Công thức tính hiệu suất phản ứng và Bài tập có lời giải

1. Công thức tính hiệu suất của phản ứng hóa học

1.1 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:

nC = n_{A pứ} = (n_{A ban đầu} . H)/100

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

1.2 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:

1.3. 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 cụ thể:

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 ← 0,08mol

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.

+ Công thức tính hiệu suất: 

Trong đó:

+ m_tt: khối lượng thực tế

+ m_lt: khối lượng tính theo lý thuyết

+ H: hiệu suất

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

+ Công thức tính khối lượng sản phẩm khi có hiệu suất: 

2. Bài tập có lời giải

Câu 1: Cho luồng khí H2 đi qua ống thủy tinh chứa 20 gam bột CuO ở nhiệt độ cao. Sau phản ứng thu được 16,8 gam chất rắn. Hiệu suất của phản ứng là

Biết phương trình hóa học của phản ứng như sau:

A. 70%

B. 75%

C. 80%

D. 85%

Chọn C

Gọi a là số mol CuO phản ứng:

a ... a ... a ... a ... mol

Ta có n_{CuO bđ} = 20 : 80 = 0,25 mol

→ n_{CuO dư} = 0,25 – a mol

Theo đề bài, ta có:

m_{chất rắn} = m_Cu + m_{CuO dư} hay 16,8 = 64a + 80.(0,25 – a)

→ a = 0,2 mol; m_{CuO pư} = 0,2.80 = 16 gam.

Vậy hiệu suất phản ứng: 

Câu 2: Trộn 10,8 g bột nhôm với bột lưu huỳnh dư. Cho hỗn hợp vào ống nghiệm và đun nóng để phản ứng xảy ra thu được 25,5 g Al₂S₃. Tính hiệu suất phản ứng ?

A. 85%

B. 80%

C. 90%

D. 92%

Đáp án A

Phương trình hóa học:

2 → 1 mol

0,4 → 0,2 (mol)

m_{Al2S3 lt} = 0,2.150 = 30 g

Hiệu suất phản ứng là: 

Câu 3: Một cơ sở sản xuất vôi tiến hành nung 4 tấn đá vôi (CaCO₃) thì thu được 1,68 tấn vôi sống(CaO) và một lượng khí CO₂. Tính hiệu suất của quá trình nung vôi.

A. 70%

B. 75%

C. 80%

D. 85%

Đáp án B

Phương trình hóa học:

Theo bài: 4 tấn → m tấn

Khối lượng CaO thu được theo lý thuyết: 

Hiệu suất phản ứng là: 

Câu 4: Cho 22,4 lít khí etilen C₂H₄ (đktc) tác dụng với nước (dư) có axit sunfuric làm xúc tác, thu được 13,8 gam rược etylic C₂H₅OH. Tính hiệu suất phản ứng cộng nước của etilen.

A. 20%

B. 25%

C. 30%

D. 30,2%

Đáp án C

Phương trình hóa học:

Theo lý thuyết khối lượng rược etylic thu được: m_{C2H5OH lt} = 1.46 = 46 g

Hiệu suất phản ứng là:  

Câu 5: Điều chế khí oxi bằng cách nhiệt phân 1 mol KClO₃ thì thu được 43,2 g khí oxi và một lượng kali clorua (KCl). Tính hiệu suất phản ứng?

A. 85%

B. 90%

C. 95%

D. 98%

Đáp án B

Phương trình hóa học:

Theo phương trình: 

Khối lượng oxi thu được theo lý thuyết là: m_{O2 lt} = 1,5.32 = 48 g

Hiệu suất phản ứng là: 

Câu 6: Để điều chế được 8,775 gam muối natri clorua (NaCl) thì cần bao nhiêu gam Na? Biết hiệu suất phản ứng đạt 75%.

A. 2,3 gam.

B. 4,6 gam.

C. 3,2 gam.

D. 6,4 gam.

Đáp án B

Ta có: n_NaCl = 8,775 : 58,5 = 0,15 mol

Phương trình hóa học:

2Na + Cl₂ → 2NaCl

0,15 ← 0,15 mol

Khối lượng Na theo lý thuyết là: m_{Na lt} = 0,15 .23 = 3,45 gam.

Do H = 75% nên khối lượng Na cần dùng là:

Câu 7: Tính thể tích C₂H₄ (đktc) cần để điều chế được 6,9 gam rượu etylic. Biết hiệu suất phản ứng là 75%. Phản ứng theo sơ đồ: C₂H₄ + H₂O C₂H₅OH.

A. 2,24 lít

B. 3,36 lít

C. 4,48 lít

D. 6,72 lít

Đáp án C

Phương trình hóa học:

Theo phương trình: nC₂H₄ = 0,15 mol

V_{C2H4 tt} = 0,2.22,4 = 4,48 lít

Câu 8: Cho 13,6 gam hỗn hợp X gồm axit axetic (CH₃COOH) và rượu etylic (C₂H₅OH) được trộn theo tỉ lệ mol tương ứng là 3 : 2. Đun nóng X với H₂SO₄ đặc một thời gian thu được m gam este CH₃COOCH₂CH₃ với hiệu suất phản ứng là 80%. Giá trị của m là

Biết phản ứng hóa học xảy ra như sau:

A. 7,04g.

B. 8,80g.

C. 10,56g.

D. 11,00g.

Đáp án A

Gọi số mol của CH₃COOH là 3a mol → số mol của CH₃CH₂OH là 2a mol

mX = 13,6 gam → 60.3a + 46.2a = 13,6 → a = 0,05 mol

Phương trình hóa học:

0,15 → 0,1 → mol

Giả sử hiệu suất là 100% thì rượu etylic hết, nên số mol sản phẩm phản ứng tính theo số mol rượu etylic.

n_{este lt} = n_rượu = 0,1 mol

Số mol este thực tế đã dùng là: 

→ m_{este tt} = n.M = 0,08.88 = 7,04 gam.

Câu 9: Cho 6,4g Cu tác dụng với oxi không khí thu được 6,4g CuO. Hiệu suất phản ứng là

A. 100%.

B. 80%.

C. 70%.

D. 60%.

Đáp án B

n_Cu = 6,4 : 64 = 0,1 mol ;

2Cu + O₂ 2CuO

1 → 1 mol

0,1 → 0,1 mol

Hiệu suất phản ứng là :

→ m_{CuO lt} = 0,1.80 = 8 gam

Câu 10: Cho phương trình: 

Nhiệt phân 31,6 gam KMnO₄, thu được V lít O₂ (đktc), biết hiệu suất phản ứng 80% . Giá trị của V là

A. 2,24 lít

B. 1,792 lít

C. 10,08 lít

D. 8,96 lít

Đáp án B