Hiệu suất phản ứng hóa học: công thức H = lượng thực tế / lượng lí thuyết và bài tập có đáp án Hóa 10

Hiệu suất phản ứng cho biết phần trăm sản phẩm thu được thực tế so với lí thuyết. Công thức, cách tính theo sản phẩm và theo chất phản ứng, ví dụ nung vôi, tổng hợp ammonia và bài tập có đáp án Hóa 10.

Hiệu suất phản ứng là gì?

Hiệu suất phản ứng là tỉ lệ phần trăm giữa lượng sản phẩm thực tế thu được và lượng sản phẩm tính theo lí thuyết. Trong thực tế phản ứng thường không xảy ra hoàn toàn, có chất hao hụt hoặc sinh phản ứng phụ, nên hiệu suất luôn nhỏ hơn hoặc bằng $100\%$.

Công thức tính hiệu suất

$$H = \frac{\text{lượng thực tế}}{\text{lượng lí thuyết}} \cdot 100\%$$

Lượng lí thuyết là lượng sản phẩm tính theo phương trình khi phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Lượng thực tế là lượng sản phẩm thực sự thu được.
Cùng một đại lượng (mol, gam hoặc lít) phải dùng cho cả hai.

Ví dụ

Ví dụ 1

Nung $100$ g $\ce{CaCO3}$: $\ce{CaCO3 -> CaO + CO2}$. Thu được $44{,}8$ g $\ce{CaO}$. Tính $H$.

$n_{\ce{CaCO3}} = 1$ mol nên lí thuyết thu $1$ mol $\ce{CaO}$ = $56$ g. $H = 44{,}8 : 56 \cdot 100 = 80\%$.

Ví dụ 2

Cho $2$ mol $\ce{N2}$ phản ứng với $\ce{H2}$ dư: $\ce{N2 + 3H2 <=> 2NH3}$, $H = 25\%$. Tính khối lượng $\ce{NH3}$.

Lí thuyết: $4$ mol $\ce{NH3}$. Thực tế: $4 \cdot 0{,}25 = 1$ mol, $m = 17$ g.

Ví dụ 3

Khử $\ce{Fe2O3}$ bằng $\ce{CO}$: $\ce{Fe2O3 + 3CO -> 2Fe + 3CO2}$. Muốn thu $16{,}8$ g $\ce{Fe}$ với $H = 80\%$ thì cần bao nhiêu gam $\ce{Fe2O3}$?

Fe lí thuyết: $16{,}8 : 0{,}8 = 21$ g, tức $0{,}375$ mol. $n_{\ce{Fe2O3}} = 0{,}1875$ mol, $m = 0{,}1875 \cdot 160 = 30$ g.

Các bước giải bài toán hiệu suất

Viết và cân bằng phương trình hóa học.
Tính lượng lí thuyết theo chất đã biết đủ.
Dùng công thức hiệu suất để suy ra đại lượng cần tìm.
Kiểm tra lại đơn vị và điều kiện $H \le 100\%$.

Xem bài: Mol và khối lượng mol

Xem bài: Nồng độ dung dịch

Những lỗi thường gặp

Bài tập thực hành

Lí thuyết thu $20$ g sản phẩm, thực tế thu $15$ g. Tính $H$.
Lí thuyết thu $40$ g, $H = 90\%$. Tính khối lượng thực tế.
Cần thu $18$ g sản phẩm với $H = 60\%$. Lượng lí thuyết là bao nhiêu?
Đốt $6$ g C: $\ce{C + O2 -> CO2}$, thu $19{,}8$ g $\ce{CO2}$. Tính $H$.
Cho $2$ mol $\ce{H2}$ cháy trong $\ce{O2}$ dư với $H = 50\%$. Tính khối lượng $\ce{H2O}$ thu được.

Đáp án

$H = 15 : 20 \cdot 100 = 75\%$.
$40 \cdot 0{,}9 = 36$ g.
$18 : 0{,}6 = 30$ g.
$n_C = 0{,}5$ mol nên lí thuyết $22$ g $\ce{CO2}$, $H = 19{,}8 : 22 \cdot 100 = 90\%$.
Lí thuyết $2$ mol $\ce{H2O}$, thực tế $1$ mol, $m = 18$ g.

Tổng kết

Bài học liên quan

Bài trước: Nồng độ dung dịch

Xem tất cả bài học chủ điểm Mở đầu và tính toán hóa học

Câu hỏi thường gặp

Hiệu suất phản ứng là gì?

Là tỉ lệ phần trăm giữa lượng sản phẩm thực tế và lượng sản phẩm lí thuyết.

Hiệu suất có thể lớn hơn 100% không?

Không, vì lượng thực tế không thể vượt quá lượng lí thuyết.

Tại sao hiệu suất thường nhỏ hơn 100%?

Do phản ứng thuận nghịch, có phản ứng phụ hoặc hao hụt khi thao tác.

Công thức tính hiệu suất?

$H = \text{lượng thực tế} / \text{lượng lí thuyết} \cdot 100\%$.