SKKN xây dựng phương pháp giải và hệ thống bài toán hiệu suất trong chương trình hóa học phổ thông tại trường THPT cẩm thủy 1
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (217.85 KB, 27 trang )
Mục lục
I – PHẦN MỞ ĐẦU
1/ Lí do chọn đề tài …………………………………………..
2/ Mục đích nghiên cứu của đề tài………………………………
3/ Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ………………...
4/ Phương pháp nghiên cứu ……………………………………..
II – PHẦN NỘI DUNG CỦA SKKN
1/ Cơ sở lí luận của đề tài ……………………………………….
2/ Thực trạng của đề tài trước khi áp dụng ……………………..
3/ Giải quyết vấn đề
3.1. Cơ sở lý thuyết của đề tài………………………………
3.2. hệ thống bài toán hiệu suất ở lớp 10…………………...
3.3 Hệ thống bài toán hiệu suất ở lớp 11…………. ………
3.3.1. Bài toán về độ điện ly α…….………..…………..
3.3. 2. Bài toán hiệu suất trong phản ứng tổng hợp
amoniac. ………………………………………………………..
3.3. 3. Bài toán hiệu suất trong phản ứng của hiđrocacbon.
3.3. 4. Bài toán hiệu suất liên quan đến ancol, phenol và
anđehit. ………………………………………………………..
3.4. Hệ thống bài toán hiệu suất ở lớp 12.............................
3.4.1. Bài toán hiệu suất trong phản ứng este hóa..............
3.4.2. Bài toán hiệu suất thuộc chương cacbohiđrat. .........
3.4.3. Bài toán hiệu suất trong phản ứng nhiệt nhôm ........
3.5 Bài tập tự luyện.................................................................
4/ Hiệu quả của đề tài...................................................................
III- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ………………………………
Trang 1
Trang 1
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 3
Trang 3
Trang 5
Trang 7
Trang 7
Trang 8
Trang 9
Trang 11
Trang 13
Trang 13
Trang 14
Trang 17
Trang 19
Trang 20
Trang 21
2
PHẦN I - MỞ ĐẦU
1/ Lí do chọn đề tài
Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, bên cạnh việc cung cấp cho học
sinh những kiến thức cơ bản của môn học, người dạy còn phải định hướng rèn
luyện những kĩ năng cho học sinh như kĩ năng tư duy, kĩ năng tính toán, kĩ năng
quan sát hiện tượng… đồng thời dạy học cần gắn liền với thực tế sản xuất kinh
doanh tại địa phương để học sinh dễ ghi nhớ kiến thức, và có cách nhìn trực
quan hơn về kiến thức môn học.
Trong các đề thi đại học, thi THPT quốc gia trong những năm qua luôn có
những câu hỏi gắn với thực tế sản xuất, những bài toán liên quan đến hiệu suất
như: bài toán hiệu suất lên men rượu, bài toán hiệu suất của phản ứng nhiệt
nhôm, bài toán hiệu suất của phản ứng este, bài toán hiệu suất trong tổng hợp
amoniac (NH3) …các bài toán hiệu suất học sinh đã bắt đầu làm quen từ lớp 8
và trong suốt quá trinh học ở THPT, tuy nhiên thực tế cho thấy bài toán hiệu suất
tuy không phải là bài tập khó, nhưng luôn gây ra những sự rắc rối, nói đến bài
toán hiệu suất học sinh vẫn rất lúng túng trong việc giải bài tập, nhiều học sinh
cứ thấy bài toán hiệu suất là sợ và bỏ qua không quan tâm đến loại bài toán này,
đặc biết đối với các trường thuộc khu vực miền núi, chất lượng giáo dục còn
thấp thì việc giáo viên định hướng cho học sinh giải bài toán hiệu suất còn gặp
nhiều khó khăn.
Trong quá trình công tác giảng dạy và ôn tập cho học sinh Tôi nhận thấy
cần thiết phải xây dựng chuyên đề về loại bài toán hiệu suất phù hợp với học
sinh để giúp các em hiểu rõ bản chất về hiệu suất, có cách nhìn bài toán hiệu
suất đơn giản hơn, đạt hiệu quả cao trong quá trình dạy và học.
Từ thực tiễn dạy học trên tôi đã mạnh dạn xây dựng kế hoạch, nghiên cứu
và viết nội dung sáng kiến kinh nghiệm với tên đề tài: Xây dựng phương pháp
giải và hệ thống bài toán về hiệu suất trong chương trình hoá học phổ thông,
tại trường THPT Cẩm Thủy 1
Qua đề tài này Tôi đã xây dựng cách tính hiệu suất đơn giản hơn, nhanh
hơn, hiệu quả, đặc biệt là giúp học sinh không còn sợ và không nhẫm lẫn khi
làm bài toán hiệu suất, đồng thời xây dựng hệ thống bài tập về hiệu suất từ
chương trình lớp 10 đến lớp 12.
2/ Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Đề tài tập trung nghiên cứu phương pháp giải các bài toán về hiệu suất
và xây dựng hệ thống bài toán hiệu suất từ lớp 10 đến lớp 12 trong chương trình
bộ môn hóa học THPT giúp học sinh hiểu rõ hơn, sâu hơn về hiệu suất phản ứng
để nâng cao chất lượng dạy và học.
3/ Đối tượng và phạm vi của đề tài
- Đối tượng nghiên cứu: là học sinh khối 10, 11 và 12, cụ thể là học sinh
đang theo học chương trình nâng cao định hướng ôn thi đại học và thi học sinh
giỏi tại trường THPT Cẩm Thủy 1.
1
- Phạm vi của đề tài: Đề tài tập trung nghiên cứu phương pháp giải bài
toán hiệu suất và xây dựng hệ thống bài tập hiệu suất trong chương trình hóa
học THPT phù hợp với đối tượng học sinh tại trường THPT Cẩm Thủy 1.
4/ Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp quan sát: Quan sát thực tiễn dạy và học tại trường THPT
Cẩm Thủy 1 trong những năm học vừa qua, chất lượng ôn thi đại học, thi THPT
quốc gia và bồi dưỡng học sinh giỏi.
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: nghiên cứu sách báo, giáo trình có liên
qua đến ôn thi THPT quốc gia và bồi dưỡng học sinh giỏi.
- Tổng hợp kiến thức, xây dựng phương pháp giải và xây dựng hệ thống
bài toán về hiệu suất.
- Phương pháp tổng kết thực tiễn, xử lí số liệu.
2
PHẦN II – NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH
NGHIỆM 1. Cơ sở lí luận của đề tài
- Hiệu suất là bài toán phổ biến trong bộ môn hóa học, gắn liền với các quá trình
sản xuất, dạng bài toán này có mặt từ chương trình hóa học 10 đến lớp 12
- Hiệu suất là tỉ lệ giữa lượng chất lý thuyết và lượng chất thực tế, hay hiểu một
cách đơn giản là phần trăm của chất phản ứng so với chất ban đầu.
- Biểu thức tính hiệu suất: H =
x .100%
x
0
Trong đó x là lượng chất phản ứng (có thể là số mol, thể tích hay khối lượng…)
xo là lượng chất ban đầu (có thể là số mol, thể tích hay khối lượng…)
- Cơ sở để giải loại bài toán này là: Học sinh cần hiểu được thế nào là hiệu suất,
hiệu suất thuận, hiệu suất nghịch, biết xác định hiệu suất cần tính theo chất nào
(trong phản ứng có nhiều chất), bài toán có nhiều hiệu suất…
- Yêu cầu học sinh cần nắm vững được kiến thức của các dơn vị kiến thức.
2. Thực trạng của đề tài trước khi áp dụng
- Bài tập về hiệu suất thường có trong đề thi đại học, thi THPT quốc gia.
- Các đề tài về bài toán hiệu suất thường được lồng ghép vào các đơn vị kiến
thức, chưa được tách riêng thành một hệ thống bài tập, học sinh khó tiếp cận.
- Học sinh còn lúng túng, chưa định hình ra phương pháp giải như thế nào
cho 1 bài hiệu suất, còn nhầm lẫn giữa khái niệm lượng chất lý thuyết với lượng
chất thực tế, nhầm lẫn giữa bài toán hiệu suất thuận và với hiệu suất nghịch
trong tính toán, hay hiệu suất tính toán theo lượng chất nào cho phản ứng có
nhiều chất tham gia, bài toán có nhiều hiệu suất.
- Chất lượng giáo dục bộ môn tại trường THPT Cẩm Thủy 1 chưa cao
- Do đó để giúp học sinh hiểu rõ và định hình được phương pháp giải hiệu
suất trong quá trình học môn hóa học ở trường THPT Cẩm Thủy 1 đạt được hiệu
quả cao hơn, đáp ứng được yêu cầu đổi mới phương pháp dạy và học, tôi đã xây
dụng đề tài này để khác phục một số thực trạng trên.
3. Giải quyết vấn đề
3.1 Cơ sở lý thuyết của đề tài
3.1.1. Khái niệm và biểu thức về hiệu suất
- Hiệu suất là tỉ lệ phần trăm giũa lượng chất thực tế và lượng chất lý
thuyết hay hiệu suất là phần trăm của lượng chất tham gia phản ứng (x) so với
lượng chất ban đầu (xo).
- Biểu thức tính hiệu suất: H =
x .100%
x0
3.1.2. Hiệu suất trong các phản ứng
3.1.2.1. Phản ứng có một chất tham gia phản
ứng aA ------> bB + cC
Ban đầu: x1
Phản ứng: x
x
H = 100%
x1
3
- Dựa vào các dữ kiện của bài toán để tính ra giá trị của x
3.1.2.2. Phản ứng có nhiều chất tham gia phản
ứng aA + bB ------> cB + dC
Ban đầu: x1
x2
Phản ứng: x
y
- Cần so sánh tỉ lệ mol giữa A và B để xác định xem hiệu suất tính theo A hoặc
B (hoặc nếu đã biết hiệu suất trước thì việc so sánh để xác định hiệu suất đó là
phần trăm của A hay là B đã phản ứng)
+ Nếu x1 < x2 => H = %A phản ứng = x 100%
a
b
+ Nếu x1 > x2
b
a
=> H = %B phản ứng
x1
y
100%
=
x2
- Dựa vào các dữ kiện của bài toán để tính ra giá trị của x, y
3.1.3. Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch
3.1.3.1. Bài toán hiệu suất thuận.
Bài tổng quát: Cho m gam chất A phản ứng tạo ra chất B với hiệu suất H%.
Tính lượng chất B.
Định hướng giải:
Sơ đồ phản ứng:
Theo pt:
aA ----------> bB
a.MA
b.MB
Bài cho:
mA gam
mB
H%
=> mB = m A .b.M B . H
a.M A
100
Lưu ý: Đây là bài toán thuận tức là cho lượng chất ban đầu và yêu cầu tính
H
lượng chất sau phản ứng nên khi nhân phần hiệu suất phải nhân với 100
3.1.3.2. Bài toán hiệu suất nghịch.
Bài tổng quát: Cho chất A phản ứng tạo ra m gam chất B với hiệu suất H%.
Tính lượng chất A.
ĐỊnh hướng giải:
Sơ đồ phản ứng:
Theo pt:
aA ----------> bB
a.MA
b.MB
Bài cho:
mA gam
mB
H%
mB .a.M A 100
=> mA = b.M B . H
Lưu ý: Đây là bài toán nghịch tức là cho lượng chất sau phản ứng và yêu cầu
100
tính lượng chất ban đầu nên khi nhân phần hiệu suất phải nhân với
H
3.1.4. Bài toán có nhiều hiệu suất.
Bài tổng quát: Cho quá trình sản suất từ m gam A đến X theo sơ đồ phản ứng
sau:
A H% B H% C H% X
Tính khối lượng của X tạo thành theo các hiệu suất H1, H2, H3
1
2
3
4
Định hướng giải:
aABC
H1 %
theo PT:
Bài cho:
H2 %
aMA
bX
b.MX
mX
H3 %
-------------------->
m gam
H1 %,H2 %,H3 %
=> mX = m.b.M X H 1 H2 H3
a.M A 100 100 100
3.2. Hệ thống bài toán hiệu suất ở lớp 10
Câu 1: Nung hỗn hợp X gồm Fe và S trong điều kiện không có không khí, sau
phản ứng thu được chất rắn A. Hòa tan A vào dung dịch H2SO4 loãng, dư, thu
được 6,72 lít hỗn hợp khí Y (có khối lượng 3,8 gam) và chất rắn không tan B.
Đốt cháy hoàn toàn B rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ vào dung dịch Ca(OH)2 dư
thu được 30 gam kết tủa. Hiệu suất của phản ứng Fe và S là
A. 40%.
B. 33,33%.
Giải:
Phản ứng: Fe +
S FeS
Rắn Y gồm FeS, Fe dư, S dư
FeS + 2HCl FeCl2 + H2S
Fe + 2HCl FeCl2 + H2
n
n
Y gồm H2S và H2 2 n
H2
H
2
0, 3
34 n3,8
H2S
H S
2
n
n
H2
2
C. 66,67%.
D. 60%
0, 2mol
0,1mol
H S
Chất rắn B là S: S + O2 SO2
SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O
=> nS dư = nCaSO3 = 0,25 mol
=> ban đầu nS = 0,25 + 0,1 = 0,35 mol
nFe = 0,3 mol
Vậy hiệu suất phản ứng tính the Fe
0,1 .100 33, 33%
nFe pư = nH2S = 0,1 mol => H = 0,3
Câu 2: (ĐH khối B – 2014) Nung nóng hỗn hợp bột X gồm a mol Fe và b mol
S trong khí trơ, hiệu suất phản ứng bằng 50%, thu được hỗn hợp rắn Y. Cho Y
vào dung dịch HCl dư, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp
khí Z có tỉ khối so với H2 bằng 5. Tỉ lệ a : b bằng
A.2:1.
B.1:1.
C.3:1.
D.3:2.
Giải:
Theo bài ra 2 khí là H2S và H2 (MZ = 10)
n
1mol
H2S
34
8
=> nH S 1 => H S
3
10
n
nH
3mol
H2
H2
2
24
Phản ứng: Fe +
S FeS
Rắn Y gồm FeS, Fe dư, S dư
FeS + 2HCl FeCl2 + H2S
Fe + 2HCl FeCl2 + H2
nFe dư = nH2 = 3 mol
2
2
2
5
nFe pư = nS pư = nFeS = nH2S = 1 mol
=> nFe ban đầu = a mol = 3 + 1 = 4 mol
=> hiệu suất (H = 50%) tính theo S => nS ban đầu = b = 2 mol
=> a : b = 4 : 2 = 2 : 1
Câu 3: Nung 43,85 gam KMnO4 và KClO3 thu được 37,45 gam hỗn hợp chất
rắn Y gồm KCl, K2MnO4, KMnO4, MnO2. Hỗn hợp chất rắn Y tác dụng vừa
đủ với 1,4 mol HCl đặc, đun nóng. % Khối lượng KMnO4 tham gia phản ứng nhiệt phân
là
A. 50%.
Giải:
Sơ đồ phản ứng
KMnO4 : xmol
KClO3 : ymol
B. 25%.
t
C. 35%.
D. 40%.
o
Y O2
Y + HCl KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
=> 158x + 122,5y = 43,85 (1)
BTKL: ta có: nO2 =
43,85 37, 45
= 0,2 mol 32
BT H: ta có nH2O = ½ nHCl = 0,7 mol
BT oxi: ta có 4x + 3y = 0,2.2 + 0,7 (2)
Từ 1,2 => x = 0,2 mol, y = 0,1 mol
Theo bài ra KClO3 nhiệt phân hoàn toàn
2KClO3 to
2KCl + 3O2
0,1 mol ----->
0,15 mol
2KMnO 4
K2MnO 4 + MnO 2 + O2
t
Phản ứng: a mol
o
------->
0,5a mol
=> 0,5a + 0,15 = 0,2 => a = 0,1 mol
0,1 .100
50%
Vậy %KMnO4 nhiệt phân là = 0,2
Câu 4: Trong 1 bình kín chứa 0,3 mol SO2 và 0,2 mol O2 cùng một ít bột xúc tác
V2O5. Nung nóng bình 1 thời gian thu được hỗn hợp khí A. Dẫn toàn bộ khí A
sục vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 68,3 gam kết tủa. Tính hiệu suất của
phản ứng giữa SO2 và O2.
Giải:
Ban đầu
2SO2 + O22SO3
0,3 mol
0,2 mol
Vậy hiệu suất tính theo SO2
Phản ứng
x mol
x mol
Sau phản ứng khí A gồm SO2 (0,3 – x mol) , SO3 x mol, O2
SO2 + Ba(OH)2 BaSO3 + H2O
SO3 + Ba(OH)2 BaSO4 + H2O
Kết tủa:
217(0,3-x) + 233x = 68,3
x = 0,2 mol
6
0, 2 .100
H = %SO2 pư = 0,3
= 66,67%
3.3. Hệ thống bài toán hiệu suất ở lớp 11
3.3.1. Bài toán về độ điện ly
Câu 1: Ở 25OC độ điện li của dung dịch CH 3COOH 0,043M là 2,0%. Tính
PH của dung dịch.
Giải:
CH3COOH
CH3 COO- + H+
độ điện li
=2,0% => CH3COOH phân li = 0,043.0,02 = 8,6.104M
=> [H+] = 8,6.10-4M => PH = 3,065
Câu 2: (ĐH khối A – 2007) Dung dịch HCl và dung dịch CH3 COOH có cùng
nồng độ mol/l, pH của hai dung dịch tương ứng là x và y. Quan hệ giữa x và y là
(giả thiết, cứ 100 phân tử CH3COOH thì có 1 phân tử điện li)
A. y = x + 2.
B. y = x - 2.
C. y = 2x.
D. y = 100x.
Giải:
Giả sử : CM HCl = CM CH3COOH = aM
HCl H+ + Cl[H+] = a M => x = PH = - loga
CH3COOH
CH3COO- + H+
cứ 100 phân tử CH 3COOH thì có 1 phân tử điện li => độ điện li = 0,01 hay
1% => [H+] = 0,01a M => y= PH = - log (0,01a) => y = -2 – loga
Vậy y = - 2 + x hay y = x - 2
Câu 3 (Đề thi HSG casio Thanh Hóa năm 2012)
Ở nhiệt độ xác định và dưới áp suất hệ 1,0 atm độ phân li của N2O4 thành
NO2 là 11%.
a. Tính hằng số cân bằng Kp của phản ứng này (theo atm và theo Pa)
b. Độ phân li sẽ thay đổi thế nào khi áp suất chung của hệ giảm từ 1,0 atm
xuống 0,8 atm? Từ đó cho biết ảnh hưởng của áp suất tới cân bằng của hệ?
Giải
a. Xét cân bằng: N2O4 (k)
2NO2 (k) ; Kp
Ban đầu
1 mol
0 mol
Phản ứng
α mol
2α mol
Cân bằng
(1- α) mol
2α mol
Tổng số mol hệ lúc cân bằng= 1-α + 2α = 1 + α (mol)
n
Ta có: PN2O4 =
2 4
n
hecanbang
.P =
2
4
P O
N
2
2
NO
1 .P ;
PNO2
Hằng số cân bằng Kp =
n
1
NO
1
2
PNO2 =
2
n
hecanbang
.P
1
.P
(P là áp suất hệ)
2
.P
(1)
4
Thay số: α = 11% = 0,11 và P = 1,0 atm vào (1) được Kp ≈ 0,049 atm
Theo Pa: Kp= 0,049. 1,013.105 = 4963,7 Pa
b. Từ (1) có: (1-α2). Kp = 4α2.P rút ra độ phân li
7
α=
Kp
Kp
4P
0,049
0,049 4.0,8
=
≈ 0,123 hay bằng 12,3%.
Vậy khi giảm áp suất thì độ phân li tăng tức tăng áp suất cân bằng chuyển
dịch theo chiều nghịch (tạo N2O4) và giảm áp suất cân bằng chuyển dịch theo
chiều thuận (tạo NO2)
3.3.2. Bài toán hiệu suất trong phản ứng tổng hợp amoniac.
có tỉ
Câu 1: (ĐH khối A – 2010)
Hỗn hợp khí X gồm N2 và H2
khối so với He bằng 1,8. Đun nóng X một thời gian trong bình
kín (có bột Fe làm xúc tác), thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so
với He bằng 2. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH 3 là
A. 50%.
B. 40%.
C. 25%.
D. 36%
Giải:
Ta có MX=1,8.4=7,2,MY=2.4=8
Phản ứng : N2 + 3H2
2NH3
n
1
N2 28
5,2
N
7,2
H2
2
=>
20,8
2
n
4
vậy hiệu suất tính theo N2
H2
Ta coi nN2 = 1mol, nH2 = 4 mol
=> nX = 5 mol
BTKL: => mX = mY => 5. 7,2 = 8 nY => nY = 4,5 mol
nNH3 = nX – nY = 5 – 4,5 = 0,5 mol
=> nN2 = ½ nNH3 = 0,25 mol
0, 25
Vậy H = 1 .100% 25%
Câu 2: Hỗn hợp khí chứa 20 lít hỗn hợp N 2 và H2 (tỉ lệ thể tích 1 : 4). Nung hỗn
hợp với xúc tác thích hợp thu được 16 lít hỗn hợp Y. Tính hiệu suất của phản
ứng tổng hợp NH3
A. 40%.
B. 50%.
C. 60%.
D. 70%.
Giải:
Phản ứng : N2 + 3H2
2NH3
Hiệu suất tính theo N2
Bài cho: VN2 : VH2 = 1 : 4 => VN2 = 4 lít, VH2 = 16 lít
Ta có VNH3 = 20 – 16 = 4 lít
=> VN2 pư = ½ V NH3 = 2lit => H = 50%
Câu 3: Hỗn hợp khí gồm 8 mol N 2 và 14 mol H2. Nung hỗn hợp trong bình kín
dung tích không đổi sau phản ứng giữ cho nhiệt độ của bình không đổi như ban đầu. Khi phản ứng đạt trạng
thái cân bằng thì áp suất trong bình bằng 10/11 áp suất lúc ban đầu. Hiệu suất của phản ứng là
Giải:
A. 40%.
B. 32,43%.
C. 21,42%.
D. 25,3%.
Giải:
Phản ứng : N2 + 3H2
2NH3
Ta có: nN2 : nH2 = 8 : 14 = 4 : 7 => vậy hiệu suất tính theo H2
8
Trong cùng đk nhiệt độ, thể tích ta có: n
P => 22
T
n
=> nNH3 = 22 – 20 = 2 mol
P
S
11 => nS = 20 mol
T
n
S
10
S
=> nH2 pư = 3 nNH3 = 3mol => H = 3 .100 =21,42%
14
2
3.3.3. Bài toán hiệu suất trong phản ứng của hiđrocacbon.
Câu 1 : (CĐ– 2009) 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
A. 25%
B. 20%
C. 50%
D. 40%
Phân tích: Với bài toán cộng H2 vào anken ta áp dụng bảo toàn khối lượng hỗn hợp X và Y và áp dụng nH2 pư = nX - nY
Giải:
Ta có MX=3,75.4=15,MY=5.4=20
C2H4 28
13
15
n
H2
2
13
CH
1 => hiệu suất tính theo công thức H = 2 - 2 M X (1)
=>
4
2
n H2
MY
1
Vậy H = 2 – 2.
15
20 = 0,5 => H = 50%
Chú ý: Khi tỉ lệ mol bài cho bằng với tỉ lệ mol trong phản ứng ta được phép áp
dụng công thức tính nhanh hiệu suất (1)
Câu 2 : Hỗn hợp khí X gồm H2 và C3H6 có tỉ khối so với H 2 là 16. Dẫn X qua
Ni nung nóng, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 là 20. Hiệu suất của phản ứng
hiđro hoá là
A. 25%
B. 80%
C. 50%
D. 40%
Giải:
-------> C3H8
Phản ứng: C3H6 + H2
Ta có MX = 16 . 2 = 32, MY = 20 . 2 = 40
n
3
C3H6 42
30
C H
32
=> n H
1 Vậy hiệu suất tính theo H2
H2 2
10
=> H = % H2 phản ứng
3
6
2
Ta coi nC3H6 = 3mol, nH2 = 1 mol
=> nX = 4 mol
BTKL: => mX = mY => 4. 32 = 40 nY => nY = 3,2
mol nH2 pư = nX – nY = 4 – 3,2 = 0,8 mol
0,8
Vậy H = 1 .100% 80%
Câu 3: Hỗn hợp khí X gồm C 4H8 và H2 (tỉ lệ mol 2 : 3), nung hỗn hợp với Ni
sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y, tỉ khối của Y so với H 2 là 14,75. Hiệu
suất của phản ứng cộng H2 là
A. 50%.
B. 45%.
C. 60.
D. 75%
9
Giải:
Phản ứng: C4H8 + H2 -------> C4H10
Ta có MY = 14,75 . 2 = 29,5
n
2
Theo bài ra C4 H8 => Vậy hiệu suất tính theo C4H8, H = % C4H8 phản ứng
n 3
H2
Ta coi nC4H8 = 2 mol, nH2 = 3 mol
=> nX = 5 mol
BTKL: => mX = mY => mC4H8 + mH2 = 29,5
nY 56.2 + 2.3 = 29,5nY => nY = 4 mol
=> nH2 pư = nX – nY = 5 – 4 = 1 mol
=> nC4H8 pư = 1 mol
1
Vậy H = 2 .100%50%
Câu 4: (ĐH khối B – 2009) Người ta điều chế anilin bằng sơ đồ sau
HNO3 đac
BenzenNitrobenzenAnilin
Fe HCl
đac
H2SO4
t
0
Biết hiệu suất giai đoạn tạo thành nitrobenzen đạt 60% và hiệu suất giai đoạn tạo thành anilin đạt 50%.
Khối lượng anilin thu được khi điều chế từ 156 gam benzen là
A. 186,0 gam B. 111,6 gam
C. 55,8 gam
D. 93,0 gam
Giải:
Phân tích đề: Đây là bài toán có nhiều hiệu suất và các hiệu suất đều là hiệu
suất
thuận, nên ta tính theo sơ đồ và tính theo khối lượng
HNO3
đac
Fe HCl
H2SO4
đac
t
BenzenNitrobenzenAnilin
Theo sơ đồ: 78 gam
Bài cho:
0
93 gam
156 gam
m gam
H1 60%,H2 50%
=> manilin = 156.93 60 50 = 55,8 gam
78
. 100 . 100
Câu 5: Cho sơ đồ chuyển hóa: CH4 ----> C2H2 ----> C2H3Cl ----> PVC
Để tổng hợp 250 Kg PVC theo sơ đồ trên thì cần V m 3 khí thiên nhiên (ở đktc).
Giá trị của V (biết CH4 chiếm 80% thể tích khí thiên nhiên và hiệu suất của cả
quá trình là 50%)
A. 358,4.
B. 448,0.
C. 286,7.
D. 224,0.
Giải:
Phân tích: Đây là bài toán có nhiều hiệu suất (đổi %CH4 trong khí thiên nhiên
thành hiệu suất thứ 2) và đều là hiệu suất nghịch
Khi tính toán theo sơ đồ phần CH 4 ta có thể tính theo thể tích, cũng có
thể tính theo số mol hoặc khối lượng và với câu hỏi trắc nghiệm ta nên tính theo
thể tích, theo định hướng sau đây
Theo sơ đồ: 2 CH4 ----> C2H2 ----> C2H3Cl ----> PVC
44,8m3
62,5 Kg
Bài cho:
Vm
3
250 Kg
H1 50%,H2 80%
10
250.44,8 100 100
=> mkhí thiên nhiên =
62,5 . 50 . 80 = 448 m3
Câu 6: Poli(vinyl clorua) (PVC) được tổng hợp từ khí thiên nhiên (metan chiếm
97% khí thiên nhiên) theo sơ đồ chuyển hóa và hiệu suất mỗi giai đoạn như sau:
Metan
Axetilen vinyl cloruaPVC
15%
85%
80%
Muốn tổng hợp 1,0 tấn PVC thì cần bao nhiêu m3 khí thiên nhiên (đktc)?
A. 7245 m3.
B. 7,245 m3.
C. 3622 m3.
D. 6816 m3.
Giải:
2 CH4 ----> C2H2 ----> C2H3Cl ----> PVC
Theo sơ đồ:
44,8m3
62,5 Kg
Bài cho:
Vm
1000 Kg
3
H1 15%,H285%,H3 80%,H4 97%
1000.44,8 100 100 100 100
62,5 . 15 . 85 . 80 . 97 = 7245 m3
=> mkhí thiên nhiên =
3.3.4. Bài toán hiệu suất liên quan đến ancol, phenol và anđehit.
Câu 1: (ĐH khối B – 2008)
Oxi hoá 1,2 gam CH3OH bằng CuO nung
nóng, sau một thời gian thu được hỗn hợp sản phẩm X (gồm HCHO, H2 O và
CH3OH dư). Cho toàn bộ X tác dụng với lượng dư AgNO3 trong dung dịch
NH3,
được 12,96 gam Ag. Hiệu suất của phản ứng oxi hoá CH3OH là D. 76,6%.
A. 80,0%.
B. 65,5%.
C. 70,4%.
Giải:
nCH3OH = 0,0375 mol
2CH3OH + O2 2HCHO + 2H2O
HCHO4Ag
AgNO3 / NH3
nAg = 0,12 mol => nCH3OH pư = 1 nAg = 0,03 mol
4
0, 03
=>H=
.100 = 80%
0, 0375
Câu 2: (Đề thi thử Chuyên Lam Sơn, Thanh Hóa – 2018)
Oxi hoá 12,8 gam CH3OH (có xúc tác) thu được hỗn hợp sản phẩm X. Chia
X thành 2 phần bằng nhau. Phần 1 cho tác dụng với dung dịch AgNO 3/NH3 dư thu
được 64,8 gam Ag. Phần 2 phản ứng vừa đủ với 30 ml dung dịch KOH
2M. Hiệu suất quá trình oxi hoá CH3OH là : C. 30%.
A. 60%.
B. 45%.
Giải:
nCH3OH = 0,4 mol
2CH3OH + O2 2HCHO + 2H2O
CH3OH + O2 HCOOH + 2H2O
Phần 2: HCOOH + KOH HCOOK + H2O
AgNO / NH
4Ag
3
3
AgNO / NH
3
3
=> nHCOOH = nKOH = 0,06 mol
Phần 1: HCHO
HCOOH
2Ag
nAg = 4 nHCHO + 2nHCOOH => nHCHO = 0,12 mol
D. 90%.
=> nCH3OH pư = nHCHO + nHCOOH = 0,12 + 0,06 = 0,18 mol
11
=> % CH3OH oxi hóa =
0,18
0,2 .100
90%
Câu 3: (ĐH khối B – 2012) Oxi hóa 0,08 mol một ancol đơn chức, thu
được hỗn
hợp X gồm một axit cacboxylic, một anđehit, ancol dư và nước. Ngưng tụ toàn bộ X rồi chia làm hai phần bằng
nhau. Phần một cho tác dụng hết với Na dư, thu được 0,504 lít khí H2 (đktc) . Phần hai cho phản ứng tráng
bạc hoàn toàn thu được 9,72 gam Ag. Phần trăm khối lượng ancol bị oxi hoá là
A. 50,00%.
B. 62,50%.
C. 31,25%.
Giải:
Phản ứng: 2RCH2OH + O2 2RCHO + 2H2O (1)
x mol
x mol
x mol
RCH2OH + O2 RCOOH + H2O
(2)
y mol
y mol
y mol
Ancol dư z mol
Phần 1: H2O + Na NaOH + 1/2H2
(3)
RCOOH + Na NaOH + 1/2H2
(4)
RCH2OH + Na RCH2ONa + 1/2H2
(5)
=> ta có x + y + z = 0,08 mol (I)
Mặt khác : RCHO
D. 40,00%.
2Ag (nAg = 2. 0,09 = 0,18 mol)
AgNO3 / NH3
=> 2x = 0,18 mol => Vô lý
Vậy Ancol phải là CH3OH
HCHO AgNO / NH 4Ag
HCOOH AgNO / NH 2Ag
nAg = 4x + 2y => 4x + 2y = 0,18 (II)
nH2 = 0,045 mol => x + 2y + z = 0,09 (III)
Từ (I), (II), (III) => x = 0,04 mol, y = 0,01 mol, z = 0,03 mol
0,05
=> %CH3OH pư =
62,5%
0,08 .100
Câu 4: (ĐH khối B – 2011)
Chia hỗn hợp gồm hai ancol đơn chức X và
Y (trong đó MX
- Đun nóng phần 2 với H2SO4 đặc ở 140oC tạo thành 1,25 gam hỗn hợp ba ete.
Hoá hơi hoàn toàn hỗn hợp ba ete trên, thu được thể tích hơi bằng thể tích của
0,42 gam N2 (trong cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Hiệu suất phản ứng tạo ete
của X, Y lần lượt là
A. 25% và 35%. B. 20% và 40%. C. 40% và 20%. D. 30% và 30%.
Giải:
Phần 1: nCO2 = 0,25 mol, nH2O = 0,35 mol => ancol no, mạch hở
=> nAncol = nH2O – nCO2 = 0,1 mol
Số C trung bình = 2,5 => 2 ancol là C2H5OH và C3H7OH
3
3
3
C 2 H 5 OH : xmol
x y
C3 H 7 OH : ymol
2 x 3y
Pư ete:
2ROH
3
0,1
x
0,35
O
H 2 SO4 ,140 C
0,05mol
y 0,05mol
ROR + H2O
12
nete = nH2O = nN2 = 0,015 mol
BTKl: mAncol pư = 1,25 + 0,015 . 18 = 1,52
gam nAncol pư = 2 nete = 0,03 mol
gọi mol các anol tạo ete là C H OH : amol a b 0, 03
2
a
0, 02mol
b
0, 01mol
5
C3 H 7 OH : bmol
46 x 60 y 1,52
Hiệu suất tạo ete: %C2H5OH = 40%, % C3H7OH = 20%
3.4. Hệ thống bài toán hiệu suất ở lớp 12.
3.4.1. Bài toán hiệu suất trong phản ứng este hóa.
Câu 1: (CĐ khối B – 2007) Đun 12 gam axit axetic với 13,8 gam etanol
(có H2SO4 đặc làm xúc tác) đến khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng, thu
được 11 gam este. Hiệu suất của phản ứng este hoá là
A. 75%.
B. 62,5%.
C. 55%.
D. 50%.
Giải:
nCH3COOH = 0,2 mol, n C2H5OH = 0,3 mol
n Este = 0,125 mol
vậy hiệu suất tính theo axit axetic
Pư: CH3COOH + C2H5OH
CH3COOC2H5 + H2O
nCH3COOH pư = n CH3COOC2H5 = 0,125 mol
0,125
=> H =
0,2 .100 = 62,5%
Câu 2: (ĐH khối A – 2008) Đun nóng 6,0 gam CH3COOH với 6,0 gam
C2H5OH (có H2SO4 làm xúc tác, hiệu suất phản ứng este hoá bằng 50%). Khối
lượng este tạo thành là
A. 6,0 gam.
B. 4,4 gam.
C. 8,8 gam.
D. 5,2 gam.
Giải:
nCH3COOH = 0,1 mol, n C2H5OH = 0,13 mol
vậy hiệu suất tính theo axit axetic
do H = 50% => nCH3COOH pư = 0,05 mol
Pư: CH3COOH + C2H5OH
CH3COOC2H5 + H2O
=> n CH3COOC2H5 = nCH3COOH pư = 0,05 mol
=> m CH3COOC2H5 = 88. 0,05 = 4,4 gam
Đáp án B
Câu 3: (ĐH khối A – 2007) Hỗn hợp X gồm axit HCOOH và axit CH3COOH
(tỉ lệ mol 1:1). Lấy 5,3 gam hỗn hợp X tác dụng với 5,75 gam
C2H5OH (có xúc tác H 2SO4 đặc) thu được m gam hỗn hợp este (hiệu suất của
các phản ứng este hoá đều bằng 80%). Giá trị của m là
A. 8,10.
B. 10,12.
C. 16,20.
D. 6,48
Giải:
Theo bài ra nHCOOH : nCH3COOH = 1:1
1.1 1.15
Gọi công thức chung 2 axit là: RCOOH => R =
8 => nRCOOH = 0,1
2
mol nC2H5OH = 0,125 mol vậy hiệu suất tính theo hỗn hợp axit
=> neste = n RCOOH Pư = 0,1 . 0,8 = = 0,08 mol
13
m RCOOC2H5 = 81. 0,08 = 6,48 gam
Câu 4: (ĐH khối A – 2007) Khi thực hiện phản ứng este hoá 1 mol CH3OOH
và 1 mol C2H5OH, lượng este lớn nhất thu được là 2/3 mol. Để đạt hiệu suất
cực đại là 90% (tính theo axit) khi tiến hành este hoá 1 mol CH3COOH cần số
mol C2H5OH là (biết các phản ứng este hoá thực hiện ở cùng nhiệt độ)
A. 0,456.
B. 2,412.
C. 2,925.
D. 0,342.
Giải:
Pư:
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O
KC
Ban đầu:
1 mol
1 mol
Phản ứng: 2/3 mol 2/3 mol
2/3 mol
2/3 mol
[]
1/3 mol
1/3 mol
2/3 mol
2/3 mol
[CH3COOC2H5 ].[H2O]
=>KC= [CH COOH ].[C H OH ] = 4
Để hiệu suất đạt 90% => nCH3COOH phản ứng = 0,9 mol
Pư:
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O
KC
Ban đầu:
1 mol
x mol
Phản ứng: 0,9 mol 0,9 mol
0,9 mol
0,9 mol
[]
0,1 mol
(x - 0,9) mol 0,9 mol
0,9 mol
2
=> 0,9
= 4 => x = 2,925
3
2
5
0,1( x 0,9)
Câu 5: (ĐH khối A – 2010) Hỗn hợp M gồm ancol no, đơn chức X và
axit cacboxylic đơn chức Y, đều mạch hở và có cùng số nguyên tử C,
tổng số mol của hai chất là 0,5 mol (số mol của Y lớn hơn số mol của X).
Nếu đốt cháy hoàn toàn M thì thu được 33,6 lít khí CO 2 (đktc) và 25,2
gam H 2O. Mặt khác, nếu đun nóng M với H 2SO4 đặc để thực hiện phản
ứng este hoá (hiệu suất là 80%) thì số gam este thu được là
Giải:A. 18,24. B. 34,20. C. 22,80. D. 27,36 nCO2 = 1,5 mol, nH2O =
1,4 mol
=> Số C = 3=> ancol là C3H7OH
Số H = 5,6 => axit Y có số H là 2 hoặc 4 + Nếu Y
là C3H4O2 (CH2=CH-COOH axit acrylic)
C H OH : xmol
x y 0,5
x 0, 2
(Thỏa mãn nY>nX)
3 7
Ta có
C 2 H 3COOH : ymol
8 x 4 y 2,8
y 0,3
+ Nếu Y là C3H2O2 (CH C-COOH)
Ta có
Vậy :
C H OH : xmol
3 7
C 2 HCOOH : ymol
x y 0, 5
x 0,3
8 x 2 y 2,8
y 0, 2
CH2=CH-COOH + C3H7OHCH2=CH-
(nY<nX =>loại)
H2SO4
COOC3H7 + H2O
Ban đầu:
0,2 mol
H = 80%=> pư: 0,16 mol
0,3 mol
0,16 mol
0,16 mol
14
m este = 0,16 . 114 = 18,24 gam
3.4.2. Bài toán hiệu suất thuộc chương cacbohiđrat.
Câu 1: (CĐ– 2009) Lên men hoàn toàn m gam glucozơ thành ancol etylic. Toàn
bộ khí CO2 sinh ra trong quá trình này được hấp thụ hết vào dung dịch Ca(OH)2
(dư) tạo ra 40 gam kết tủa. Nếu hiệu suất của quá trình lên men là 75% thì giá trị của m là
A. 58.
Giải:
B. 60.
---------> 2CO2
C 6H12O6
C. 30.
D. 48
2CaCO3
Ca ( OH )2
Theo sơ đồ: 180 gam ……………………….>
2. 100 gam
Theo bài cho: m gam
40 gam
H 80%
180 100
.
200
75 = 48 gam
Câu 2: Lên men 150 kg tinh bột thành ancol etylic với hiệu suất 80%. Toàn bộ
khí CO2 cho hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu được m gam kết tủa. Giá
=> m =
40.
trị của m là
A. 285,23.
B. 302,5.
C. 291,85.
Giải:
C6H10O5 -----> C6H12O6 -----> 2CO2
D. 275,0
2BaCO3
Ba ( OH )2
Theo sơ đồ:
Theo bài cho:
162 kg ……………………..................…….> 2. 197
150kg
m kg
H 80%
=> m = 150.2.197 80 = 291,85 kg
. 100
162
Câu 3: (ĐH khối A – 2007) Cho m gam tinh bột lên men thành ancol
(rượu) etylic với hiệu suất 81%. Toàn bộ lượng CO 2 sinh ra được hấp thụ hoàn
toàn vào dung dịch Ca(OH) 2, thu được 550 gam kết tủa và dung dịch X. Đun kỹ dung dịch X thu
thêm được 100 gam kết tủa. Giá trị của m là
A. 750.
B. 650.
Giải: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (1)
2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2
Dung dịch X là Ca(HCO3)2
Ca(HCO 3)2
C. 810.
D. 550.
(2)
CaCO3 + CO2 + H2O (3)
t
o
Theo các pư: nCO2 = n(1) + 2n(2) = 5,5 + 1.2 = 7,5 mol
Theo sơ đồ: C6H10O5 -----> C6H12O6 -----> 2CO2
162 gam …..………........> 2 mol
Theo bài cho:
m gam
7,5 mol
H 81%
=> m = 7,5.162 100 = 750 gam
2
. 81
Câu 4: (ĐH khối A – 2009) Lên men m gam glucozơ với hiệu suất
90%, lượng khí CO2 sinh ra hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi trong, thu
được 10 gam kết tủa. Khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm 3,4 gam so với
15
khối lượng dung dịch nước vôi trong ban đầu. Giá trị của m là
A. 20,0.
B. 30,0.
C. 13,5.
Giải:
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (1)
2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 (2)
m dd giảm = mCaCO3 – m CO2
=> mCO2 = 10 – 3,4 = 6,6 gam
C H O -------------------Sơ đồ pư:
> 2CO2
Theo sơ đồ: 180 gam …..………........> 2.44
D. 15,0.
6 12 6
Theo bài cho:
m gam
6,6 gam
H 90%
=> m = 6,6.180 100 = 15 gam
88
. 90
Câu 5: (ĐH khối B – 2008) Khối lượng của tinh bột cần dùng trong quá
trình lên men để tạo thành 5 lít rượu (ancol) etylic 46º là (biết hiệu suất của cả quá trình là 72% và khối lượng
riêng của rượu etylic nguyên chất là 0,8 g/ml)
A. 5,0 kg.
B. 5,4 kg.
C. 6,0 kg.
D. 4,5 kg
46
Giải:
Thể tích ancol etylic: V = 5.
= 2,3 lít
100
=> m C2H5OH = 2,3 . 0,8 = 1,84 kg
Sơ đồ pư:
C6H10O5 ----> C6H12O6 -------> 2C2H5OH
Theo sơ đồ: 162 kg …..………........> 2.46 kg
Theo bài cho:
m kg
1,84 kg
H 72%
=> m = 1,84.162. 100 = 4,5 kg
92
72
Câu 6. (Đề minh họa THPTQG – 2018) Lên mem m gam tinh bột
thành ancol etylic với hiệu suất 81% hấp thụ toàn bộ khí CO2 sinh ra vào dung dịch
chứa 0,05 mol Ba(OH)2 thu được kết tủa và dung dịch X. Cho từ từ dung dịch NaOH
vào X, đến khi kết tủa lớn nhất thì cần 10 ml dung dịch NaOH 1M. Giá trị của m là
A. 6
B. 5,5.
Giải: CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (1)
x
x
(mol)
2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2
2y
y
(mol)
Dung dịch X là Ba(HCO3)2
Ba(HCO 3)2
+
C. 6,5.
D. 7.
(2)
(3)
NaOHBaCO 3 + NaHCO 3 + H2O
o
t
0,01 mol <-----0,01 mol
Theo các pư: => y = 0,01 mol, x = 0,04 mol
=> nCO2 = x + 2y = 0,06 mol
Theo sơ đồ: C6H10O5 -----> C6H12O6 -----> 2CO2
162 gam …..………........> 2 mol
Theo bài cho:
m gam
0,06 mol
H 81%
16
=> m =
0, 06.162 100
.
81
2
= 6 gam
Câu 7: (ĐH khối A – 2008) Từ 16,20 tấn xenlulozơ người ta sản xuất
được m tấn xenlulozơ trinitrat (biết hiệu suất phản ứng tính theo xenlulozơ là
90%). Giá trị của m là
A. 26,73.
B. 33,00.
Giải:
[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3
C. 25,46.
D. 29,70.
[C6H7O2(ONO2)3]n
H 2 SO4 dac
Theo PT:
Theo bài cho:
162 tấn
…..………........>
16,2 tấn
297 tấn
m tấn
H 90%
=> m = 1,62.297 90 = 26,73 tấn
162 . 100
Câu 8: (ĐH khối B – 2008) Thể tích dung dịch HNO3 67,5% (khối lượng
riêng là 1,5 g/ml) cần dùng để tác dụng với xenlulozơ tạo thành 89,1 kg
xenlulozơ trinitrat là (biết lượng HNO3 bị hao hụt là 20 %)
A. 70 lít.
B. 49 lít.
C. 81 lít.
D. 55 lít.
Giải:
Hao hụt 20% => hiệu suất của phản ứng là 80% [C6H7O2(ONO2)3]n
[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3
H 2 SO4 dac
Theo PT:
3. 63 kg ........>
Theo bài cho:
m kg
297 tấn
89,1 kg
H 80%
=> mHNO3 = 89,1.3.63 100 = 70,875 kg
=> mdd HNO3
297 . 80
= 70 .100 = 105 kg => V dd HNO3 = 70 lít
67,5
Câu 9: (ĐH khối B – 2012) Thủy phân hỗn hợp gồm 0,01 mol saccarozơ và
0,02 mol mantozơ trong môi trường axit, với hiệu suất đều là 60% theo mỗi chất,
thu được dung dịch X. Trung hòa dung dịch X, thu được dung dịch Y, sau đó cho
toàn bộ Y tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO 3 trong NH3, thu được m gam
Ag. Giá trị của m là
A. 6,480. B. 9,504. C. 8,208. D. 7,776. Vì hiệu suất là 60% => phản
ứng saccarozơ = 0,01 . 0,6 = 0,006 mol
Phản ứng:
=> phản ứng Mantozơ = 0,02 . 0,6 = 0,012 mol
saccarozơ + H2O2C 6H12O6
4Ag
H
0,006 mol
AgNO3 / NH3
---------->
Mantozơ + H 2O2C 6H12O6
0,024 mol
4Ag
H
0,012 mol
---------->
=> nAg = 0,024 + 0,048 = 0,072 mol
=> mAg = 7,776 gam
3.4.3. Bài toán hiệu suất trong phản ứng nhiệt
nhôm * Phương pháp giải chung
Phản ứng:
2Al + Fe2O3
Al2O3 + 2Fe
- Hiệu suất phản ứng H = %Alphản ứng hoặc = % Fe2O3 phản ứng
AgNO3 / NH3
0,048 mol
t0
17
hỗn hợp X sau phản ứng gồm: Al2O3, Fe, Al dư, Fe2O3 thường được cho
vào + Tác dụng với dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng) tạo khí H2
Fe + 2H+ Fe2+ + H2
(1)
+
3+
2Al + 6H 2Al + 3H2
(2)
=> nH2 = nFe + 3/2nAldư
+ Nếu hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HNO3 thì ta áp dụng bảo toàn electron
+ Nếu hỗn hợp X tác dụng với dung dịch NaOH thì Al và Al2O3 bị phản ứng
2Al dư + 2NaOH + 3H2O 2Na[Al(OH)4] + 3H2
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O 2Na[Al(OH)4]
Câu 1: (ĐH-B- 2010) Trộn 10,8 gam bột nhôm với 34,8g bột Fe 3O4 rồi tiến
hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí. Hòa tan hỗn hợp
rắn sau phản ứng bằng dung dịch H 2SO4 loãng dư thu được 10,752 lít H 2(đktc).
Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm? (giả sử Fe3O4 chỉ bị khử thành Fe)
A. 80%
B. 90%
C. 70%
D. 60%
Hướng dẫn giải:
Theo bài ra ta có nAl = 0,4 mol, n Fe3O4 = 0,15
mol => hiệu suất H = %Fe3O4 phản ứng
Phản ứng:
8Al + 3Fe3O4
4Al2O3 + 9Fe
-
t0
Ban đầu (mol)
Phản ứng
Sau phản ứng
0,4
0,15
8x
3x
(0,4-8x) 0,15 – 3x
3
Theo PT 1,2 ta có nH2 = nFe + 2 nAldư
3
0,48 = 9x + 2 (0,4 – 8x) => x = 0,04 mol
Vậy hiệu suất H = % Fe3O4 =
0,
0,15
04.3
.100
80%
9x
9x
80%
0,
0,15
04.3
.100
Câu 2: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm giữa 6,48 gam Al với 17,6 gam Fe 2O3.
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%
Hướng dẫn giải:
Theo bài ra nAl = 0,24 mol, nFe2O3 = 0,11 mol
=> hiệu suất của phản ứng tính theo tính theo Fe2O3
Phản ứng:
2Al + Fe2O3
2
Al2O3 + 2Fe
D. 70%
(1)
t0
2Al dư + 2NaOH + 6H2O 2Na[Al(OH)4] + 3H2 (2)
nAl pư = 0,24 – 0,04 = 0,2 mol
Theo PT 1 ta có nFe2O3 pư = 1/2 nAl = 0,1 mol
0,1.100% 90, 9%
Hiệu suất phản ứng H = 0,11
18
Câu 3: (CĐ– 2009) Để điều chế được 78 gam Cr từ Cr2O3 (dư) bằng phương pháp
nhiệt nhôm với hiệu suất của phản ứng là 90% thì khối lượng bột nhôm cần dùng tối thiểu là
A. 81,0 gam
B. 40,5 gam
Giải:
2Al + Cr2O3 Al2O3 + 2Cr
C. 45,0 gam
D. 54 gam
phản ứng:
t
Theo PT :
Bài cho:
54 gam
o
............................104 gam
m gam
78 gam
o
H 90%
=> mAl = 78.54 100 = 45 gam
104 . 90
3.5 Bài tập tự luyện
Câu 1: Nung hỗn hợp X gồm Fe và S trong điều kiện không có không khí, sau
phản ứng thu được 32 gam chất rắn A. Hòa tan A vào dung dịch HCl dư thu
được 8,96 lít hỗn hợp khí có tỉ khối so với H 2 là 9 và còn lại 1 phần chất rắn
không tan B. Hiệu suất của phản ứng Fe và S là
A. 70%.
B. 66,67%.
C. 82,33%
D. 90%.
Câu 2: (ĐH khối A – 2008) Trộn 5,6 gam bột sắt với 2,4 gam bột lưu
huỳnh rồi nung nóng (trong điều kiện không có không khí), thu được hỗn hợp rắn M. Cho M tác dụng với lượng
dư dung dịch HCl, giải phóng hỗn hợp khí X và còn lại một phần không tan G. Để đốt cháy hoàn toàn X và G cần
vừa đủ V
lít khí O2 (ở đktc). Giá trị của V là
C. 3,08.
D. 4,48.
A. 2,80.
B. 3,36.
Câu 3: (Đề thi thử chuyên Lam Sơn, Thanh Hóa – 2018) Một hỗn hợp X gồm
H2 và N2. Tiến hành phản ứng tổng hợp NH3 từ hỗn hợp X trong điều kiện thích hợp thì thu
được hỗn hợp Y. Biết phân tử khối trung bình của X và Y lần lượt là
7,2 và 7,826. Tính hiệu suất tổng hợp NH3 ?
D. 20% .
A. 60,6%.
B. 17,39%.
C. 15%.
Câu 4: (ĐH khối A – 2012)
Hỗn hợp khí X gồm C2H4 và H2 có tỉ khối so
với H2 là 7,5. Dẫn X qua Ni nung nóng thu được hỗn hợp khí Y, tỉ khối của Y so
với H2 là 12,5. Hiệu suất của phản ứng hiđro hóa là
D. 50%.
A. 70%.
B. 80%.
C. 60%.
Câu 5: (Đề THPTQG
– 2015) Đun 3,0 gam CH3COOH với C2H5OH dư
(xúc tác H2SO4 đặc), thu được 2,2 gam CH3COOC2H5. Hiệu suất của phản ứng
este hoá tính theo axit là
A. 20,75%.
B. 36,67%.
C. 25,00%.
D. 50,00%
Câu 6: (ĐH khối A – 2012)
Hiđrat hóa 5,2 gam axetilen với xúc tác
HgSO4 trong môi trường axit, đun nóng. Cho toàn bộ các chất hữu cơ sau phản
ứng vào một lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 44,16 gam kết
tủa. Hiệu suất phản ứng hiđrat hóa axetilen là
A. 60%.
B. 80%.
C. 92%.
D. 70%.
Câu 7: (ĐH khối A – 2010) Từ 180 gam glucozơ, bằng phương pháp lên
men rượu, thu được a gam ancol etylic (hiệu suất 80%). Oxi hoá 0,1a
gam ancol etylic bằng phương pháp lên men
19
giấm, thu được hỗn hợp X. Để trung hoà hỗn hợp X cần 720 ml dung
dịch NaOH 0,2M. Hiệu suất quá trình lên men giấm là
A. 20%.
B. 10%.
C. 80%.
D. 90%
.Câu 8: (ĐH khối A – 2011) Xenlulozơ trinitrat được điều chế từ phản
ứng giữa axit nitric với xenlulozơ (hiệu suất phản ứng 60% tính theo xenlulozơ).
Nếu dùng 2 tấn xenlulozơ thì khối lượng xenlulozơ trinitrat điều chế được là
A. 3,67 tấn. B. 2,97 tấn. C. 1,10 tấn. D. 2,20 tấn. Câu 9: (ĐH khối A –
2011) Ancol etylic được điều chế từ tinh bột bằng phương pháp lên men với
hiệu suất toàn bộ quá trình là 90%. Hấp thụ toàn bộ lượng CO2 sinh ra khi lên men m
gam tinh bột vào nước vôi trong, thu được 330 gam kết tủa và dung dịch X. Biết khối lượng X giảm đi so với
khối lượng nước
vôi trong ban đầu là 132 gam. Giá trị của m là
A. 324.
B. 297.
C. 405.
D. 486.
Câu 10: Hỗn hợp X gồm Al và Cr2O3. Nung 21,14 gam X trong điều kiện
không có không khí thu được hỗn hợp Y. Cho Y vào dung dịch NaOH loãng, dư thấy có 11,024 gam chất rắn
không tan và thu được 1,5456 lít khí (đktc). Hiệu suất
của phản ứng nhiệt nhôm là
A. 83%.
B. 87%.
C. 79,1%.
D. 90%.
Câu 11: Hỗn hợp X gồm Al và Fe2O3 có khối lượng mol trung bình cuả hỗn hợp
là M1. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm với hiệu suất H%, sau phản ứng thu được
hỗn hợp Y có khối lượng mol trung bình là M2. Quan hệ giữa M1 và M2 là:
A. M1 > M2.
B. M1 = M2.
C. M2=H.M1.
D. M1
chức là đồng đẳng kế tiếp thành hai phần bằng nhau:
- Phần một tác dụng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3
đun nóng, thu được 108 gam Ag.
- Phần hai tác dụng hoàn toàn với H2 dư (xúc tác Ni, t0), thu được hỗn hợp
X gồm hai ancol Y và Z (MY < MZ). Đun nóng X với H2SO4 đặc ở 1400C, thu
được 4,52 gam hỗn hợp ba ete. Biết hiệu suất phản ứng tạo ete của Y bằng 50%.
Hiệu suất phản ứng tạo ete của Z bằng
A. 60%.
B. 40%.
C. 30%.
D. 50%.
Đáp án:
Câu
1 2 3
4 5 6 7
8 9
10 11 12
Đáp án
B A D B D B D D C B B A
4. Hiệu quả của đề tài
Đề tài đã phân dạng cơ bản đầy đủ và có tính hệ thống cao các dạng bài
toán liên quan về hiệu suất từ chương trình lớp 10 đề lớp 12, và định hướng
phương pháp giải phù hợp, đồng thời đã làm rõ khái niệm về hiệu suất, các quan
niệm về hiệu suất thuận, hiệu suất nghịch, định hướng học sinh biết cách xác
định hiệu suất tính theo chất phản ứng nào
Đề tài cũng đã làm rõ ràng hơn về quan niệm hiệu suất, khắc phục được
những sai lầm mà học sinh thường xuyên mắc phải khi làm bài toán hiệu suất
20
Đề tài này đã được nghiên cứu và vận dụng trong quá trình ôn thi đại học,
ôn thi HSG tại trường THPT Cẩm Thủy 1 trong nhiều năm, thường xuyên được
bổ sung, cập nhật các kiểu dạng bài mới lạ và đạt được kết quả cao trong các kì thi
Kết quả thực nghiệm
Đầu năm lớp 10
Số HS biết làm bài
14,8%
hiệu suất
Số HS không biết
85,2%
làm bài hiệu suất
Sau khi học chuyên đề về hiệu suât
Số HS biết làm và làm
84,0%
tốt bài hiệu suất
Số HS làm chưa tốt
16,0%
Như vậy với kết quả trên cho thấy đề tài giúp cho học sinh hiểu và nắm
được các phương pháp giải bài toán hiệu suất, góp phần nâng cao chất lượng
giáo dục môn hóa học tại trường THPT Cẩm Thủy 1, đồng thời nó cũng là tại
liệu thiết thực để đồng nghiệp và học sinh có thể tự học và bồi dưỡng kiến thức
PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Bài tập về hiệu suất tuy không phải là bài tập quá khó nhưng nó là dạng
phổ biến trong các đề thi đại học trong những năm qua, đây cũng là dạng bài tập
gắn với thực tế sản xuất kinh tế, giúp học sinh hiểu đươc các quá trình sản xuất,
vận dụng để tính toán trong thực tế, tạo thêm hứng thú học tập bộ môn hóa học.
Trong đề tài này tôi đã đưa ra được phương pháp giải cho nhiều dạng bài
toán và đã xây dựng được hệ thống bài tập hiệu suất xuyên suốt từ chương trình
lớp 10 đến hết lớp 12, giúp quá trình dạy và học đạt hiệu quả cao hơn
Trên đây là toàn bộ nội dung của sáng kiến kinh nghiệm của Tôi trong
năm 2018, tuy đề tài đã giải quyết được nhiều vấn đề những vẫn còn hạn chế đó
là mới chỉ áp dụng cho đối tượng học sinh ở trường Cẩm Thủy 1, và trong quá
trình thực hiện không thể tránh được những thiếu sót về nội dung và hình thức
rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các đồng nghiệp và Hội đồng khoa
học ngành giáo dục tỉnh nhà để đề tài được áp dụng rộng rãi hơn.
Xin ch©n thµnh c¶m ¬n!
XÁC NHẬN CỦA
THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ
Thanh Hóa, ngày 20 tháng 5 năm 2018
Tôi xin cam đoan đây là SKNN của mình
viết, không sao chép nội dung của người
khác.
Người viết SKKN
Phạm Đăng Hợp
21
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Sách giáo khoa lớp 11, 12 nâng cao
Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam – Năm 2015
2. Hướng dẫn giải nhanh bài tập hóa học – Tập III
Cao Cự Giác - Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà nội
3. 350 bài tập hóa học chọn lọc và nâng cao lớp 11 (Tập 1,2)
Ngô Ngọc An - Nhà xuất bản giáo dục năm 2008
4. Các đề thi tuyển sinh đại hoc - cao đẳng khối A, B từ năm 2007 đến nay
Bộ giáo dục - đào tạo
5. Các đề thi thử các trường THPT năm 2018, đề thi HSG casio Tỉnh Thanh Hóa
năm 2012 – Mạng internet
6. 1000 bài tập trắc nghiệm trọng tâm và điển hình
Phạm Ngọc Bằng – Ninh Quốc Tình – Nhà xuất bản sư phạm – năm 2010
7. Rèn luyện và phát triển tư duy giải bài toán giểm 8,9,10 (Tập 1,2)
Nguyễn Anh Phong – Lê Kiều Hưng – Nhà xuất bản ĐH quốc gia Hà Nội
– năm 2016
