Cách tính hiệu suất trong hóa học

1. Hiệu suất là gì?

Hiệu suất (thường có thể đo được) là khả năng tránh lãng phí vật liệu, năng lượng, nỗ lực, tiền bạc và thời gian để làm một việc gì đó hay tạo ra kết quả mong muốn. Nói chung, đó là khả năng làm tốt một việc mà không có lãng phí. Trong nhiều thuật ngữ toán học và khoa học, nó là thước đo mức độ mà đầu vào cũng được dùng cho một mục đích, nhiệm vụ, chức năng được yêu cầu (đầu ra). Nó thường đặc biệt bao gồm các khả năng của một ứng dụng cụ thể nỗ lực để sản xuất ra một kết quả cụ thể với một số tiền tối thiểu hay số lượng chất thải, chi phí, nỗ lực không cần thiết. Hiệu quả đề cập đến rất khác nhau đầu vào và đầu ra trong lĩnh vực và các ngành công nghiệp khác nhau.

2. Hiệu suất của phản ứng hoá học là gì

Trong môn hoá học, lượng thuyết là lượng sản phẩm tối đa mà một phản ứng hoá học có thể tạo ra trong phương trình hoá học, Theo đó, hầu hết các phản ứng đều không xảy ra hoàn toàn (hầu hết là như vậy).

Theo đó, công thức tính hiệu suất phản ứng được tính như sau: %hiệu suất = (lượng thực tế/ lượng lý thuyết) x 100. Hiệu suất phản ứng 90%, là phản ứng mang lại năng suất 90%, 10% là năng lượng bị bỏ phí và không phản ứng, không thể thu lại hết.

Hiệu suất có thể đo được để tránh lãng phí năng lượng, tiền bạc và thời gian để tạo ra kết quả như mong đợi. Tính hiệu suất cũng giống như việc làm sao đo được nguồn năng lượng tối đa. 

3. Công thức tính hiệu suất của phản ứng hoá học

3.1 Công thức tính hiệu suất của phản ứng hóa học và ví dụ cụ thể

Cho phản ứng hóa học: A + B → C

Hiệu suất phản ứng:

H = số mol pứ . 100% / số mol ban đầu

hoặc cũng có thể tính theo khối lượng:

H = khối lượng thu được 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_{A ban đầu} . H)/100

n_{A ban đầu cần dùng}: n_{A ban đầu} = (n_C.100)/H

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

Do hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100%, nên lượng chất tham gia thực tế đem vào phản ứng phải hơn nhiều để bù vào sự hao hụt. Sau khi tính khối lượng chất tham gia theo phương trình phản ứng, ta có khối lượng chất tham gia khi có hiệu suất như sau:

3.3. 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:

Ví dụ 1: Nung 0,1 mol CaCO₃ thu được 0,08 mol CaO. Tính hiệu suất phản ứng hóa học xảy ra.

Trong bài này chúng ta có 2 cách để giải bài toán:

Cách 1:

CaCO₃ → CaO + CO₂

0,1 mol → 0,1 mol

Theo phản ứng ta có 0,1 mol CaCO₃ tạo 0,1 mol CaO. Tuy nhiên theo thực tế đo được chỉ thu được 0,08 mol CaO. Như vậy đối với CaO lượng tính toán theo phản ứng là 0,1 (gọi là khối lượng theo lý thuyết) và lượng chắc chắn thu được là 0,08 (gọi là lượng thực tế).

Hiệu suất phản ứng H(%) = (thực tế/lý thuyết)*100 = (0,08/0,1)*100 = 80%, tức là:

Cách 2:

CaCO₃ → CaO + CO₂

0,08 mol ← 0,08 mol

Nhìn tỉ lệ mol trên phương trình nếu thu được 0,08 mol vôi sống CaO cần dùng 0,08 mol CaCO₃.

Tuy nhiên đề bài cho là nung 0,1 mol CaCO₃.

Tóm lại đối với CaCO₃ lượng tính toán theo phản ứng là 0,08 (gọi là lựong lý thuyết) và lượng chắc chắn cần phải có là 0,1 (gọi là lượng thực tế).

Hiệu suất phản ứng H = (lý thuyết/ thực tế).100 = (0,08/0,1).100 = 80%

Vậy tóm lại khi tính hiệu xuất phản ứng thì chúng ta cần xác định xem mình dựa vào tác chất hay sản phẩm để có công thức phù hợp để tính.

+ Nếu dựa vào sản phẩm thì công thức: H = (thực tế/ lý thuyết).100

+ Nếu dựa vào tác chất thì công thức: H = (lý thuyết/ thực tế).100

Theo kinh nghiệm của tôi với các bài tập tính toán hiệu suất phản ứng, khi làm bài đừng để ý đến thực tế, lý thuyết gì cả. Cứ thực hiện tính toán bình thường, dựa vào tác chất hay sản phẩm tùy ý, sau đó đối chiếu lượng ở đề bài cho xem giá trị nào lớn, giá trị nào nhỏ.

Hiệu suất = (giá trị nhỏ/ giá trị lớn).100

4. Một số lưu ý khi tính hiệu suất phản ứng

– Khi tính hiệu suất phản ứng thì ta cần xác định đúng các đơn vị như: gam, mol, gam/mol… để có thể đảm bảo các phép tính không bị xảy ra sai sót.

– Hiệu suất của phản ứng sẽ luôn nhỏ hơn 100%. Do đó, nếu như bạn ra kết quả có hiệu suất lớn hơn 100% nhưng bạn lại chắc chắn rằng các phép toán đó không hề xảy ra sai sót. Điều này xảy ra có thể là do sản phẩm của phản ứng chưa được hoàn toàn tinh khiết. Do đó, hãy làm sạch sản phẩm rồi sau đó đem cân lại, khi đó bạn sẽ có được một kết quả chính xác hơn.

– Cần phân biệt rõ đâu là hiệu suất phản ứng với sai số và độ hao phí của phản ứng. Hiệu suất phần trăm của phản ứng được tính theo công thức như sau: 

%hiệu suất = (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.

---/---

Như vậy, trên đây là một số thông tin hữu ích về hiệu suất là gì và công thức tính hiệu suất như thế nào. Hy vọng sẽ giúp bạn hiểu và nắm rõ hơn để có thể rút ra được kinh nghiệm cho bản thân tốt hơn. Cảm ơn bạn đã quan tâm!