Bài toán có hiệu suất phản ứng (<100%) lớp 8 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải Bài toán có hiệu suất phản ứng (<100%) lớp 8 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập có hiệu suất phản ứng (<100%).

Bài toán có hiệu suất phản ứng (<100%) lớp 8 (cách giải + bài tập)

(199k) Xem Khóa học KHTN 8 KNTTXem Khóa học KHTN 8 CDXem Khóa học KHTN 8 CTST

A. Lý thuyết và phương pháp giải

Hiệu suất phản ứng (kí hiệu là H) là tỉ số giữa số lượng sản phẩm thu được theo thực tế và lượng sản phẩm thu được theo lí thuyết.

Thông thường, hiệu suất phản ứng biểu thị theo phần trăm và được tính theo biểu thức:

$H=\frac{m_{tt}\times 100}{m_{lt}}\left(\%\right)$

Trong đó:

▪ m_tt là khối lượng chất (g) thu được theo thực tế.

▪ m_lt là khối lượng chất (g) thu được theo lí thuyết (tính theo phương trình).

▪ H là hiệu suất phản ứng (%).

Hiệu suất phản ứng thường nhỏ hơn 100%. Nếu hiệu suất phản ứng là 100% tức là phản ứng hoá học xảy ra hoàn toàn.

Lưu ý: Ngoài ra, có thể tính hiệu suất theo số mol: $H=\frac{n_{tt}}{n_{lt}}\times 100\left(\%\right)$

Trong đó:

▪ n_tt là số mol chất thu được theo thực tế;

▪ n_lt là số mol chất thu được theo lí thuyết (theo phương trình).

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 8 gam iron(III) oxide tác dụng với khí hydrogen dư ở nhiệt độ cao, thu được 4,2 gam iron.

Phản ứng xảy ra như sau:

Fe₂O₃ + 3H₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Fe + 3H₂O

Tình hiệu suất phản ứng theo 2 cách.

Hướng dẫn giải

Cách 1: Tính hiệu suất phản ứng từ khối lượng chất sản phẩm theo lí thuyết và thực tế

Bước 1: Tính lượng Fe thu được theo lí thuyết.

Số mol Fe₂O₃: $n_{F{e}_2{O}_3}=\frac{m_{F{e}_2{O}_3}}{M_{F{e}_2{O}_3}}=\frac{8}{160}=0,05\left(mol\right)$

Theo phương trình hoá học:

          1 mol Fe₂O₃ tham gia phản ứng sẽ thu được 2 mol Fe.

Vậy: 0,05 mol Fe₂O₃ ……………………………. 0,1 mol Fe.

Khối lượng Fe thu được theo lí thuyết: m_Fe = n_Fe. M_Fe = 0,1 . 56 = 5,6 (gam).

Bước 2: Tính hiệu suất phản ứng.

$H=\frac{{m_{Fe}}_{\left(tt\right)}}{{m_{Fe}}_{\left(lt\right)}}.100\left(\%\right)$$=\frac{4,2}{5,6}.100\left(\%\right)=75\left(\%\right).$

Cách 2: Tính hiệu suất phản ứng từ số mol chất sản phẩm theo lí thuyết và thực tế

Tương tự bước 1 ở cách 1, có số mol Fe thu được theo lí thuyết là 0,1 mol.

Số mol Fe thực tế:

$n_{Fe\left(tt\right)}=\frac{{m_{Fe}}_{\left(tt\right)}}{M_{Fe}}=\frac{4,2}{56}=0,075\left(mol\right).$

Hiệu suất phản ứng:

$H=\frac{n_{Fe\left(tt\right)}}{n_{Fe\left(lt\right)}}.100\left(\%\right)$$=\frac{0,075}{0,1}.100\left(\%\right)=75\left(\%\right).$

Ví dụ 2: Cho 0,50 mol khí hydrogen tác dụng với 0,45 mol hơi iodine thu được 0,60 mol khí hydrogen iodide. Tính hiệu suất phản ứng.

Hướng dẫn giải

Phương trình hoá học:     H₂ +   I₂ → 2HI

Tỉ lệ các chất:                  1        : 1      : 2

Giả sử hiệu suất đạt 100% thì I₂ hết, H₂ dư, vậy lượng HI thu được theo lí thuyết tính theo I₂. Theo tỉ lệ mol của phản ứng, ta có:

n_{HI lý thuyết} = $2\times n_{I_2}=2\times 0,45=0,9\left(mol\right)$

Hiệu suất của phản ứng là:

$\Rightarrow H=\frac{0,6}{0,9}\times 100\left(\%\right)=66,67\left(\%\right).$

C. Bài tập minh họa

Câu 1: Một nhà máy dự tính sản xuất 100 tấn NH₃ từ N₂ và H₂ trong điều kiện thích hợp. Tuy nhiên, khi đưa vào quy trình sản xuất thực tế chỉ thu được 25 tấn NH₃. Hiệu suất của phản ứng sản xuất NH₃ nói trên là

A. 4,0%.

B. 25,0%.

C. 40%.

D. 2,5 %.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Hiệu suất phản ứng là $H=\frac{m_{N{H}_{3}tt}}{m_{N{H}_{3}lt}}\times 100\%$$=\frac{25}{100}\times 100\%=25\%.$

Câu 2: Một nhà máy dự tính sản xuất 80 tấn vôi sống CaO từ đá vôi. Tuy nhiên, khi đưa vào quy trình sản xuất thực tế chỉ thu được 25 tấn CaO. Hiệu suất của quá trình nói trên là

A. 25,0%.

B. 31,25%.

C. 32,0%.

D. 30,5 %.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Hiệu suất phản ứng là $H=\frac{m_{CaOtt}}{m_{CaOlt}}\times 100\%$$=\frac{25}{80}\times 100\%=31,25\%.$

Câu 3: Đốt 32,0 gam sulfur trong khí oxygen dư, tính khối lượng SO₂ thu được nếu hiệu suất phản ứng đạt 80%.

A. 64,0 gam.

B. 80,0 gam.

C. 51,2 gam.

D. 52,1 gam.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Hiệu suất phản ứng đạt 80% nên khối lượng sulfur tham gia phản ứng là:

$\frac{80}{100}\times 32=25,6\left(g\right)$

$\Rightarrow$Số mol sulfur tham gia phản ứng là: $n_S=\frac{25,6}{32}=0,8\left(mol\right)$

PTHH: S + O₂ → SO₂

Tỉ lệ phản ứng: 11

Đề bài: 0,8 →0,8 (mol)

Vậy khối lượng SO₂ thu được là: 0,8 × 64 = 51,2 (gam).

Câu 4: Nếu đốt 12,0 gam carbon trong khí oxygen dư thu được 39,6 gam CO₂ thì hiệu suất phản ứng là

A. 80%.

B. 85%.

C. 95%.

D. 90%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

$n_C=\frac{12}{12}=1mol;$$n_{C{O}_2}=\frac{39,6}{44}=0,9mol$

PTHH: C + O₂ → CO₂

Tỉ lệ phản ứng: 11

Đề bài: 0,9 ← 0,9 (mol)

Hiệu suất phản ứng là $H=\frac{n_{Ctt}}{n_{Clt}}\times 100\%$$=\frac{0,9}{1}\times 100\%=90\%.$

Câu 5: Nhiệt phân 19,6 g KClO₃ thu được 0,18 mol O₂. Biết rằng phản ứng nhiệt phân KClO₃ xảy ra theo sơ đồ sau:

KClO₃ ---> KCl + O₂

Hiệu suất phản ứng nhiệt phân là

A. 25%.

B. 50%.

C. 75%.

D. 60%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

$n_{KCl{O}_3}=\frac{19,6}{122,5}=0,16mol$

Phương trình hoá học của phản ứng:

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

Theo phương trình hoá học của phản ứng:

Cứ 2 mol KClO₃ phản ứng thu được 3 mol O₂.

Vậy 0,16 mol KClO₃ phản ứng thu được 0,24 mol O₂.

Hiệu suất của phản ứng là: $H=\frac{0,18}{0,24}.100\%=75\%.$

Câu 6: Nhiệt phân 10 g CaCO₃ thu được hỗn hợp rắn gồm CaO và CaCO₃ dư, trong đó khối lượng CaO là 4,48 g. Biết rằng phản ứng nhiệt phân CaCO₃ xảy ra theo sơ đồ sau:

CaCO₃ ---> CaO + CO₂

Hiệu suất phản ứng nhiệt phân là

A. 60%.

B. 64,8%.

C. 75%.

D. 80%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

$n_{CaC{O}_3}=\frac{10}{100}=0,1\left(mol\right)$

Phương trình hoá học:

CaCO₃ → CaO + CO₂

Theo phương trình hoá học:

1 mol CaCO₃ phản ứng sinh ra 1 mol CaO.

Vậy 0,1 mol CaO phản ứng sinh ra 0,1 mol CaO.

Khối lượng CaO thu được theo lí thuyết là: 0,1.56 = 5,6 gam.

Hiệu suất của  phản ứng là: $H=\frac{4,48}{5,6}.100\%=80\%.$

Câu 7: Nung nóng hỗn hợp gồm 0,5 mol SO₂ và 0,4 mol O₂, sau phản ứng thu được hỗn hợp gồm SO₃, SO₂ và O₂. Biết hiệu suất phản ứng hoá hợp là 40%. số mol SO₃ tạo thành là

A. 0,10.

B. 0,16.

C. 0,32.

D. 0,20.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Phương trình hoá học: 2SO₂ + O₂ → 2SO₃

Tỉ lệ:                             2          1         2

Số mol:                         0,5       0,4                          mol

Giả sử hiệu suất phản ứng là 100% thì SO₂ hết, O₂ dư do đó số mol các chất tính theo SO₂.

Theo phương trình hoá học cứ 0,5 mol SO₂ phản ứng hết với 0,25 mol O₂ sinh ra 0,5 mol SO₃.

Do hiệu suất phản ứng là 40% nên số mol SO₃ sinh ra là: $n_{S{O}_3}=0,5.\frac{40}{100}=0,2mol.$

Câu 8: Nung nóng hỗn hợp gồm 20 g lưu huỳnh và 32 g sắt thu được 44 g FeS. Biết rằng phản ứng xảy ra theo sơ đồ sau:

Fe + S ---> FeS

Hiệu suất phản ứng hoá hợp là

A. 60%.

B. 87,5%.

C. 75%.

D. 80%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

$n_{Fe}=\frac{32}{56}=\frac{4}{7}mol;$$n_S=\frac{20}{32}=0,625mol$

Phương trình hoá học:

Fe + S → FeS

Tỉ lệ:            1        1        1

Số mol:        $\frac{4}{7}$       0,625           mol

Vậy sau phản ứng S dư; số mol FeS lí thuyết tính theo số mol Fe.

Theo phương trình hoá học: n_FeS = n_Fe = $\frac{4}{7}$ mol.

Hiệu suất phản ứng là: $H=\frac{44}{\frac{4}{7}.88}.100\%=87,5\%.$

Câu 9: Đun nóng 50 g dung dịch H₂O₂ nồng độ 34%. Biết rằng phản ứng phân huỷ H₂O₂ xảy ra theo sơ đổ sau:

H₂O₂ ---> H₂O + O₂

Hiệu suất phản ứng nhiệt phân là 80%. Thể tích khí O₂ thu được (ở 25 °C, 1 bar) là

A. 4,958 L.

B. 2,479 L.

C. 9,916L.

D. 17 L.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Khối lượng H₂O₂ có trong dung dịch là: $m_{H_2{O}_2}=\frac{50.34}{100}=17gam$

$\Rightarrow n_{H_2{O}_2}=\frac{17}{34}=0,5mol$

Phương trình hoá học: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

Theo phương trình hoá học:

Cứ 2 mol H₂O₂ phân huỷ sinh ra 1 mol O₂.

Vậy cứ 0,5 mol H₂O₂ phân huỷ sinh ra 0,25 mol O₂.

Do hiệu suất phản ứng là 80%. Thể tích khí O₂ thu được (ở 25 °C, 1 bar) là

$V_{O_2}=0,25.24,79.\frac{80}{100}=4,958\left(L\right).$

Câu 10: Nung nóng hỗn hợp gồm 10 g hydrogen và 100 g bromine. Sau phản ứng thu được hỗn hợp gổm HBr, H₂ và Br₂, trong đó khối lượng H₂ là 9 g. Hiệu suất phản ứng hoá hợp là

A. 10%.

B. 20%.

C. 80%.

D. 90%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

$n_{H_2}=\frac{10}{2}=5mol;$$n_{B{r}_2}=\frac{100}{160}=0,625mol$

Phản ứng hoá học: H₂ + Br₂ → 2HBr

Tỉ lệ phản ứng:      1        1        2

Số mol:                  5        0,625           mol

Vậy giả sử H = 100% thì H₂ dư, hiệu suất phản ứng tính theo Br₂.

Khối lượng H₂ phản ứng là: 10 – 9 = 1 gam

Số mol H₂ phản ứng $\frac{1}{2}=0,5mol$ = số mol Br₂ phản ứng.

Hiệu suất phản ứng hoá hợp là: $H=\frac{0,5}{0,625}.100\%=80\%.$

(199k) Xem Khóa học KHTN 8 KNTTXem Khóa học KHTN 8 CDXem Khóa học KHTN 8 CTST

Xem thêm phương pháp giải các dạng bài tập Hóa học lớp 8 hay, chi tiết khác:

• Tính lượng chất theo phương trình hoá học
• Bài tập các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
• Bài tập kim loại tác dụng với acid
• Bài tập base tác dụng với acid
• Bài tập oxide base tác dụng với acid
• Bài tập oxide acid tác dụng với base

---