Mở đầu trang 28

Đề bài: Bằng cách nào có thể tính được lượng chất tham gia và lượng chất sản phẩm trong quá trình sản xuất?

Lời giải:

Để tính được lượng chất tham gia và lượng chất sản phẩm, ta thực hiện các bước:

• Bước 1: Viết và cân bằng phương trình hoá học của phản ứng.
• Bước 2: Tính số mol của chất đã biết (từ khối lượng hoặc thể tích).
• Bước 3: Dựa vào tỉ lệ số mol giữa các chất trong phương trình hoá học để tính số mol của chất cần tìm.
• Bước 4: Từ số mol vừa tìm, chuyển về khối lượng ($m = n \times M$) hoặc thể tích chất khí ($V = 24,79 \times n$ ở $25^\circ\text{C}$ và 1 bar).

I. Tính lượng chất trong phương trình hoá học

Câu hỏi 1 trang 29 mục I

Đề bài: Tính thể tích khí hydrogen thu được trong ví dụ trên ở $25^\circ\text{C}$, 1 bar.

(Ví dụ trên: hoà tan hết 0,65 gam Zn trong dung dịch HCl, phản ứng: $\text{Zn} + 2\text{HCl} \longrightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2$.)

Lời giải:

Số mol Zn đã phản ứng:

$$n_{\text{Zn}} = \dfrac{m_{\text{Zn}}}{M_{\text{Zn}}} = \dfrac{0,65}{65} = 0,01 \text{ (mol)}$$

Theo phương trình hoá học: 1 mol Zn phản ứng tạo ra 1 mol $\text{H}_2$.

Vậy 0,01 mol Zn $\longrightarrow$ 0,01 mol $\text{H}_2$.

Thể tích khí $\text{H}_2$ thu được ở $25^\circ\text{C}$, 1 bar:

$$V_{\text{H}_2} = 24,79 \times n_{\text{H}_2} = 24,79 \times 0,01 = 0,2479 \text{ (L)}$$

→ Vậy thể tích khí $\text{H}_2$ thu được là 0,2479 lít.

Câu hỏi 2 trang 29 mục I

Đề bài: Khi cho Mg tác dụng với dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$ loãng thì xảy ra phản ứng hoá học như sau:

$$\text{Mg} + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{MgSO}_4 + \text{H}_2$$

Sau phản ứng thu được 0,02 mol $\text{MgSO}_4$. Tính thể tích khí $\text{H}_2$ thu được ở $25^\circ\text{C}$, 1 bar.

Lời giải:

Theo phương trình hoá học: 1 mol $\text{MgSO}_4$ tạo thành thì có 1 mol $\text{H}_2$ sinh ra.

Vậy 0,02 mol $\text{MgSO}_4$ $\longrightarrow$ 0,02 mol $\text{H}_2$.

Thể tích khí $\text{H}_2$ thu được ở $25^\circ\text{C}$, 1 bar:

$$V_{\text{H}_2} = 24,79 \times 0,02 = 0,4958 \text{ (L)}$$

→ Vậy thể tích khí $\text{H}_2$ thu được là 0,4958 lít.

II. Hiệu suất phản ứng

Câu hỏi trang 29 mục II

Đề bài: Khi nung nóng $\text{KClO}_3$ xảy ra phản ứng hoá học sau (phản ứng nhiệt phân):

$$2\text{KClO}_3 \xrightarrow{t^\circ} 2\text{KCl} + 3\text{O}_2$$

Biết rằng hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100%.

• Khi nhiệt phân 1 mol $\text{KClO}_3$ thì thu được số mol $\text{O}_2$ lớn hơn / nhỏ hơn / bằng 1,5 mol?
• Để thu được 0,3 mol $\text{O}_2$ thì cần số mol $\text{KClO}_3$ lớn hơn / nhỏ hơn / bằng 0,2 mol?

Lời giải:

Theo phương trình hoá học: 2 mol $\text{KClO}_3$ tạo ra 3 mol $\text{O}_2$.

Ý 1: Khi nhiệt phân 1 mol $\text{KClO}_3$:

• Theo lí thuyết (H = 100%): thu được $\dfrac{1 \times 3}{2} = 1,5$ mol $\text{O}_2$.
• Vì hiệu suất nhỏ hơn 100% nên lượng $\text{O}_2$ thực tế sẽ ít hơn so với lí thuyết.

→ Số mol $\text{O}_2$ thu được nhỏ hơn 1,5 mol.

Ý 2: Để thu được 0,3 mol $\text{O}_2$:

• Theo lí thuyết (H = 100%): cần $\dfrac{0,3 \times 2}{3} = 0,2$ mol $\text{KClO}_3$.
• Vì hiệu suất nhỏ hơn 100% nên trên thực tế cần dùng nhiều $\text{KClO}_3$ hơn mới thu được đủ 0,3 mol $\text{O}_2$.

→ Số mol $\text{KClO}_3$ cần dùng lớn hơn 0,2 mol.

Câu hỏi trang 30 mục II

Đề bài: Nung 10 gam calcium carbonate (thành phần chính của đá vôi), thu được khí carbon dioxide và m gam vôi sống. Giả thiết hiệu suất phản ứng là 80%, xác định m.

Lời giải:

Bước 1: Viết phương trình hoá học.

$$\text{CaCO}_3 \xrightarrow{t^\circ} \text{CaO} + \text{CO}_2$$

Bước 2: Tính số mol $\text{CaCO}_3$ ban đầu. Khối lượng mol $M_{\text{CaCO}_3} = 40 + 12 + 16 \times 3 = 100$ g/mol.

$$n_{\text{CaCO}_3} = \dfrac{m}{M} = \dfrac{10}{100} = 0,1 \text{ (mol)}$$

Bước 3: Tính khối lượng CaO theo lí thuyết.

Theo phương trình: 1 mol $\text{CaCO}_3$ tạo ra 1 mol CaO. Vậy 0,1 mol $\text{CaCO}_3$ $\longrightarrow$ 0,1 mol CaO.

Khối lượng mol $M_{\text{CaO}} = 40 + 16 = 56$ g/mol.

Khối lượng CaO theo lí thuyết:

$$m_{\text{lt}} = n \times M = 0,1 \times 56 = 5,6 \text{ (g)}$$

Bước 4: Tính khối lượng CaO thực tế (m) theo hiệu suất 80%.

Từ công thức $H = \dfrac{m’}{m} \cdot 100\%$ suy ra:

$$m = \dfrac{m_{\text{lt}} \times H}{100} = \dfrac{5,6 \times 80}{100} = 4,48 \text{ (g)}$$

→ Vậy khối lượng vôi sống thu được là m = 4,48 gam.

Em có thể

Đánh giá phản ứng hoá học xảy ra hoàn toàn hay không hoàn toàn

Đề bài: Đánh giá được phản ứng hoá học xảy ra hoàn toàn hay không hoàn toàn.

Lời giải:

Dựa vào hiệu suất phản ứng (H), ta có thể đánh giá phản ứng hoá học xảy ra hoàn toàn hay không hoàn toàn:

• Phản ứng xảy ra hoàn toàn: khi hiệu suất H = 100%. Lúc đó, lượng chất sản phẩm thực tế thu được bằng lượng tính theo lí thuyết, và ít nhất một chất tham gia đã phản ứng hết.
• Phản ứng xảy ra không hoàn toàn: khi hiệu suất H < 100%. Lúc đó, lượng sản phẩm thực tế thu được nhỏ hơn lượng tính theo lí thuyết (do một phần chất tham gia chưa phản ứng).

Cách đánh giá trên thực tế:

• Tính lượng sản phẩm theo lí thuyết dựa vào phương trình hoá học.
• So sánh với lượng sản phẩm thực tế thu được:
  • Nếu bằng nhau → phản ứng xảy ra hoàn toàn.
  • Nếu thực tế nhỏ hơn lí thuyết → phản ứng xảy ra không hoàn toàn.

Ví dụ: Ở bài tập nung 10 gam $\text{CaCO}_3$ ở trên, nếu thu được đúng 5,6 gam CaO → phản ứng hoàn toàn (H = 100%). Nếu chỉ thu được 4,48 gam CaO → phản ứng không hoàn toàn (H = 80%).

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu