CHUYÊN ĐỀ 12: HIỆU SUẤT PHẢN ỨNG
II. Khi bài đã cho H%
1. Nếu bài yêu cầu tính khối lượng chất tham gia
Lượng chất tham gia = Lượng chất tham gia trên lí thuyết. 100 H 2. Nếu bài yêu cầu tính lượng chất sản phẩm
Lượng chất sản phẩm = Lượng chất sản phẩm trên lí thuyết.
100 H B. BÀI TẬP
1. Bài 1:
Nung 500 gam CaCO3 sau một thời gian thu được 224 gam CaO. Tính hiệu suất phản ứng.
Hướng dẫn
* Cách 1: Tính H% chất tham gia Ta có: nCaCO3
= 500
100 = 5 mol nCaO = 224
56 = 4 mol
Phương trình: CaCO3 to CaO + CO2� Mol: 1 1
Theo phương trình:
nCaCO3trên lý thuyết= nCaO = 4 mol Thực tế có 5 mol CaCO3 tham gia.
Nên: H% = 4 .100%
5 = 80%
* Cách 2: Tính theo H% sản phẩm Ta có: nCaCO3 = 500
100= 5 mol nCaO = 224
56 = 4 mol
Phương trình: CaCO3 to CaO + CO2� Mol: 1 1
Theo phương trình: nCaO = nCaCO3 = 5 mol Thực tế có 4 mol CaO tạo thành.
Nên: H% = 4 .100%
5 = 80%
Bài 2:
Một loại đá vôi chứa 80% CaCO3, phần còn lại là chất trơ. Nung 500 gam đá vôi một thời gian thu được chất rắn có khối lượng bằng 78% khối lượng đá trước khi nung. Tính H% phản ứng( Biết chất trơ không tham gia phản ứng phân hủy).
Hướng dẫn
Cách 1: Số gam CaCO3 trong 500 gam đá trên:
m = 500.80
100 = 400 gam => n= 400
100 = 4 mol Số gam chất trơ:
m = 500 – 400 = 100 gam Số gam chất rắn sau phản ứng:
m= 78.500
100 = 390 gam
Gọi x là số gam CaCO3 bị phân hủy trên thực tế:
=> Số gam CaCO3 còn dư: m= 400 – 100x Phương trình:
CaCO3 to CaO + CO2� Mol: 1 1
x x Ta có: (400- 100x) + 56x + 100 = 390 x= 2,5 mol Theo phương trình: nCaO =nCaCO3 = 4 mol Do vậy H% =2,5
4 100%= 62,5%
Cách 2:
Số gam CaCO3 trong 500 gam đá trên:
m = 500.80
100 = 400 gam => n= 400
100 = 4 mol
Khi nung 500 gam đá thu được 390 gam chất rắn( 78%), suy ra lượng CO2 tạo thành là:
mCO2 = 500- 390 = 110 gam Và: n= 110 : 44 = 2,5 mol Phương trình:
CaCO3 to CaO + CO2� Mol: 1 1
Theo phương trình: nCO2 nCaCO3
= 4 mol Vậy hiệu suất phản ứng là:
H% =2,5
4 100%= 62,5%
Chú ý: Cần thấy rằng 78% chất rắn gồm: chất trơ, CaO tạo thành và CaCO3 chưa bị phân hủy hết.
Bài 3:
Cho 14 lit H2 và 4 lit N2 vào bình phản ứng. Sau phản ứng thu được16,4 lit hỗn hợp khí(Các thể tích khí đo ở cùng điều kiện to,P)
a. Tính hiệu suất tổng hợp NH3
b. Tính VNH3 thu được.
Hướng dẫn
a. Gọi x là số lit N2 tham gia phản ứng
Vì ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, tỉ lệ thể tích là tỉ lệ số mol
N2 + 3H2 to 2NH3
Trước P.Ư: 4 lit 14lit Phản ứng: x 3x
Sau P.Ư : 4– x 14- 3x 2x Theo bài ra ta có:
(4- x) + (14 – 3x) + 2x = 16,4 2x= 1,6 Do đó thể tích NH3 thu được:
VNH3 = 1,6 lit
b. Khi cho 4 lit N2 và 14 lit H2, sau phản ứng sẽ thu được a lit NH3
N2 + 3H2 to 2NH3
4 lit 14 lit a lit Suy ra: a= 8 lit
Thực tế chỉ thu được 1,6 lit Vậy H%= 1,6
.100%
8 = 20%
Bài 4:
Cho luồng khí H2 dư đi qua 1,6 gam CuO nung nóng, sau phản ứng thu được 1,344 gam hỗn hợp chất rắn. Tính H phản ứng.
Hướng dẫn
Số mol trong 1,6 gam CuO:
nCuO= 1,6
80 = 0,02 mol
Gọi a là số mol CuO bị khử, nCuO còn lại= 0,02 – a CuO + H2
to
��� Cu + H2O mol: a a
Theo bài ra ta có:
mCu + mCuO dư = 1,344 �64a + 80( 0,02 - a) = 1,344 � 64a + 1,6 – 80a = 1.344 � a= 0,016
Vậy hiệu suất phản ứng:
H% = 0,016.100% 80%
0, 02
Bài 5:
Nung 500 gam đá vôi chứa 80% CaCO3 (phần còn lại là chất trơ) sau một thời gian thu được chất rắn X.
a. Tính mX, biết H= 70%( Biết chất trơ không bị phân huỷ) b. Tính % khối lượng CaO trong chất rắn X.
Hướng dẫn Ta có:
mCaCO3 = 500.80
100 = 400 gam => n = 400
100 = 4 mol Phương trình:
CaCO3 to CaO + CO2� a. Theo phương trình: nCO2 nCaCO3 = 4 mol
Vì H= 70% nên số mol CO2 thực tế thu được:
nCO2= 4. 70
100= 2,8 mol nên: mCO2 = 2,8. 44 = 123,2 gam Do đó: mX = 500 – 123,2 = 376,8 gam
b. Theo Phương trình: nCaO = nCO2TT= 2,8 mol Khối lượng CaO trong chất rắn X:
mCaO = 2,8 . 56 = 156,8 gam %CaO= 156,8
.100%
376,8 = 41,6%
Bài 6:
Trong công nghiệp người ta sản xuất phân đạm ure bằng cách cho khí amoniac(NH3) tác dụng với khí CO2(to cao, P cao, xt):
CO2+ 2NH3 ����t P xt0, . CO(NH2)2 + H2O
Tính thể tích khí CO2 và khí NH3 (đktc) cần lấy để sản xuất 10 tấn ure.Biết H% = 80%
Hướng dẫn
CO2 + 2NH3 to CO(NH2)2 + H2O Theo PT: 22,4m3 2. 22,4m3 60kg
Theo bài: x m3 10.000kg
Suy ra: x= 10000.22, 4 3 3733,33
60 m
Mà H%= 80% nên:
- Thể tích CO2 thực tế thu được là:
2 3733,33.100 3 4666,66
CO 80
V m
- Thể tích NH3 cần dùng:
3 2
2. 2.4666,66 9333,32 3
NH CO
V V m
Bài 7:
Cho luồng khí H2 đi qua 16 gam CuO nung nóng với H = 70% thu được hỗn hợp chất rắn A.Tính khối lượng chất rắn A.
Hướng dẫn
Số mol CuO ban đầu:
nCuO= 16: 80= 0,2 mol Số mol CuO phản ứng:
nCuO = 0,2. 70
100= 0,14 mol Phương trình:
CuO + H2 to
��� Cu + H2O Mol: 1 1 1
Theo phương trình:
nCu= nCuO= 0,14 mol Khối lượng Cu tạo thành:
mCu= 0,14. 64= 8,96 gam
Chất rắn A bao gồm CuO chưa bị khử và Cu tạo thành:
mA= (0,2- 0,14). 80 + 8,96 = 14,56 gam Bài 8
Hỗn hợp khí A gồm a mol SO2 và 5a mol không khí. Nung nóng hỗn hợp A với V2O5 xúc tác thu được hỗn hợp khí B. Biết rằng tỉ khối hơi của A so với B bằng 0,93.
Hãy tính hiệu suất phản ứng của SO2 với giả thiết không khí có chứa 80% thể tích là N2 và 20% thể tích là O2.
Hướng dẫn
Theo đề bài, trong không khí có chứa 80% thể tích là N2 và 20% thể tích là O2. Mà số mol của không khí là 5a.
Suy ra. nN2 = 4a (mol) nO2 = a (mol) PTHH
2SO2 + O2 to 2SO3 V2O
5
Ban đầu a a
Phản ứng x 0,5x x Sau PƯ a – x a – 0,5x x Ta có : nA = nSO2 + nO2 + nN2 = 6a
nB = nSO2 dư + nO2dư + nSO3 + nN2
= a – x + a – 0,5x + x + 4a = 6a – 0,5x
Mặt khác:
B A A B
M
d M 0,93
0,93
B B A A
n m n m
Hay 0,93
A B
n
n ( Vì mA= mB, theo ĐLBTKL)
0.93 6
5 , 0
6
a x
a 0,84
a x
Vậy H = .100 0,84.100x
a = 84%
Bài tập tự làm
Bài 1: Tính khối lượng Fe thu được khi cho một lượng CO dư khử 32 gam Fe2O3. Biết H
%= 80%
ĐS: 17,92 gam
Bài 2: Nung 500 gam đá vôi chứa (20% tạp chất rắn không bị phân hủy), sau một thời gian được bao nhiêu gam chất rắn. Biết H= 50%
ĐS: 412 gam
Bài 3: Cho 0,896 lít H2 tác dụng với 0,672 khí Cl2( đktc), sản phẩm thu được cho hòa tan vào 19,72 gam nước thu được dung dịch A. Lấy 5 gam dung dịch A phản ứng với AgNO3
dư được 0,7175 gam kết tủa. Tính H phản ứng. ĐS: H% = 33,33%
Bài 4: Hòa tan hết 3,2 gam oxit M2O trong lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 10%, thu được muối có nòng độ 12,9%, sau phản ứng đem cô bớt dung dịch và làm lạnh nó thu được 7,686 gam tinh thể muối với H= 70%. Xác định công thức tinh thể của nó.
ĐS: CT oxit: Fe2O3;
CHUYÊN ĐỀ 13: