Hiệu suất phản ứng là gì? Công thức tính hiệu suất phản ứng hóa học có VD

Hiện nay có rất nhiều các bạn học sinh không nhớ được hiệu suất phản ứng là gì và công thức tính hiệu suất phản ứng như thế nào? Chính vì vậy, Hyundai Smart Phone sẽ chia sẻ các công thức tính hiệu suất phản ứng hóa học kèm theo các bài tập có lời giải chi tiết để các bạn cùng tham khảo nhé

Hiệu suất phản ứng là gì?

Hiệu suất phản ứng trong hóa học là lượng sản phẩm tối đa (sản phẩm thực tế) mà một phản ứng hoá học có thể tạo ra. Ký hiệu là H. Đơn vị tính là: %

• Nếu H = 100% thì phản ứng xảy ra hoàn toàn hoặc là 1 chất phản ứng hết và còn 1 chất dư.
• Nếu H < 100% thì phản ứng xảy ra không hoàn toàn và các chất tham gia phản ứng còn dư

Công thức tính hiệu suất phản ứng

Hiệu suất phản ứng được tính bằng khối lượng thực tế nhân với 100%. Sau đó, chia cho khối lượng lý thuyết

H = (m_tt x 100%)/m_lt

Trong đó:

• H: hiệu suất phản ứng (%)
• m_tt: khối lượng thực tế (g)
• m_lt: khối lượng lý thuyết (tính theo phương trình) (g)

Công thức tính khối lượng chất tham gia khi có hiệu suất

Vì hiệu suất phản ứng thường nhỏ hơn 100%, do đó lượng sản phẩm ở thực tế thu được sẽ phải nhỏ hơn nhiều sự hao hụt. Sau khi khối lượng sản phẩm giống theo phương trình phản ứng, thì ta có thể tính được khối lượng sản phẩm khi có hiệu suất như sau:

m_tt = (m_lt 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:

m_tt = (m_lt x H )/100%

Công thức tính hiệu suất của phản ứng hoá học

Cho phản ứng hóa học: A + B → C

Hiệu suất phản ứng sẽ là:

H = số mol pứ . 100% / số mol ban đầu

hay có thể tính theo khối lượng như sau:

H = khối lượng thu được ở thực tế . 100% / khối lượng thu được tính theo phương trình

Lưu ý là tính hiệu suất theo số mol chất thiếu (theo số mol nhỏ)

Từ công thức cũng có thể tính được:

• n_C = n_{A pứ} = (n_Abđ . H)/100
• n_{A bđ cần dùng}: n_Abđ = (n_C.100)/H

Tham khảo thêm: Công thức tính số mol, Nồng độ mol, Nồng độ phần trăm chính xác 100%

Công thức tính hiệu suất phần trăm của phản ứng

Hiệu 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 lý

Công thức tính hiệu suất thực chất là việc tìm ra tỉ số giữa công có ích so với công toàn phần (là tổng công có ích và công hao phí).

H = A₁/A

Trong đó:

• H là hiệu suất
• A₁ là công có ích
• A là công toàn phần

Lưu ý: Nếu công hao phí càng bé thì hiệu suất sử dụng sẽ càng lớn.

Bài tập về tính hiệu suất phản ứng có lời giải

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.

Lời giải

n_CaCO3= 0,15 mol, n_CaO = 0,12 mol

Phương trình phản ứng:

CaCO₃ ^t0→ 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

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

n_Zn = 19,5/65 = 0,3 (mol)

n_Cl2 = 7/22,4 = 0,3125 (mol)

n_ZnCl2 = 0,27 (mol)

Phương trình hóa học

Zn + Cl₂ → ZnCl₂

Ta thấy:

nCl₂ > nZn ⇒ so với Cl₂ thì Zn là chất thiếu, nên ta sẽ tính theo Zn.

Từ phương trình ⇒ n_{Zn phản ứng} = n_ZnCl2 = 0,27 (mol)

Hiệu suất phản ứng:

H = số mol Zn phản ứng .100/ số mol Zn ban đầu =  (0,27 . 100)/0,3 = 90 %

Ví dụ 3: Người ta nung 4,9 gam KClO₃ có xúc tác thu được 2,5 gam KCl và một lượng khí oxi.

a. Viết phương trình hóa học xảy ra.

b. Tính hiệu suất của phản ứng

Lời giải

a. Phương trình hóa học: 2KClO₃ ^t0→ 2KCl + 3O₂↑

2KClO₃ ^t0→ 2KCl + 3O₂↑

1 → 1 mol

0,04 → 0,04 (mol)

Khối lượng KCl thu được theo lý thuyết là:

m_lt = m_KCl= n_KCl.M_KCl= 0,04.74,5 = 2,98 gam

Hiệu suất của phản ứng là

Ví dụ 4: Để điều chế 8,775 g muối natri clorua (NaCl) thì cần bao nhiêu gam natri và bao nhiêu lít clo (đktc), biết hiệu suất phản ứng = 75%.

Lời giải

n_NaCl = 0,15 mol

Phương trình phản ứng

2Na + Cl2 ^t0→ 2NaCl

2          1               2

0,15     0,075      0,15

Khối lượng Na và thể tích khí clo theo lý thuyết:

m_Nalt = n_Na.M_Na = 0,15.23 = 3,45 (gam)

V_Cl2 = n_Cl2.22,4 = 0,075.22,4 = 1,68 lít

Khi có H = 75%, khối lượng Na và thể tích khí clo thực tế là:

Ví dụ 5: Cho 21,75g MnO₂ tác dụng hết axit HCl đặc

a) Tính V của Cl₂tạo thành ở đktc, H = 80%

b) Clo ở trên tác dụng hết với Fe (đun nóng). Tính lượng muối tạo thành

c) Xác định M (hóa trị 2) biết clo tác dụng vừa đủ 4,8g kim loại M

Lời giải

a. Phương trình hóa học

MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂+ 2H₂O

Ta có:

n_{Cl2 lt} = n_MnO2 = 21,75/(55 +16.2) = 0,25 mol

⇒ n_Cl2 = 0,25.80% = 0,2 mol

⇒ V_Cl2 = 0,2.22,4 = 4,48 lít

b. Phương trình hóa học:

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

⇒ n_FeCl3 = 2/3n_Cl2 = 0,4/3 mol

⇒ m_FeCl3 = 0,4/3.(56 + 35,5.3) = 21,67 gam

c. M + Cl₂ → MCl₂

⇒ n_M = n_Cl2 = 0,2 mol

⇒ M_M = 4,8/0,2 = 24

Vậy M là Mg

Ví dụ 6: Cho 13,6 gam hỗn hợp X gồm axit axetic (CH₃COOH) và rượu etylic (C₂H₅OH) được trộn theo tỉ lệ mol tương ứng là 3 : 2. Đun nóng X với H₂SO₄ đặc một thời gian thu được m gam este CH₃COOCH₂CH₃ với hiệu suất phản ứng là 80%. Giá trị của m là bao nhiêu?

Lời giải

Gọi số mol của CH₃COOH là 3a mol → số mol của CH₃CH₂OH là 2a mol

m_X = 13,6 gam → 60.3a + 46.2a = 13,6 → a = 0,05 mol

Phương trình hóa học:

CH₃COOH + CH₃CH₂OH ^xt→ CH₃COOCH₂CH₃ + H₂O

0,15 → 0,1 → mol

Giả sử hiệu suất là 100% thì rượu etylic hết, nên số mol sản phẩm phản ứng tính theo số mol rượu etylic.

n_{este lt} = n_rượu = 0,1 mol

Ví dụ 7: Có 12 lít hỗn hợp 2 khí Cl₂ và H₂ đựng trong bình đậy kín. Chiếu sáng để phản ứng xảy ra thì thu được 1 hỗn hợp khí chứa 30% V là khí sản phẩm, lượng Cl₂ còn 20% so với ban đầu (các V đo ở cùng nhiệt độ và áp suất)

a) Tính % V của hỗn hợp trước và sau phản ứng.

b) Tính hiệu suất của phản ứng.

Lời giải

Gọi x, y là thể tích H₂, Cl₂

Trong hỗn hợp X ban đầu

⇒ x + y = 12

Gọi a là thể tích phản ứng:

H₂ + Cl₂ → 2 HCl

a         a          2a

Phản ứng không thay đổi thể tích

⇒ Hỗn hợp Y sau phản ứng vẫn có thể tích = 12 lít

⇒ V_HCl = 2a = 12.0,3 => a = 1,8

Thể tích Cl₂ sau phàn ứng = y – a = 0,8y

⇒ y = 4a = 7,2

⇒ x = 4,8

⇒ Nếu phản ứng hoàn toàn ⇒ H₂ hết

⇒ Hiệu suất đối với H₂ = 1,8.100/4,8 = 37,5%

Ví dụ 8: Từ 3 tấn quặng pirit (chứa 585 FeS₂ về khối lượng, phần còn lại là các tập chất trơ) điều chế được bao nhiêu tấn dung dịch H₂SO₄ 98%, hiệu suất chung của có quá trình điều chế là 70%.

Lời giải

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

4 FeS₂+ 11O₂ → 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂

SO₂+ 1/2 O₂→ SO₃

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

m_FeS2 = 0,58. 3=1,74(tấn)

m_{(H2SO4, lí thuyết)}= (98.1,74)/ 480 = 0,35525 (tấn)

Vì hiệu suất quá trình điều chế là 70%

Khối lượng H2SO4 thực tế thu được là:

m_H2SO4(TT) = 0,35525.70% = 0,248675 (tấn)

Khối lượng dung dịch H₂SO4 98% là

⇒ m_ddH2SO4 = (0,248675.100)/98 = 0,25375(tấn) = 253,75 (kg)

Hy vọng với những thông tin mà chúng tôi vừa chia sẻ có thể giúp các bạn nắm được công thức tính hiệu suất phản ứng hóa học để vận dụng vào làm bài tập nhé.