Chuyên đề Bài tập hiệu suất

Truonghocso.com – Mạng xã hội học tập tốt nhất Việt Nam! Trường học số - Luôn nỗ lực mang lại những điều tốt nhất! CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP HIỆU SUẤT I. Lý thuyết cần nắm - Hiệu suất phản ứng cho biết mức độ phản ứng thực tế của chất tham gia phản ứng ở điều kiện thực tế. - Hiệu suất phản ứng ký hiệu là H. Đơn vị : %. + Nếu H = 100%: thì phản ứng xảy ra hoàn toàn, hoặc là 1 chất phản ứng hết và còn 1 chất dư. + Nếu H < 100% : phản ứng xảy ra không hoàn toàn và các chất tham gia phản ứng còn dư. - Công thức chung tính hiệu suất phản ứng:  Chú ý: - Dấu hiệu nhận biết bài toán có hiệu suất khi đề bài có câu “phản ứng không hoàn toàn” hoặc câu “phản ứng một thời gian”... - Nếu trong bài toán hiệu suất mà đề bài cho cả lượng chất của 2 chất tham gia phản ứng thì khi tính hiệu suất chúng ta tính theo chất mà phản ứng hết khi mà coi hiệu suất là 100%. - Nếu bài toán cho hiệu suất của nhiều phản ứng nối tiếp nhau thì : H = H1.H2.H3......Hn . Với H1, H2, H3 ..., Hn là hiệu suất các phản ứng từng giai đoạn trong bài toán. II. Các dạng bài tập 1. Dạng 1: Tính hiệu suất phản ứng cho chất tham gia phản ứng VD1: Trộn 13,5 g bột Al với 34,8g bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm. Giả sử lúc đó chỉ xảy ra phản ứng khử Fe3O4 thành Fe. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch H2SO4 loãng dư thì thu được 14,112 lít H2 (ở đktc). Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm. A. 70% B. 75% C. 80% D.60% Hướng dẫn giải: nH2 = 0,63 mol, nAl = 0,5 mol, nFe3O4 = 0,15 mol. 8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe x 3x/8 9x/8 nAl dư = 0,5 – x . theo bảo toàn mol e có: 3(0,5 – x) + 9x/4 = 0,63*2 ⇒ x = 0,32 mol. Ở đây nếu H = 100% thì Fe3O4 phản ứng hết nên H tính theo Fe3O4 ⇒ H = 0,12/0,15 = 80% ⇒ Đáp án C VD2: Điện phân Al2O3 nóng chảy trong thời gian 2 giờ 40 phút 50 giây, cường độ dòng điện 5 A , thu được 3,6 gam nhôm kim loại ở catot. Hiệu suất của quá trình điện phân này là: H = 𝐿ượ𝑛𝑔 𝑡ℎự𝑐 𝑡ế 𝐿ượ𝑛𝑔 𝑙ý 𝑡ℎ𝑢𝑦 ế𝑡 .100% Truonghocso.com – Mạng xã hội học tập tốt nhất Việt Nam! Trường học số - Luôn nỗ lực mang lại những điều tốt nhất! A. 80% B. 90% C. 100% D. 70% Hướng dẫn giải: mAl tạo ra theo lý thuyết = 5.9650.27 4,5 96500.3 gam ⇒ H = 3,6 .100 80% 4,5  ⇒ đáp án A VD3: Cho hỗn hợp A gồm N2 và H2 ( tỉ lệ mol 1:3), tiến hành phản ứng tổng hợp NH3, sau phản ứng thu được hỗn hợp B có tỉ khối, dA/B= 07. Hiệu suất phản ứng là: A. 55% B. 60% C. 80% D. 75% Hướng dẫn giải: Giả sử nN2 = 1 mol, nH2 = 3 mol. N2 + 3H2 → 2NH3 Bđ: 1 3 Pứ: x 3x 2x Cb: 1-x 3-3x 2x Ta có: dA/B= 07 ⇒ MA/MB = 0,7 . Ta có: m1 = m2 ⇒ 1 1 2 2 1 2 A B m M n n mM n n   = 0,7.  