SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ BÀI TOÁN 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

SỞ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị: Trường THPT Phú Ngọc

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN :

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:

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

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

Thực trạng về vấn đề giải quyết bài toán hiệu suất

trước khi áp dụng chuyên đề.

130 kg

= –––– *100% = 173,3 kg 75%

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 N2 trộn với 4 mol H2 để tổng hợp NH3, sau phản ứng thu được 0,5mol NH3 Tính hiệu suất phản ứng

 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 N2 trộn với 4 mol H2 để tổng hợp NH3, sau phản ứng thu được 0,5mol NH3 Tính hiệu suất phản ứng của H2

 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

• 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 950 với H2SO4 đặc

ở 1700C

1 Tính thể tích rượu etylic 950 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 1400C với H2SO4 đặc Biết hiệu suất phản ứng đạt 60%

Theo (1), khối lượng (m1) rượu cần để điều chế 2l etilen là:

Vì hiệu suất phản ứng (1) đạt 60% nên khối lượng (m2) rượu phải có:

(*)Thể tích của 6,83g rượu là:

950

m2 biết

m4=?

Thể tích của rượu 950 cần đưa vào phản ứng:

2 Tính lượng ete sinh ra

2CH3–CH2–OH C2H5–O–C2H5 + H2O (2)

Theo (2), khối lượng (m3) khối lượng sinh ra là:

Vì hiệu suất phản ứng (2) đạt 60% nên khối lượng (m4) 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 mtt với mlt, 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

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 SO2 trộn với 4mol O2 trong điều kiện thích hợp, thu được 1,5mol SO3 Tính hiệu suất phản ứng của SO2

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 N2 trộn với 4,5mol H2 trong điều kiện thích hợp, thu được hỗn hợp khí trong đó có NH3 Biết hiệu suất phản ứng của N2 là 12,5% Tính hiệu suất phản ứng của H2

A 6,75 103 mol B 1,125 mol C 16875 mol D 27 103 mol

nA nB –––– < –––– => chọn A để tính hiệu suất phản ứng

Ví dụ 7: Lấy 2mol SO2 trộn với 2mol O2 trong điều kiện thích hợp, thu được 1mol SO3 Tính hiệu suất phản ứng.

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?

Thủy phân 324 gam tinh bột với hiệu suất của phản ứng là 75%, khối lượng glucozơ thu được là (Cho H = 1, C = 12 , O = 16)

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:

100 . H

–B2: Đặt dữ kiện vào phương trình – Xác định chiều bài toán

B3 Khối lượng (m2) rượu phải có:

2 Tính lượng ete sinh ra

Phần2 B1: (C6H10O5)n 2nCO2  2nCa(HCO3)2  nCaCO3

HCN (dư) thì được 7,1 gam CH3CH(CN)OH (xianohiđrin) Hiệu suất quá trình tạo CH3CH(CN)OH từ C2H4 là (cho H = 1, C = 12, N = 14, O = 16)

A 70% B 50% C 60% D 80%

Giải Cách 1: Tính theo công thức (I)

dịch chứa m kg axit nitric (hiệu suất phản ứng đạt 90%) Giá trị của m là (cho

Ví dụ 16 : Từ nhôm cacbua và các chất vô cơ thích hợp, người ta tổng hợp

benzen theo sơ đồ:

Al4C3    → h 1 = 80% CH4     → h 2 = 50% C2H2     → h 3 = 70% C6H6

Với h1, h2, h3 lần lượt là hiệu suất của phản ứng Để thu được 546g

benzen, khối lượng Al4C3 cần dùng là:

Giải

H = H1 H2 H3 100% = .100 % = 28 % B1: 2 Al4C3    → h1= 80% 6 CH4     → h 2 = 50% 3 C2H2     → h3 = 70% C6H6

Vậy A đúng

Ví dụ 17: Polivinylclorua (PVC) được điều chế từ khí thiên nhiên theo sơ đồ

chuyển hoá và hiệu suất mỗi giai đoạn như sau:

m = 18,3 = 21 kg

metan axetilen vinylclorua PVC

Cần bao nhiêu lit khí thiên nhiên (điều kiện chuẩn) để điều chế 1 tấn PVC Biết rằng metan chiếm 95% khí thiên nhiên

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?

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 phản ứng ĐS( H=20%)

3 Để điều chế 16,8 lit CH4 (đktc) thì thể tích khí C3H8 (đkc) cần dùng là bao nhiêu? Biết rằng hiệu suất phản ứng đạt 68%

4 Nitro hóa 624ml benzen( d=0,99/ml)bằng HNO3 đậm đặc có H2SO4 làm xúc

tác thu được m gam sản phẩm brom benzen Hiệu suất phản ứng đạt 85%

Tính m? ĐS 885,6 gam

5 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%

––––––––––––––––––––––––Kết thúc nội dung–––––––––––––––––––––––––

Khảo sát kết quả sau khi làm chuyên đề

• Lớp 11

Đề 1 Chiếu sáng hỗn hợp gồm 2 lit etan (C2H6) và 5 lit clo (Cl2) Sau 1 thời gian thu được 0,5lit 1,1–đicloetan Tìm hiệu suất phản ứng tạo 1,1–đicloetan Biết các khí đo trong cùng điều kiện t0, p

VCl2

2 –– <

5

1 – 2

50 ––––

80

Điều chế axit axetic từ etilen, theo sơ đồ: C2H4 → C2H5OH →

CH3COOH Biết hiệu suất các quá trình lần lượt là 40% và 75 % Tính khối lượng etilen cần dùng để điều chế 30 kg axit axetic

23 kg

= –––– *100% = 30,7 kg 75%

m TT

m LT C2H4 = –––– *100%

H

18,7 kg

= ––––– *100% = 40,6 kg 40%

m TT

m LT = –––– *100%

H

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 luận ……… 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Bài tập hóa học 12 nâng cao Ngô Ngọc An – Phạm Thị Minh Nguyệt

2 350 bài tập hóa học chọn lọc và nâng cao lớp 10 Ngô Ngọc An

3 Trắc nghiệm khách quan hóa học Sở GD&ĐT TPHCM

4 Đề thi tuyển sinh năm 2007

5 Giải toán hóa học 12 Nhóm tác giả Trường Lê Hồng Phong –TPHCM

6 Cơ sở lí thuyết và 500 câu hỏi trắc nghiệm hóa học

Nguyễn Phước Hòa Tân

7 Các dạng bài tập trắc nghiệm hóa học Ngô Ngọc An