1.1. Hiệu suất (H) phản ứng cho biết mức độ chuyển hóa thành sản phẩm của các
chất ban đầu. Có hai cách tính như sau:
Cách 1 : Tính theo lượng chất ban đầu cần lấy
- Trường hợp đề bài yêu cầu cụ thể tính H phản ứng theo chất nào thì ta phải theo chất ấy.
- Trường hợp đề bài cho biết lượng của nhiều chất tham gia phản ứng thì H phải tính theo chất thiếu (tức là lượng chất sẽ hết trước nếu H=100%).
Với phản ứng aA + bB cC + dD. Đề bài cho nA, nB
* Nếu thì H tính theo A cũng như tính theo B. * Nếu thì H tính theo B.
* Nếu thì H tính theo A.
- Các khái niệm phản ứng xảy ra hoàn toàn, phản ứng xong, hay hiệu suất phản ứng bằng 100% đều có nghĩa là phản ứng đã diễn ra đến cùng và có ít nhất 1trong các chất phản ứng đã chuyển hóa hết thành sản phẩm.
- Khái niệm ‘‘kết thúc thí nghiệm’’ hoặc “sau một thời gian” chưa cho biết phản ứng diễn ra đến cùng, do vậy các chất ban đầu đều có thể cịn dư.
1.2. Các phản ứng xảy ra trong bình kín
- Trong điều kiện Vbình, Tbình khơng đổi, ta có - Trong điều kiện Pbình, Tbình khơng đổi, ta có
- Khi chỉ có mặt chất khí thì mtrước = msau
Lưu ý: Nếu đề bài khơng cho số mol thì xem tỉ lệ mol như là mol.
Bài tập 1: Cho 4 lít N2 và 14 lít H2 vào bình phản ứng (điều kiện thích hợp) để điều
chế NH3, hỗn hợp thu được sau phản ứng có thể tích bằng 16,4 lít (thể tích các khí đo ở cùng điều kiện ). Tính hiệu suất phản ứng.
Hướng dẫn giải:
PTHH: N2 + 3H2 2NH3 4 lít 14 lít
Trong cùng điều kiện tỉ lệ về thể tích bằng tỉ lệ về số mol Xét 2 2 N H V 4 V 14 1 1 3 3 vậy H tính theo N2
Gọi thể tích N2 phản ứng là a, điều kiện : 0 < a < 4 N2 + 3H2 2NH3
V ban đầu 4 (lít) 14 (lít)
V phản ứng a (lít) 3a (lít) 2a (lít) V sau phản ứng 4-a (lít) 14-3a (lít) 2a (lít) Tổng thể tích thu được: 4-a + 14-3a + 2a = 16,4 a = 0,8
0,8.100%
H 20%
4
Bài tập 2: Hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 có tỉ khối so với He là 1,8. Đun nóng X
một thời gian trong bình kín (có bột Fe làm xúc tác), thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khới so với He là 2. Tính hiệu śt của phản ứng tởng hợp NH3.
Hướng dẫn giải:
Khi đề bài cho biết M của hai chất cụ thể và M của chúng thì ta áp dụng sơ đồ đường chéo để tìm tỉ lệ số mol của chúng.
Đề bài khơng cho biết số mol của hỗn hợp khí nên ta lựa chọn tỉ lệ mol như là mol.
Vì MX = 1,8.4 = 7,2 gam/mol, áp dụng sơ đồ đường chéo cho nN2 : nH2= 1:4. Vậy
N2 là chất thiếu, hiệu suất phản ứng tính theo N2 Giả sử X gồm 1 mol N2 và 4 mol H2, ta có phản ứng: PTHH: N2 + 3H2 2NH3
Ban đầu: 1 4 0 (mol) Phản ứng: a 3a 2a (mol) Sau phản ứng: (1-a) (4-3a) 2a (mol) Hỗn hợp X có tổng số mol: 1+4=5 (mol)
Hỗn hợp Y có số mol là: 1- a +4 -3a + 2a = 5 - 2a (mol);
y
M = 2.4 = 8,0 gam/mol
Tổng khối lượng trước và sau phản ứng khơng đổi ta có mX = mY X Y X/Y Y X M n d M n 7, 2 5 2a 8 5 a = 0,05 Hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3:
0.05
x100% 25%
0, 2