1 3 3 2 0,7 0,6 4 x x x x        Bài này nếu H = 100% thì cả 2 chất phản ứng hết ⇒ H = 0,6/1 =60%. 2. Dạng 2: tính hiệu suất chất tạo thành VD1: Nhiệt phân 32 gam muối (NH4)2Cr2O7 thì thu được 20 gam chất rắn. Tính hiệu suất phản ứng? A. 94,5% B. 85% C. 90% D. 75,5% Hướng dẫn giải: PT : (NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + 4H2O Cứ 1 mol (NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 thì khối lượng giảm 100 gam Truonghocso.com – Mạng xã hội học tập tốt nhất Việt Nam! Trường học số - Luôn nỗ lực mang lại những điều tốt nhất! Trong thực tế giảm = 32 -20 = 12 gam ⇒ n(NH4)2Cr2O7 = 12/100 = 0,12 mol. ⇒ H = 252.0,12 .100% 94,5% 32  VD2: Nung quặng đôlômit ( CaCO3.MgCO3) nặng 184 gam một thời gian, thấy còn lại 113,6 gam chất rắn. Hiệu suất của phản ứng nhiệt phân là: A. 60% B. 75% C. 80% D. 85% Hướng dẫn giải: Ta có: MgCO3 → MgO + CO2 CaCO3 → CaO + CO2 Theo PTPU thì cứ 1 mol quặng phản ứng tạo thành 1 mol sản phẩm thì khối lượng giảm 44 gam. Mà m thực tế giảm = 70,4 gam. ⇒ n CO2 = 1,6 mol. ⇒ n quặng = 0,8 mol ⇒ m quặng = 147,2 gam ⇒ H = 147,2/184 = 80%. 3. Bài toán : Cho hiệu suất phản ứng, tính khối lượng chất tham gia phản ứng. VD1: Nung m ( gam ) Cu(NO3)2 cho đến khi phản ứng kết thúc thì thấy khối lượng chất rắn giảm 0,54 gam. Biết H = 80% . Tính giá trị của m? Hướng dẫn giải: Cu(NO3)2 → CuO + 1/2 O2 + 2NO2 188........................80 ⇒ 108m  ⇒ m thực tế = 188*0,54/108 = 0,94 gam. Nhưng vì H = 80% nên m = 0,94*100/80 = 1,175 gam VD2: Cho sơ đồ chuyển hóa : CH4 → C2H2 → C2H3Cl → PVC. Để tổng hợp 250 kg PVC theo sơ đồ trên thì cần V m3 khí thiên nhiên . Giá trị của V là ( biết CH4 chiếm 80% thể tích khí thiên nhiên và hiệu suất của cả quá trình là 50% ) A. 224 B. 448 C. 286,7 D. 358,4 Hướng dẫn giải: 250 kg → 4000 mol PVC . Tỉ lệ : 2CH4 → -C2H3Cl- 8000 4000 Truonghocso.com – Mạng xã hội học tập tốt nhất Việt Nam! Trường học số - Luôn nỗ lực mang lại những điều tốt nhất! Vì H = 80% nên thể tích CH4 cần lấy = 8000.22,4.100 358400( ) 50 ml Mặt khác do CH4 chỉ chiếm 80% nên V = 358400.100 448000 80  (ml) ⇒ V = 448 lít 4. Bài toán: Cho hiệu suất phản ứng , tính khối lượng chất tạo thành phản ứng VD1: Nung 1kg đá vôi với hiệu suất 80%. Hỏi khối lượng vôi sống thu được bằng bao nhiêu? Hướng dẫn giải: CaCO3 → CaO + CO2 100 → 56 1(kg) → 0,56(kg) Vì hiệu suất phản ứng 80% nên CaO thực tế thu được là mCaO = 0,56*80/100 = 0,448 kg. III. Bài tập áp dụng Bài 1: Trong 1 bình kín dung tích 1 lít chứa N2 ở 23,7 0 C và 0,5 atm. Thêm vào bình 9,4 gam muối nitrat kim loại X. Nhiệt phân hết muối rồi đưa nhiệt độ bình về 136,50C áp suất trong bình la p . Chất rắn còn lại là 4 gam .Công thức của muối nitrat và p là : A. NaNO3 ; 5,8atm B.Cu(NO3)2 ; 4,87atm C. Fe(NO3)2 ; 4,6atm D.KNO3 ; 5,7atm Bài 2. Khi oxi hóa 11,2 lít NH3 (ở đktc) để điều chế HNO3 với hiệu suất của cả quá trình là 80% thì thu được khối lượng dung dịch HNO3 6,3% là A. 300 gam. B. 500 gam. C. 250 gam. D. 400 gam. Bài 3. Da nhân tạo (PVC) được điều chế từ khí thiên nhiên theo sơ đồ: CH4  C2H2  CH2=CHCl  [CH2CHCl]n. Nếu hiệu suất của toàn bộ quá trình điều chế là 20%, muốn điều chế được 1 tấn PVC thì thể tích khí thiên nhiên (chứa 80% metan) ở điều kiện tiêu chuẩn cần dùng là A. 4375 m 3 . B. 4450 m 3 . C. 4480 m 3 . D. 6875 m 3 Bài 4. Nung 8,1 gam Al với 23,2 gam Fe3O4 ở nhiệt độ cao ( giả sử chỉ có phản ứng khử oxit sắt thành sắt) thu được hỗn hợp X. Cho hỗn hợp X vào dung dịch H2SO4 loãng dư, đun nóng thu được 8,064 lít H2 (đktc). Hãy cho biết hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm ? A. 75% B. 80% C. 85% D. 90% Truonghocso.com – Mạng xã hội học tập tốt nhất Việt Nam! Trường học số - Luôn nỗ lực mang lại những điều tốt nhất! Bài 5. Khối lượng este metylmetacrylat thu được là bao nhiêu khi đun nóng 215g axit metacrylic với 100g ancol metylic, giả thiết hiệu suất phản ứng este hoá đạt 60%. A. 125g B. 175g C. 150g D. 200g Bài 6. Điện phân Al2O3 nóng chảy trong thời gian 2 giờ 40 phút 50 giây, cường độ dòng điện 5 A , thu được 3,6 gam nhôm kim loại ở catot. Hiệu suất của quá trình điện phân này là: A. 80% B. 90% C. 100% D. 70% Bài 7.Tính khối lượng glucozo cần dùng để lên men thu được 200 lít C2H5OH 30 o ( D= 0,8 gam/ml), biết hiệu suất lên men đạt 96%? A. 90,15 kg B. 45,07 kg C. 48,91 kg D. 97,83 kg Bài 8. Cho hỗn hợp A gồm N2 và H2 ( tỉ lệ mol 1:3), tiến hành phản ứng tổng hợp NH3, sau phản ứng thu được hỗn hợp B có tỉ khối dA/B= 0,7. Hiệu suất phản ứng là: A. 55% B. 60% C. 80% D. 75% Bài 9. Từ 1 tấn muối ăn có chứa 10,5% tạp chất , người ta điều chế được 1250lit dung dịch HCl 37% ( d =1,19 g/ml) bằng cách cho lượng muối ăn trên tác dụng với axit sunfuric đậm đặc ở nhiệt độ cao . Tính hiệu suất của quá trình điều chế trên ? A. 95,88% B. 98,55% C. 98, 58% D. 98,85%. Bài 10. Đun nóng hỗn hợp X gồm 0,25 mol C2H3COOH và 0,15 mol C3H6(OH)2 có mặt của H2SO4 đặc làm xúc tác, sau một thời gian thu được 19,55 gam một este duy nhất. Hiệu suất của phản ứng este hoá là A. 25%. B. 70%. C. 80%. D. 85%. Bài 11. Khối lượng glucozơ cần để điều chế 0,1 lít rượu êtylic nguyên chất (khối lượng riêng D = 0,8 g/ml) với hiệu suất 80% là A. 180 gam. B. 195,65 gam. C. 186,55 gam. D. 200 gam. Bài 12. Hòa tan hoàn toàn 16 gam rượu etylic vào nước được 250 ml dung dịch rượu, cho biết khối lượng riêng của rượu etylic nguyên chất là 0,8 g/ml. Dung dịch có độ rượu là: A. 5,120 6,40 C. 120 D. 80 Bài 13. Một loại gạo chứa 75% tinh bột. Lấy 78,28 kg gạo này đi nấu rượu etylic 400, hiệu suất pư của cả quá trình là 60%. Khối lượng riêng của rượu etylic là 0,8 g/ml. Thể tích rượu 400 thu được là: A. 60(lít) B. 52,4(lít) C. 62,5(lít) D. 45(lít) Bài 14. Từ 3 tấn quặng pirit (chứa 58% FeS2 về khối lượng, phần còn lại là các tạp chất trơ) điều chế được bao nhiêu tấn dung dịch H2SO4 98%, hiệu suất chung của quá trình điều chế là 70%? A. 2,03 tấn B. 2,50 tấn C. 2,46 tấn D. 2,90 tấn Truonghocso.com – Mạng xã hội học tập tốt nhất Việt Nam! Trường học số - Luôn nỗ lực mang lại những điều tốt nhất! Bài 15. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm giữa 6,48 gam Al với 17,6 gam Fe2O3. Chỉ có phản ứng nhôm khử oxit kim loại tạo kim loại. Đem hòa tan chất rắn sau phản ứng nhiệt nhôm bằng dung dịch xút dư cho đến kết thúc phản ứng, thu được 1,344 lít H2 (đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm là: A. 100% B. 90,9% C. 83,3% D. 70% Bài 16. Thủy phân m gam tinh bột, sản phẩm thu được đem lên men để sản xuất ancoletylic, toàn bộ khí CO2 sinh ra cho qua dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được 750 gam kết tủa. Nếu hiệu suất mỗi quá trình là 80% thì giá trị m là A. 949,2 gam. B. 945,0 gam. C. 950,5 gam. D. 1000 gam. Bài 17. Nung 6,58 gam Cu(NO3)2 trong bình kín không chứa không khí, sau một thời gian thu được m gam chất rắn và hỗn hợp khí X. Hấp thụ hoàn toàn X vào nước để được 300 ml dung dịch Y có pH bằng 1. Hiệu suất của phản ứng nhiệt phân là: A. 42,86% B.40,56% C. 58,86% D. 62,68% Bài 18. Nung quặng đôlômit ( CaCO3.MgCO3) nặng 184 gam một thời gian, thấy còn lại 113,6 gam chất rắn. Hiệu suất của phản ứng nhiệt phân là: A. 60% B. 75% C. 80% D. 85% Bài 19: Trong mét b×nh kÝn chøa 10 lÝt nit¬ vµ 10 lÝt hi®r« ë nhiÖt O0C vµ ¸p suÊt 10atm. Sau ph¶n øng th× ¸p suÊt trong b×nh sau ph¶n øng lµ bao nhiªu (trong c¸c sè d-íi ®©y) ? A. 8 atm B. 9 atm C. 10 atm D. 11 atm Bài 20: Trong qu¸ tr×nh tæng hîp amoniac, ¸p suÊt trong b×nh gi¶m 10% so víi ¸p suÊt lóc ®Çu. BiÕt nhiÖt ®é cña b×nh kh«ng ®æi. Thµnh phÇn phÇn tr¨m theo thÓ tÝch hçn hîp N2, H2, NH3 khÝ thu ®-îc sau ph¶n øng ( nÕu hçn hîp dÇu l-îng nit¬ vµ hy®ro ®-îc lÊy theo ®óng tØ lÖ hîp thøc) lÇn l-ît lµ: A. 22,2%; 66,7 % vµ 11,1 % B. 22,2%; 67,7 % vµ 11,1 % C. 20,2%; 69,7 % vµ 10,1 % D. KÕt qu¶ kh¸c Bài 21: Một bình kín chứa 4 mol N2 và 16 mol H2 có áp suất 400atm. Khi đạt trạng thái cân bằng thì N2 tha gia phản ứng là 25%, nhiệt độ vẫn giữ nguyên. Tổng số mol khi tham gia phản ứng là : A.18 mol B.19 mol C. 20 mol D.21 mol Bài 22: Bình kín chứa 10 lít nitơ và 10 lít hiđro ở nhiệt độ 00C, áp suất 10 atm. Sau phản ứng tổng hợp amoniac, đưa bình về nhiệt độ ban đầu, áp suất của bình lúc này là 8 atm. % thể tích khí hiđro đã tham gia phản ứng là: A. 50% B. 60% C. 40% D. 70% Truonghocso.com – Mạng xã hội học tập tốt nhất Việt Nam! Trường học số - Luôn nỗ lực mang lại những điều tốt nhất! Bài 23: Trong một bình kín chứa 10 lít nitơ và 10 lít H2 ở nhiệt độ 0 0 C và áp suất 10atm. Sau phản ứng tổng hợp amoniac, đưa nhiệt độ bình về 00C a)Tính p trong bình sau pứ, biết rằng có 60% H2 tham gia phản ứng: A. 10 atm; B. 8 atm; C. 9 atm; D. 8,5 atm b) Nếu áp suất trong bình là 9 atm sau phản ứng thì có bao nhiêu phần trăm mỗi khí tham gia phản ứng A.N2: 20% ;H2 40%. B. N2: 30% ;H2 20%. C. N2: 10% ;H2 30%. D. N2: 20% ;H2 20% Bài 24: Hỗn hợp X gồm N2 và H2 có khối lượng mol trung bình bằng 7,2 đvC. Sau khi tiến hành phản ứng tổng hợp NH3, được hỗn hợp Y có khối lượng mol trung bình bằng 8 đvC. Hiệu suất phản ứng tổng hợp là : A. 20% B. 25% C. 40% D. 60% Câu 25: Nếu lấy 17 tấn NH3 để điều chế HNO3, với hiệu suất toàn bộ quá trình điều chế là 80% thì khối lượng dung dịch HNO3 63% thu được bằng bao nhiêu (trong các giá trị sau)?. A. 35 tấn B. 75 tấn C. 80 tấn D. 110 tấn Câu 26: Trộn 4 lít N2 với 16 lít H2 cho vào bình phản ứng. Sau khi phản ứng đạt cân bằng thấy bình phản ứng có V(lít) hỗn hợp các khí. Tìm V, biết H = 20%. Các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. A. 18,4 B. 19,2 C. 19,6 D. 16,8 Câu 27: Trộn 10 lít N2 với 15 lít H2 cho vào bình phản ứng. Sau khi phản ứng đạt cân bằng thấy bình phản ứng có V(lít) hỗn hợp các khí. Tìm V, biết H = 25%. Các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. A. 23,75 B. 20 C. 22,5 D. 20 Câu 28: Trộn 10 lít N2 với 15 lít H2 cho vào bình phản ứng. Sau khi phản ứng đạt cân bằng thấy bình phản ứng có 22 lít hỗn hợp các khí. Tìm hiệu suất phản ứng. Các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. A. 30 % B. 20 % C. 22,5 % D. 25% Câu 29: Cần lấy bao nhiêu lít khí nitơ và khí hidro để điều chế được 67,2 lít khí amoniac? Biết rằng thể tích của các khí đều được đo trong cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất và hiệu suất của phản ứng là 25%. Câu 30: Đun nóng hỗn hợp gồm 200g CaO và 200g NH4Cl. Từ lượng khí NH3 tạo ra điều chế được 224 ml dd NH3 30% (D= 0,892g/ml). Tính hiệu suất của phản ứng. Câu 31: Biết rằng cứ từ 2m3 (đkc) hỗn hợp N2 và H2 có tỉ lệ 1:3 về thể tích thu được một lượng amoniac đủ để điều chế 3,914 lít dd NH3 (D= 0,923g/ml). Tính hiệu suất của quá trình chuyển hoá). Truonghocso.com – Mạng xã hội học tập tốt nhất Việt Nam! Trường học số - Luôn nỗ lực mang lại những điều tốt nhất!