đktc), biết O2 chiếm 1/5 thể tích không khí. Giải: a) Phương trình hóa học của phản ứng: S + O2 → SO2 b) Ta có: – Số mol của S tham gia phản ứng: nS = mS / MS = 1,6 / 32 = 0,05 (mol) – Số mol của SO2 thu được sau phản ứng là: Theo phương trình hóa học: Cứ 1 mol S tham gia phản ứng tạo sinh ra 1 mol khí SO2 Vậy cứ 0,05 mol S tham gia phản ứng tạo sinh ra 0,05 mol khí SO2 Hiệu suất phản ứng là gì?Hiệu suất phản ứng là cho biết mức độ phản ứng thực của chất tham gia phản ứng ở điều kiện thực thế. Ký hiệu là H. Đơn vị tính là: % Công thức tính hiệu suất phản ứngCông thức tính hiệu suất phản ứng bằng khối lượng thực tế chia cho khối lượng lý thuyết nhân với 100%. H = (mtt x 100%)/mlt Trong đó: Công thức tính khối lượng chất tham gia khi có hiệu suất Do hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100%, nên lượng chất tham gia thực tế đem vào phản ứng phải hơn nhiều để bù vào sự hao hụt. Sau khi tính khối lượng chất tham gia theo phương trình phản ứng, ta có khối lượng chất tham gia khi có hiệu suất như sau: mlt = (mtt x 100%)/H Công thức tính khối lượng sản phẩm khi có hiệu suất Do hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100%, nên lượng sản phẩm thực tế thu được phải nhỏ hơn nhiều sự hao hụt. Sau khi khối lượng sản phẩm theo phương trình phản ứng, ta tính khối lượng sản phẩm khi có hiệu suất như sau: mtt = (mlt x H )/100% Công thức tính hiệu suất của phản ứng hoá họcCho phản ứng hóa học: A + B –> C Hiệu suất phản ứng hóa học chính là số mol phản ứng chia cho số mol ban đầu nhân với 100%: H = (số mol pứ / số mol ban đầu) x 100% hoặc công thức tính hiệu suất phản ứng hóa học cũng có thể tính theo khối lượng như sau: H = (khối lượng thu được thực tế/khối lượng thu được tính theo phương trình) x 100% Lưu ý là tính hiệu suất theo số mol chất thiếu (theo số mol nhỏ) Từ công thức cũng có thể tính được: Các bạn có thể tham khảo: Ví dụ 1: Nung 0,1 mol CaCO3 thu được 0,08 mol CaO. Tính hiệu suất phản ứng hóa học xảy ra. Trong bài này chúng ta có 2 cách để giải bài toán: Cách 1: CaCO3 ——–> CaO + CO2 0,1 mol —-> 0,1 mol Theo phản ứng ta có 0,1 mol CaCO3 tạo 0,1 mol CaO. Tuy nhiên theo thực tế đo được chỉ thu được 0,08 mol CaO. Như vậy đối với CaO lượng tính toán theo phản ứng là 0,1 (gọi là khối lượng theo lý thuyết) và lượng chắc chắn thu được là 0,08 (gọi là lượng thực tế). Hiệu suất phản ứng H = (thực tế/lý thuyết) x 100 = (0,08/0,1) x 100 = 80% Cách 2: CaCO3 ——–> CaO + CO2 0,08 mol <——0,08mol Nhìn tỉ lệ mol trên phương trình nếu thu được 0,08 mol vôi sống CaO cần dùng 0,08 mol CaCO3. Tuy nhiên đề bài cho là nung 0,1 mol CaCO3. Tóm lại đối với CaCO3 lượng tính toán theo phản ứng là 0,08 (gọi là lựong lý thuyết) và lượng chắc chắn cần phải có là 0,1 (gọi là lựong thực tế). Hiệu suất phản ứng H= (lý thuyết/thực tế) x 100 = (0,08/0,1) x 100 = 80% Công thức tính hiệu suất phần trămHiệu suất phần trăm của phản ứng được tính theo công thức như sau: H% = (lượng tt/ lượng lt) x 100. Còn độ hao phí của phản ứng thì cần phải dựa theo phần trăm được tính theo công thức: %hao phí = 100% – %hiệu suất. Và sai số của phản ứng được tính bằng công thức: Sai số pư = Lượng lý thuyết – lượng thực tế. Công thức tính hiệu suất vật lýHiệu suất vật lý là tỷ số giữa công có ích và công toàn phần có công thức tính như sau: H = A1/A Trong đó: Ví dụ: Một người dùng ròng rọc kéo một vật nặng 500N lên độ cao 4m. Lực tác động của người này tới ròng rọc là 200N. Tính hiệu suất của ròng rọc hoạt động Giải: Trước hết, ta cần xác định công có ích A1 và công toàn phần A, cụ thể như sau: A1 – Công nâng trực tiếp vật lên cao (công có ích): A1 = P x h = 500 x 3 = 1500 (J) Vì người dùng sử dụng ròng rọc động, cho nên chiều dài đường đi sẽ tăng gấp đôi. Thực tế độ dài của dây kéo sẽ là: S = 2 x h = 2 x 4 = 8 (m) Công toàn phần A được xác định: A = F x S = 200 x 8 = 1600 (J) Áp dụng công thức tính hiệu suất: H = A1/A, ta có: H = ( 1500 x 100% )/1600 = 93,7% Vậy hiệu suất của ròng rọc là 93,7%. Các dạng bài tập tính hiệu suất phản ứng trong hóa họcVí dụ 1: Tính khối lượng Na và thể tích khí Cl2 cần dùng để điều chế 4,68 gam muối Clorua, nếu hiệu suất phản ứng là 80% Lời giải: nNaCl = m NaCl / MNaCl = 4,68/58,5 = 0,08 (mol) Phương trình hóa học: 2 Na + Cl2 → 2NaCl (1) Từ phương trình hóa học (1) => số mol Na = 0,08 x 100/80 = 0,1 (mol) nCl2 = (0,08 x 100)/2 x 80 = 0,05 (mol) m Na = 0,1 x 23 = 2,3 (gam) VCl2 = 0,05 x 22,4 = 1,12 (lit) Ví dụ 2: Cho 19,5 gam Zn phản ứng với 7 (lít) clo thì thu được 36,72 gam ZnCl2. Tính hiệu suất của phản ứng? Lời giải: nZn = 19,5/65 = 0,3 (mol) nCl2 = 7/22,4 = 0,3125 (mol) nZnCl2= 0,27 (mol) Zn + Cl2 → ZnCl2 Ta thấy: nCl2 > nZn => so với Cl2 thì Zn là chất thiếu, nên ta sẽ tính theo Zn. Từ phương trình => nZnphản ứng= nZnCl2 = 0,27 (mol) Hiệu suất phản ứng: H = số molZnphản ứng x 100/số mol Znban đầu = 0,27 x 100/0,3 = 90 % Ví dụ 3: Nung 4,9 g Kali clorat KClO3 có xúc tác thu được 2,5 g Kali clorua KCl và khí oxi. Tính hiệu suất của phản ứng. Giải: Vì không biết phản ứng có xảy ra hết hay không nên ta sẽ tính các thông số dựa theo sản phẩm thu được. nKCl = 2,5/74,5 = 0,034 mol Phương trình phản ứng: 2 KClO3 → 2 KCl + 3 O2 Từ phương trình, ta có nKClO3phản ứng = nKCl = 0,034 mol => Khối lượng Kali clorat thực tế phản ứng: mKClO3 = 0,034.1225 = 4,165 (g) Vậy hiệu suất phản ứng được xác định là: H = 4,165/4,9 x 100% = 85% Hy vọng với những thông tin về công thức tính công thức tính hiệu suất hóa học hay vật lý mà chúng tôi vừa trình bày chi tiết phía trên có thể giúp bạn ghi nhớ nhanh công thức để vận dụng giải các bài tập.
|
