SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ HIỆU SUẤT PHẢN ỨNG

THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng SỞ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị: Trường THPT Phú Ngọc Mã số:………… SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ HIỆU SUẤT PHẢN ỨNG Người thực hiện: TRẦN NGỌC TOẢN Lĩnh vực nghiên cứu: Quản lý giáo dục: Phương pháp dạy học bộ môn: Phương pháp giáo dục: Lĩnh vực khác:…………………… Có đính kèm: Mô hình Phim ảnh Hiện vật khác Năm học: 2007 – 2008 Trần Ngọc Toản Trang 1 X THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN : 1. Họ và tên : TRẦN NGỌC TOẢN 2. Ngày tháng năm sinh : 30/08/1981 3. Nam, nữ : Nam 4. Địa chỉ : Trường THPT Phú Ngọc, Định Quán, Đồng Nai 5. Điện thoại : 6. Fax : Email : tranngoctoan81@yahoo.com 7. Chức vụ : 8. Đơn vị công tác : Trường THPT Phú Ngọc II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO : - Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất : Cử nhân - Năm nhận bằng: 2005 - Chuyên ngành đào tạo: Đại học sư phạm Hóa III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC : - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy - Số năm kinh nghiệm: 3 năm - Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 05 năm gần đây: Trần Ngọc Toản Trang 2 THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hóa học là bộ môn khoa học thực nghiệm, nên việc trang bị cho học sinh các kiến thức thực nghiệm một cách chuẩn xác và ít nhầm lẫn là vô vùng quan trọng. Một trong các vấn đề đó là kiến thức về hiệu suất phản ứng. Hiệu suất phản ứng là một trong những bài toán thực nghiệm hoá học liên quan trực tiếp đến những vấn đề thực tiễn hàng ngày trong đời sống, nên việc hiểu và giải quyết các bài toán liên quan tới hiệu suất phản ứng là không khó khăn đối với học sinh khá giỏi, còn đối với học sinh trung bình và yếu, thì vấn đề hiểu và vận dụng còn nhiều khó khăn; đối với học sinh khá giỏi việc làm sao giải bài toán hiệu suất phản ứng một cách nhanh, chính xác, phù hợp với kiểu kiểm tra trắc nghiệm thì học sinh cần chú ý tới một vài vấn đề nhỏ để tránh nhầm lẫn và sai xót đáng tiếc xảy ra. Hiệu suất phản ứng là kiến thức cơ bản cần trang bị cho học sinh, tuy nhiên thời lượng để học sinh giải quyết bài tập hiệu suất không nhiều. Và theo chương trình, giáo viên không có nhiều thời gian để hướng dẫn cho học sinh. Đối với tài liệu tham khảo, hiện nay vấn đề hiệu suất có nhiều tài liệu đưa bài toán hiệu suất vào, tuy nhiên không trình bày về phương pháp giải bài tập mà đi thẳng vào giải quyết luôn. Trước tình hình khách quan đó, cộng với tính bất cẩn chủ quan của học sinh khi vận dụng công thức hay tư duy về vấn đề hiệu suất nên nhiều học sinh giải quyết sai bài toán hiệu suất. Trước thực tiễn đó, cộng với nhiệm vụ phải làm cho học sinh hiểu rõ và vận dụng chính xác, nhanh bài toán hiệu suất. Gắn bài toán hiệu suất với thực tiễn sản xuất đời sống hay gần gũi hơn là giúp học sinh có kiến thức và phương pháp giải các bài toán hiệu suất phục vụ cho các kì thi tốt nghiệp trung học phổ thông, tuyển sinh đại học. Quá trình giảng dạy, đúc kết những bài giải hay, sự nhầm lẫn của học sinh, những tài liệu tham khảo. Tôi trình bày kinh nghiệm giảng dạy của mình về bài toán hiệu suất. Trong tài liệu này tôi xin hệ thống 1 số dạng bài tập có liên quan tới hiệu suất và một số phương pháp giải ngắn gọn. Mặc dù có nhiều cố gắng trong quá trình thực hiện tài liệu này, tuy nhiên kinh nghiệm giảng dạy còn ít và là lần đầu viết một sáng kiến kinh nghiệm nên Trần Ngọc Toản Trang 3 THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng có gì thiếu xót mong quí thầy cô giáo và học sinh góp ý để tập tài liệu tốt hơn, hoàn chỉnh hơn, và trở thành công cụ giảng dạy và học tập của học sinh. Chân thành cám ơn sự tham khảo và đóng góp ý kiến. Phú Ngọc, tháng 03 năm 2008 Trần Ngọc Toản Trần Ngọc Toản Trang 4 THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng Thực trạng về vấn đề giải quyết bài toán hiệu suất trước khi áp dụng chuyên đề. • Lớp 11 Đun vôi 16,4g natriaxetat (CH 3 COONa) với vôi tôi xút dư. Thu được 3,584 lit metan (CH 4 ) ở điều kiện chuẩn. Tìm hiệu suất phản ứng. ĐÁP ÁN CH 3 COONa + NaOH CH 4 + Na 2 CO 3 . 82 g 22,4 lit LT 16,4 g → 4,48 lit Ta có: • Lớp 12 Điều chế andehit axetic bằng phản ứng hợp nước axetilen nhờ xúc tác HgSO 4 , đun nóng nhẹ. Hiệu suất phản ứng đạt 75%. Tính khối lượng axetilen cần dùng để điều chế 220 kg andehit axetic. ĐÁP ÁN CH≡CH + HOH CH 3 –CHO 26 kg 44 kg TT 130 kg ← 220 kg Ta có: →  Kết quả Đúng Sai Chưa hoàn thành 11B4 12 34,3% 18 51,4% 5 14,3% 11B8 16 43,3% 17 45,9% 4 10,8% 12A4 22 48,9% 20 44,4% 3 6,7% 12A6 16 40,0% 21 52,5% 3 7,5% 12A9 17 37,0% 24 52,2% 5 10,8% 12A10 19 42,2% 24 53,3% 2 4,5% Trần Ngọc Toản Trang 5 m TT H= –––– * 100% m LT 3,584 = –––– *100% = 80% 4,48 m TT H = –––– * 100% m LT m TT m LT = –––– *100% H 130 kg = –––– *100% = 173,3 kg 75% THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng NỘI DUNG A. Công thức Khi giải bài toán hiệu suất học sinh thường áp dụng công thức sau:  Công thức: (I) m tt : khối lượng thực tế m lt : khối lượng lí thuyết 0% ≤ H ≤ 100% (hay 0 ≤ H ≤ 1) Công thức trên được nhiều học sinh vận dụng để giải bài toán hiệu suất B. Một số lưu ý trong bài toán hiệu suất Khi giải bài toán hiệu suất, học sinh thường vận dụng công thức (I). Tuy nhiên học sinh thường nhầm lẫn ở một số chỗ dẫn đến kết quả bài toán không đúng. Sau đây là một số lưu ý khi giải bài toán hiệu suất. –Hiệu suất phản ứng của 1 chất và hiệu suất của phản ứng . –Khối lượng phản ứng đặt dưới phương trình là khối lượng lí thuyết hay thực tế? Để thấy rõ một số nhầm lẫn thường thấy khi làm bài toán hiệu suất, ta xét một số ví dụ. Ví dụ 1: Lấy 1 mol N 2 trộn với 4 mol H 2 để tổng hợp NH 3 , sau phản ứng thu được 0,5mol NH 3 . Tính hiệu suất phản ứng. A. 25% B. 18,75% C. 12,5% D. 50% • Bài giải 1 Phản ứng tổng hợp NH 3 : N 2 + 3H 2 ∏ 2 NH 3 TT 0,25mol 0,5mol LT 1mol Trần Ngọc Toản Trang 6 m tt H = ––––––– x 100% m lt THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng H pu = H pu N2 = → A đúng • Bài giải 2 Phản ứng tổng hợp NH 3 : N 2 + 3H 2 ∏ 2 NH 3 TT 0,75mol 0,5mol LT 4mol H pu = H pu H2 = → B đúng • Bài giải 3 Phản ứng tổng hợp NH 3 : N 2 + H 2 ∏ NH 3 TT 0,5mol 0,5mol LT 4mol H pu = H pu H2 = → C đúng • Bài giải 4 Phản ứng tổng hợp NH 3 : N 2 + H 2 ∏ NH 3 TT 0,5mol 0,5mol LT 1mol H pu = H pu N2 = → D đúng  Nhận xét Qua 4 bài giải ta có 4 đáp số, vậy đáp số đúng là đáp số nào? Bài toán trên chỉ có 1 đáp án đúng, như vậy có 3 bài giải sai. Các bài giải trên sai do học sinh chưa thực hiện đúng các bước giải. Những lỗi đó là: • Chưa cân bằng phản ứng: Bài giải 3 và bài giải 4 • Chưa xét tỉ lệ các chất tham gia phản ứng: Bài giải 2 Ví dụ 2: Lấy 1 mol N 2 trộn với 4 mol H 2 để tổng hợp NH 3 , sau phản ứng thu được 0,5mol NH 3 . Tính hiệu suất phản ứng của H 2 . A. 50% B. 37,5% C. 25% D. 100% • Bài giải Phản ứng tổng hợp NH 3 : N 2 + 3H 2 ∏ 2 NH 3 TT 0,75mol 0,5mol LT 4mol H pu = H pu H2 = → B đúng  Nhận xét So sánh ví dụ 1 và ví dụ 2. Ta thấy số liệu cho là giống nhau nhưng kết quả khác nhau, do câu hỏi trong 2 ví dụ là khác nhau. • Ví dụ 1: Hiệu suất của phản ứng. Trần Ngọc Toản Trang 7 THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng • Ví dụ 2: Hiệu suất của phản ứng của 1 chất. Ví dụ 3: Bài 7 sgk hoá 12 trang 12 Để điều chế etilen ngườì ta đun nóng rượu etylic 95 0 với H 2 SO 4 đặc ở 170 0 C. 1. Tính thể tích rượu etylic 95 0 cần đưa vào phản ứng để thu được 2 lit etilen (đo ở điều kiện chuẩn). biết hiệu suất phản ứng đạt 60%, khối lượng riêng của rượu etylic là 0,8g/ml. 2. Tính lượng ete sinh ra khi đun nóng một thể tích rượu như trên ở nhiệt độ 140 0 C với H 2 SO 4 đặc. Biết hiệu suất phản ứng đạt 60%. Bài giải • Tóm tắt đề  CH 3 –CH 2 –OH CH 2 =CH 2 m 2 : thực tế cần dùng.  2CH 3 –CH 2 –OH (C 2 H 5 ) 2 O m 4 : thực tế thu được. • Giải 1. Thể tích của rượu 95 0 cần đưa vào phản ứng CH 3 –CH 2 –OH CH 2 =CH 2 + H 2 O (1) PT 46g 22,4l Đề m 1 ? 2l Theo (1), khối lượng (m 1 ) rượu cần để điều chế 2l etilen là: Vì hiệu suất phản ứng (1) đạt 60% nên khối lượng (m 2 ) rượu phải có: (*) Thể tích của 6,83g rượu là: Trần Ngọc Toản Trang 8 46. 2 m 1 = ––––––– = 4,1g 22,4 4,1. 100 m 2 = ––––––– = 6,83g 60 95 0 V=? (hay m 2 =?) 2l đkc 95 0 m 2 biết m 4 =? THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng Thể tích của rượu 95 0 cần đưa vào phản ứng: 2. Tính lượng ete sinh ra 2CH 3 –CH 2 –OH C 2 H 5 –O–C 2 H 5 + H 2 O (2) PT 2. 46g 74g Đề 6,83g m 3 ? Theo (2), khối lượng (m 3 ) khối lượng sinh ra là: Vì hiệu suất phản ứng (2) đạt 60% nên khối lượng (m 4 ) ete thực tế thu được là: (**) • Nhận xét Từ (*), (**) đối chiếu với công thức tính hiệu suất ta thấy: m 2 là khối lượng lí thuyết Trái với (a) m 4 là khối lượng thực tế Trùng với (b)  Để tránh sự nhầm lẫn giữa m tt với m lt , ta giải quyết 2 bài toán: 1. Bài toán thuận: Từ chất tham gia phản ứng tới sản phẩm 2. Bài toán nghịch: Từ sản phẩm tới chất tham gia.  Để tránh những sự nhầm lẫn trên, ta đi giải quyết một số bài toán sau. C. Bài toán tính hiệu suất phản ứng của 1 chất Trần Ngọc Toản Trang 9 6,83 V 1 = ––––––– = 8,53 ml 0,8 8,53. 100 V 2 = ––––––– = 8,97 ml 95 74 .6,83 m 3 = ––––––– = 5,49g 2.46 5,49 . 60 m 4 = ––––––––– = 3,294g 100 m pu H = –––––– x 100% m lấy vào THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng Áp dụng: Khi đề cho sẳn: – Tên chất cần tìm hiệu suất – Hiệu suất phản ứng của 1 chất Giải quyết: –Tìm lượng phản ứng của chất đó (theo đề cho sẳn, hoặc dựa vào phương trình phản ứng) –Thay vào công thức và tính Ví dụ 4: Lấy 3mol SO 2 trộn với 4mol O 2 trong điều kiện thích hợp, thu được 1,5mol SO 3 . Tính hiệu suất phản ứng của SO 2 . A. 50% B. 25% C. 75% D. 37,5% Giải • Bài giải 1 2SO 2 + O 2 ∏ 2 SO 3 Lấy vào 3mol Phản ứng 1,5mol 1,5mol • Bài giải 2 2SO 2 + O 2 ∏ 2 SO 3 LT 3mol TT 1,5mol 1,5mol Nhận xét So sánh 2 bài giải, ta nhận thấy lượng lí thuyết trùng với lượng lấy vào; lượng thực tế trùng với lượng phản ứng. Ví dụ 5: Lấy 3mol N 2 trộn với 4,5mol H 2 trong điều kiện thích hợp, thu được hỗn hợp khí trong đó có NH 3 . Biết hiệu suất phản ứng của N 2 là 12,5%. Tính hiệu suất phản ứng của H 2 . A. 12,5% B. 37,5% C. 25% D. 9,375% Giải Lượng N 2 phản ứng là: 3* 12,5% /100% = 0,375 mol Trần Ngọc Toản Trang 10 1,5 . 100 H (SO2) = ––––––– = 50% ɸ Chọn A đúng 3 1,5 . 100 H (SO2) = ––––––– = 50% ɸ Chọn A đúng 3 [...]... sánh tỉ lệ các chất phản ứng theo hệ số phản ứng rồi chọn chất có tỉ lệ nhỏ hơn để tính hiệu suất phản ứng nA nB –––– < –––– => chọn A để tính hiệu suất phản ứng  a b nA –––– > a nB –––– => chọn B để tính hiệu suất phản ứng b • B3 Lập biểu thức và tính hiệu suất phản ứng • Cách 2 Tính hiệu suất của từng chất tham gia phản ứng sau đó chọn hiệu suất cao nhất làm hiệu suất phản ứng Trần Ngọc Toản Trang... 12A4 Trần Ngọc Toản Trang 23 THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng 12A6 12A9 12A10 MỤC LỤC Tên đề tài…………………………………………………………… Sơ yếu lí lịch………………………………………………………… 1 2 C Bài toán tính hiệu suất phản ứng khi có nhiều chất cho sẳn ……… 8 D Hiệu suất phản ứng Bài toán thuận và bài toán nghịch………………… 10 E Hiệu suất của 1 quá trình gồm nhiều phản ứng có hiệusuất khác nhau …………………… 15 F Kết quả và kết... Trong trường hợp bài toán chỉ có 1 chất tham gia phản ứng thì hiệu suất phản ứng là hiệu suất phản ứng của chất đó Ví dụ 10: Cho 13,44 lit C2H2 (đkc) qua ống đựng than hoạt tính và nung ở 6000C thu được 12,48g benzen Hiệu suất của phản ứng điều chế benzen là bao nhiêu? A 70% B 80% C 82% D 95% Giải 3 C2H2 C6H6 3 22,4 l PU 78 g 10,752 l 12,48g 10,752 Thể tích C2H2 phản ứng là: 50g Hiệu suất quá trình điều... E Hiệu suất phản ứng Bài toán thuận và bài toán nghịch Để tránh sự nhầm lẫn giữa mtt với mlt, ta thiết lập mối liên hệ giữa chất tham gia phản ứng, sản phẩm tạo thành và hiệu suất Từ đó rút ra giá trị cần tìm? Theo nguyên tắc: H  Chiều thuận: nhân 100  100 Chiều nghịch: nhân H  Các bước thực hiện –B1: Lập sơ đồ phản ứng – cân bằng theo sơ đồ Trần Ngọc Toản Trang 15 THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất. .. lit MỘT SỐ BÀI TOÁN THAM KHẢO 1 Với hiệu suất phản ứng là 75%, để điều chế 2,8g CH4 thì khối lượng nhôm cacbua (Al4C3) cần dùng là bao nhiêu? A 8,4gam B 6,3gam C 11,2gam D 4,8gam 2 Cho 4lit Nitơ và 14l Hiđro vào bình kín, và tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra Hỗn hợp thu được sau phản ứng có thể tích 16,4 lit(thể tích đo trong cùng điều kiện nhiệt độ áp suất) Tính thể tích khí NH3 tạo thành và hiệu suất. .. nung ở 6000C thu được 12,48g benzen Hiệu suất của phản ứng điều chế benzen là bao nhiêu? Trần Ngọc Toản Trang 20 THPT Phú Ngọc A 70% Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng B 80% C 82% D 95% ––––––––––––––––––––––––Kết thúc nội dung––––––––––––––––––––––––– Trần Ngọc Toản Trang 21 THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng Khảo sát kết quả sau khi làm chuyên đề • Lớp 11 Đề 1 Chiếu sáng hỗn hợp gồm 2 lit etan (C2H6)... dung Trần Ngọc Toản Trang 18 THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng dịch chứa m kg axit nitric (hiệu suất phản ứng đạt 90%) Giá trị của m là (cho H = 1, C =12, N = 14, O = 16) A 42 kg B 10 kg C 30 kg D 21 kg Giải [C6H7O2 (OH)3]n + 3n HNO3 [C6H7O2 (ONO2)3]n 3 63n kg m 18,3kg m = 18,3 297n kg 29,7 kg = 21 kg F Hiệu suất của 1 quá trình gồm nhiều phản ứng có hiệu suất khác nhau H= 100 Ví dụ 16 : Từ nhôm... 4,5.103 mol Lượng N2 phản ứng là: 3* 12,5% /100% = 0,375 mol N2 + 3 H2 2 NH3 0,375 mol → 1,125 mol 6,75 103 mol ← 4,5 103 mol H H2 pu =1,125*100% / 4,5 = 25% → Số mol H2 cần là: 6,75.103 * 100/25 = 27000 mol D Bài toán tính hiệu suất của phản ứng  Giải quyết: • Cách 1 • B1 Viết phương trình Hoặc lập sơ đồ các chất tham gia phản ứng và sản phẩm tạo thành (nếu cần thiết) theo tỉ lệ phản ứng aA + bB  cC... đặc làm xúc tác) đến khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng, thu được 11 gam este Hiệu suất của phản ứng este hoá là (Cho H = 1; C = 12; O = 16) A 55% B 50% C 62,5% D 75% Giải B1: C2H5OH ∏ CH3COOC2H5 + H2O 12 nCH3COOH = ––––– = 0,2 mol 60 CH3COOH + Trần Ngọc Toản Trang 12 THPT Phú Ngọc Bài Toán Hiệu Suất Phản Úng 13,8 nC2H5OH = ––––– = 0,3 mol 46 B2: nCH3COOH nC2H5OH Hiệu suất tính theo –––––––– . Nam 4. Địa chỉ : Trường THPT Phú Ngọc, Định Quán, Đồng Nai 5. Điện thoại : 6. Fax : Email : tranngoctoan81@yahoo.com 7. Chức vụ : 8. Đơn vị công tác : Trường THPT Phú Ngọc II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO :