BD HSG hóa học 9: toán biện luận lượng chất dư

Chuyên đề:

BÀI TOÁN VỀ LƯƠNG CHẤT DƯ
BÀI TOÁN HIỆU SUẤT PHẢN ỨNG
************

BÀI TOÁN VỀ LƯƠNG CHẤT DƯ
Nếu bài toán cho biết lượng của cả hai chất phản ứng và yêu cầu tính lượng chất
mới sinh ra. Trong số 2 chất phản ứng sẽ có một chất phản ứng hết, chất kia có thể
phản ứng hết hoặc dư. Lượng chất mới sinh ra tính theo lượng chất nào phản ứng hết,
do đó phải tìm xem trong 2 chất cho biêt, chất nào phản ứng hết.
Ví dụ phương trình: A + B
C + D
Cách giải:
Lập tỉ số:
Số mol chất A( theo đề bài)
Số mol chất B( theo đề bài)
Số mol chất A (theo phương trình)
Số mol chất B (theo phương trình)
So sánh 2 tỉ số, tỉ số nào lớn hơn, chất đố dư, chất kia phản ứng hết. Tính toán
(theo yêu cầu của đề bài) theo chất phản ứng hết.
1-Nguyên nhân có lượng chất dư
a/ Đề toán cho
b/ Hiệu suất < 100%
2-Vai trò của chất dư
a/ Tác dụng với chất cho vào sau phản ứng.Ví dụ bài toán C2H2 + H2 sau đó
cho hỗn họp tác dung dịch Br2
b/ Tác dụng với chất tạo thành sau phản ứng.
Ví dụ
Fe + AgNO3 dư
Cl2 + NH3 dư

Ví dụ 1: Cho 50 gam dung dịch NaOH tác dụng với 36.5 gam dung dịch HCl. Tính
khối lượng muối tạo thành sau phản ứng.

nNaOH

=

50
= 1.25 mol;
40

nNaOH

=

Phương trình phản ứng: NaOH + HCl
Theo phương trình:
1 mol
1 mol
Theo dầu bài:
1.25
1 mol
Lập tỉ số:

1.25 1
> =>
1
1

36.5

= 1 mol
36.5

NaCl + H2O
1 mol

nNaOH dư

Phản ưng:
1 mol 1 mol
1 mol
Theo phương trình phản ứng trên và dữ kiện của đề bài ta thấy
nNaCl theo nHCl ( nghĩa là tính mNaCl theo mHCl)
1
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()

nNaOH dư nên tính


nNaCl theo nHCl

= 1 x 58.5 = 58.5(g)

Ví dụ 2. Trộn một dung dịch có hòa tan 0,2mol FeCl2 với một dung dịch có hòa
tan 20g NaOH. Lọc hỗn hợp các chất sau phản ứng được kết tủa và nước lọc. Nung
kết tủa đến khối lượng không đổi (không có không khí)
a) Viết các phương trình hóa học xảy ra?
b) Tính khối lượng chất rắn sau khi nung?
c) Tính khối lượng các chất tan trong dung dịch lọc?
a) FeCl2 + 2NaOH  Fe(OH)2 + 2NaCl (1)

Fe(OH)2  FeO + H2O (2)
20
 0.5 (mol)
40
FeCl2 + 2NaOH  Fe(OH)2 + 2NaCl

b) n FeCl2 = 0.2(mol);

n NaOH =

1 mol
Theo PT: 0.2mol
Xét tỉ lệ:

2 mol
0.5 mol

0.2 0.5
<
Vậy sau phản ứng NaOH dư, FeCl2 phản ứng hết
1
2

Theo PTPU (1) và (2) chất rắn sau khi nung là FeO
n FeO = n Fe(OH)2= n FeCl2= 0.2 mol
mFeO = 0.2. 72 = 14.4g
c, Các chất trong dung dịch lọc gồm NaCl, NaOH dư
Theo PTPU (1)
n NaCl = n NaOH= 2n FeCl2= 2. 0.2= 0.4 mol
n NaOH d­ = 0.5 - 0.4 = 0.1 mol

m NaOH d­ = 0.1.40 = 4g
m NaCl = 0.4. 58.5 = 23.4g
Ví dụ 3: Cho 3,87g hỗn hợp A gồm Mg và Al vào 250ml dung dịch X chứa
axit HCl 1M và H2SO4 0,5M được dung dịch B và 4,368 lít H2 (ở đktc).
Hãy chứng minh rằng trong dung dịch B vẫn còn dư axit.
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2

2
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()


4,368
nH2 =

= 0,195 mol
22,4

nnguyên tử H = 0,195. 2 = 0,39 mol

(1)

nHCl = 0,25 mol → nnguyên tử H = 0,25 mol
nH2SO4 = 0,25. 0,5 = 0,125 mol → nnguyên tử H = 0,25 mol
∑nnguyên tử H = 0,25 + 0,25 = 0,5 mol

(2)

So sánh số mol nguyên tử ở (1) và (2) ta thấy axit còn dư.
Vì 0,5 mol > 0,39 mol
Câu 12 Bài tập tham khảo
a. Vì 3 lít (B) >2 lít (B) số mol khí sinh ra ở trường hợp 2 lớn hơn ở trường hợp
1 nên trường hợp 1 còn thiếu axit, kim loại chưa tan hết.
Vì nH2SO4(2) = (3.0,4):2 = 0,6 > 0,5: axit còn dư.
b. x = 0,4:2 = 0,2M (tính theo trường hợp 1)
Gọi a,b là số mol của Mg và Zn (tính theo trường hợp 2)
Ta có
24a + 65b = 24,3
a+b
= 0,5
a= 0,2 ; b = 0,3 .Tính được %.
Lưu ý: nH2SO4 = nH2
************

BÀI TOÁN HIỆU SUẤT PHẢN ỨNG
1) Các bài toán cho phản ứng hoàn toàn (hiệu suất đạt 100%) thì có ít nhất một
chất tham gia phải hết.
2) Nếu hiệu suất H% < 100% thì lượng chất TG thực dùng nhiều hơn lượng lý
thuyết ( tính theo ptpư ) còn lượng SP thu được bao giờ cũng nhỏ hơn lượng SP tính
theo lý thuyết.
3) Công thức tính hiệu suất phản ứng :
 Cách 1 : Tính theo lượng chất ban đầu cần lấy



Cách 2 : Tính theo lượng sản phẩm phản ứng thu được :

3

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()


4) Nếu cả hai chất tham gia đều biết lượng dùng ban đầu, thì H% phải được xác
định dựa vào chất có khả năng hết ( nếu để phản ứng hoàn toàn hay dễ hiểu là chất
thiếu )
( So sánh tỉ lệ mol của các chất này theo đề cho và theo phản ứng.)
5) Hiệu suất quá trình gồm nhiều phản ứng nối tiếp:
H% = h1 h2  h3  … hn  100%
( trong đó các hiệu suất có thể viết dưới các dạng, ví dụ 25% = 0,25 = 25/100 )
6) Áp dụng công thức trên để tính sản phẩm.
Nếu tính chất tham gia thì làm ngược lại.
7) Đề toán không dề cập đến hiêu suất nhưng nói hao hụt hoăc dùng dư thì đó
chính là đề cập đến hiệu suất
Ví dụ 1 Cho 19,5 gam Zn tác dụng với 7 lít Cl2 thu được 36,72 gam ZnCl2. Tính hiệu
suất phản ứng.
Hướng dẫn :
Zn
+
Cl2 
ZnCl2
Bđ: 0,3mol
0,3125mol 0
Pư: 0,3
0,3
0,3
Sau: 0
0,125
0,3
Khối lượng của ZnCl2 tạo thành theo lý thuyết là: 0,3  136 =40,8 gam

Hiệu suất phản ứng là : H %  3 6 , 7 5  1 0 0 %  9 0 %
4 0 ,8

Ví dụ 2 Cho 4lít N2 và 14 lít H2 vào bình kín rồi nung nóng với xúc tác thích hợp để
phản ứng xảy ra, sau phản ứng thu được 16,4 lít hỗn hợp khí ( các khí đo ở cùng điều
kiện nhiệt độ và áp suất )
a) Tính thể tích khí amoniac thu được.
b) Xác định hiệu suất của phản ứng.
Hướng dẫn :
Đặt thể tích khí N2 đã phản ứng là x(lít)
N2
+ 3H2  2NH3
BĐ:
4
14
0
( lít )
PƯ :
x
3x
2x
Sau:
(4-x ) (14 -3x) 2x
Suy ra ta có : (4 - x ) +(14 -3x) + 2x = 16,4  x = 0,8 lít
 VNH  0,8  2  1, 6(lit)
b) Hiệu suất phản ứng : H% = (0,8 : 4)100= 20%
3

Có thể giải bằng cách đăt h là HS. Ta có
( 4 - 4h) + (14- 12h) + 8h = 16,4  h= 0,2 hay 20%

4
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()


Ví dụ 3 Từ một tấn quặng pyrit sắt chứa 20% tạp chất, điều chế axit H2SO4 theo
phương pháp tiếp xúc, qua các giai đoạn ( có ghi hiệu suất mỗi giai đoạn) như sau:
0%
4%
0%
F e S 2  9
 S O 2  6
 S O 3  8
 H 2SO 4

Tính khối lượng của dung dịch H2SO4 72% điều chế được.
Để ý đến nguyên tố S
nH2SO4 = 2 nFeS2 = (1; 120)0,8.2.0,8.0,64.0,9
Tinh ra khối lượng của H2SO4 rồi suy ra khối lượng dung dịch điều chế được.
Ví dụ 4 Để có 1 tấn thép (98%Fe) cần dùng bao nhiêu tấn quặng hemantit nâu
(Fe2O3.2H2O)? Biết hàm lượng hemantit nâu trong quặng là 80%. Hiệu suất của quá
trình phản ứng là 93%.
Khối lượng Fe trong 1 tấn thép:

1 98
= 0,98 (tấn)
100

Trong 196 tấn (Fe2O3.2H2O) có 112 tấn Fe
x tấn (Fe2O3.2H2O) chứa 0,98 tấn Fe

Khối lượng (Fe2O3.2H2O) cần dùng để sản xuất 1 tấn thép:
=> x

0,98  196
= 1,715 (tấn)
112

Khối lượng quặng là:

1,715  100
= 2,144 (tấn)
80
2,144  100
= 2,305 (tấn)
93

Khối lượng quặng thực tế cần dùng:
Bài tập tham khảo

Câu 1 Trong công nghiệp điều chế H2SO4 từ FeS2 theo sơ đồ sau:
FeS2  SO2  SO3  H2SO4
a) Viết phương trình phản ứng và ghi rõ điều kiện.
b) Tính lượng axit 98% điều chế được từ 1 tấn quặng chứa 60% FeS2.
Biết hiệu suất của quá trình là 80%.
Câu 2 Điều chế HNO3 trong công nghiệp theo sơ đồ:
NH3  NO  NO2  HNO3
a) Viết phương trình phản ứng và ghi rõ điều kiện.
b) Tính thể tích NH3 (ở đktc) chứa 15% tạp chất không cháy cần thiết để thu
được 10 kg HNO3 31,5%. Biết hiệu suất của quá trình là 79,356%.
Câu 3 Người ta điều chế C2H2 từ than và đá vôi theo sơ đồ:

95%
80%
90%
CaCO3 
 CaO 

 CaC2 
 C2H2
Với hiệu suất mỗi phản ứng ghi trên sơ đồ.
5
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()


a) Viết phương trình phản ứng.
b) Tính lượng đá vôi chứa 75% CaCO3 cần điều chế được 2,24 m3 C2H2 (đktc)
theo sơ đồ.
Câu 4 Có 12 lít hỗn hợp hai khí Cl2 và H2 đựng trong bình kín. Chiếu sáng để phản
ứng xảy ra thì thu được một hỗn hợp khí chứa 30% thể tích là khí sản phẩm, lượng
Cl2 còn 20% so với ban đầu ( Các thể tích khí đo ở cùng nhiệt độ và áp suất )
a) Tính % thể tích của hỗn hợp trước và sau phản ứng.
b) Tính hiệu suất phản ứng.
Câu 5 Để điều chế 2 lít NH3 từ N2 và H2 với hiệu suất 25% thì thể tích N2 cần dùng ở
cùng điều kiện là bao nhiêu?
Câu 6 Từ 100 mol NH3 có thể điều chế ra bao nhiêu mol HNO3 theo qui trình công
nghiệp với hiệu suất lấn lượt của các phản ứng 40% , 80% , 90%
Câu 7 Để điều chế ra 57,6 mol HNO3 theo qui trình công nghiệp với hiệu suất lấn
lượt của các phản ứng40% , 80% , 90% thì cần dùng số mol NH3 bao nhiêu?
Câu 8 Hỗn hợp khí X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với He là 3,75. Dẫn X qua Ni nung
nóng, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He là 5. Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là
Câu 9 Cho 31,8g hỗn hợp (X) gồm 2 muối MgCO3 và CaCO3 vào 0,8 lít dung dịch

HCl 1M thu được dung dịch (Z).
a) Hỏi dung dịch (Z) có dư axit không?
b) Lượng CO2 có thể thu được bao nhiêu?
Câu 10 Cho 51,6g hỗn hợp gồm KHSO3 và K2CO3 vào 400g dung dịch HCl 7,3%,khi
xong phản ứng thu được khí (X) có tỉ khối so với khí hiđro bằng 27 và một dung dịch
(A).
a) Hãy chứng minh rằng axit còn dư.
b) Tính C% các chất trong dung dịch (A).
Câu 11 Hoà tan 13,2 gam hỗn hợp A gồm 2 kim loại có cùng hoá trị vào 400 ml dung
dịch HCl 1,5M. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 32,7 gam hỗn hợp muối
khan.
a) Chứng minh hỗn hợp A không tan hết.
b) Tính thể tích hiđro sinh ra.
Câu 12 Hỗn hợp A gồm 2 kim loại Mg và Zn. B là dung dịch H2SO4 có nồng độ mol
là x mol/l.
- Trường hợp 1: Cho 24,3g (A) vào 2 lít (B) sinh ra 8,96 lít khí H2.
- Trường hợp 2: Cho 24,3g (A) vào 3 lít (B) sinh ra 11,2 lít khí H2.
(Các thể tích khí đều đo ở đktc).
a. Hãy chứng minh trong trường hợp 1 thì hỗn hợp kim loại chưa tan hết, trong
trường hợp 2 axit còn dư.
b. Tính nồng độ x mol/l của dung dịch (B) và % khối lượng mỗi kim loại trong
(A)

6
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ()