SKKN 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
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
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 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: ²Xây dựng phương pháp giải và hệ thống bài toán về hiệu suất trong chương trình hoá học phổ thông, tại trường THPT Cẩm Thủy 1² 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. - 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. 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 = 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 = 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 H = - 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 H = %A phản ứng = + Nếu > => H = %B phản ứng = - 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: aA ----------> bB Theo pt: a.MA b.MB Bài cho: mA gam mB => mB = Lưu ý: Đây là bài toán thuận tức là cho lượng chất ban đầu và yêu cầu tính lượng chất sau phản ứng nên khi nhân phần hiệu suất phải nhân với 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: aA ----------> bB Theo pt: a.MA b.MB Bài cho: mA gam mB => mA = Lưu ý: Đây là bài toán nghịch tức là cho lượng chất sau phản ứng và yêu cầu tính lượng chất ban đầu nên khi nhân phần hiệu suất phải nhân với 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 B C X Tính khối lượng của X tạo thành theo các hiệu suất H1, H2, H3 Định hướng giải: aA B C bX theo PT: aMA --------------------> b.MX Bài cho: m gam mX => mX = 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%. C. 66,67%. D. 60% Giải: Phản ứng: Fe + S à FeS Rắn Y gồm FeS, Fe dư, S dư FeS + 2HCl à FeCl2 + H2S Fe + 2HCl à FeCl2 + H2 Y gồm H2S và H2 Chất rắn B là S: S + O2 à SO2 SO2 + Ca(OH)2 à CaSO3Ô + 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 nFe pư = nH2S = 0,1 mol => H = 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) H2S 34 8 10 H2 2 24 => => Phản ứng: Fe + S à FeS Rắn Y gồm FeS, Fe dư, S dư FeS + 2HCl à FeCl2 + H2S Fe + 2HCl à FeCl2 + H2 nFe dư = nH2 = 3 mol 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%. B. 25%. C. 35%. D. 40%. Giải: Sơ đồ phản ứng Y + HCl à KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O => 158x + 122,5y = 43,85 (1) BTKL: ta có: nO2 = = 0,2 mol 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 2KCl + 3O2 0,1 mol -----> 0,15 mol 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 Phản ứng: a mol -------> 0,5a mol => 0,5a + 0,15 = 0,2 => a = 0,1 mol Vậy %KMnO4 nhiệt phân là = 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: 2SO2 + O2 2SO3 Ban đầu 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 à BaSO3 + H2O SO3 + Ba(OH)2 à BaSO4 + H2O Kết tủa: 217(0,3-x) + 233x = 68,3 x = 0,2 mol H = %SO2 pư = = 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 CH3COOH 0,043M là 2,0%. Tính PH của dung dịch. Giải: CH3COOH CH3COO- + H+ độ điện li =2,0% => CH3COOH phân li = 0,043.0,02 = 8,6.10-4M => [H+] = 8,6.10-4M => PH = 3,065 Câu 2: (ĐH khối A – 2007) Dung dịch HCl và dung dịch CH3COOH 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 à H+ + Cl- [H+] = a M => x = PH = - loga CH3COOH CH3COO- + H+ cứ 100 phân tử CH3COOH 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) Ta có: PN2O4 = = ; PNO2 = (P là áp suất hệ) Hằng số cân bằng Kp = (1) 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 α ==≈ 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. Câu 1: (ĐH khối A – 2010) Hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 có tỉ 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 NH3 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 N2 28 5,2 7,2 H2 2 20,8 => vậy hiệu suất tính theo N2 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 Vậy H = Câu 2: Hỗn hợp khí chứa 20 lít hỗn hợp N2 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 N2 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 Trong cùng đk nhiệt độ, thể tích ta có: => => nS = 20 mol => nNH3 = 22 – 20 = 2 mol => nH2 pư = nNH3 = 3mol => H = =21,42% 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 H2 2 13 => => hiệu suất tính theo công thức H = 2 - 2 (1) Vậy H = 2 – 2.= 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 H2 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: Phản ứng: C3H6 + H2 -------> C3H8 Ta có MX = 16 . 2 = 32, MY = 20 . 2 = 40 C3H6 42 30 32 H2 2 10 => Vậy hiệu suất tính theo H2 => H = % H2 phản ứng 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 Vậy H = Câu 3: Hỗn hợp khí X gồm C4H8 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 H2 là 14,75. Hiệu suất của phản ứng cộng H2 là A. 50%. B. 45%. C. 60. D. 75% Giải: Phản ứng: C4H8 + H2 -------> C4H10 Ta có MY = 14,75 . 2 = 29,5 Theo bài ra => Vậy hiệu suất tính theo C4H8, H = % C4H8 phản ứng 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 Vậy H = Câu 4: (ĐH khối B – 2009) Người ta điều chế anilin bằng sơ đồ sau 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 Theo sơ đồ: 78 gam 93 gam Bài cho: 156 gam m gam => manilin = = 55,8 gam Câu 5: 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 (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 CH4 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 2 CH4 ----> C2H2 ----> C2H3Cl ----> PVC Theo sơ đồ: 44,8m3 62,5 Kg Bài cho: V m3 250 Kg => mkhí thiên nhiên = = 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 clorua PVC 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: V m3 1000 Kg => mkhí thiên nhiên = = 7245 m3 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, H2O 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 A. 80,0%. B. 65,5%. C. 70,4%. D. 76,6%. Giải: nCH3OH = 0,0375 mol 2CH3OH + O2 à 2HCHO + 2H2O HCHO 4Ag nAg = 0,12 mol => nCH3OH pư = nAg = 0,03 mol => H = = 80% 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 AgNO3/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 : A. 60%. B. 45%. C. 30%. D. 90%. Giải: nCH3OH = 0,4 mol 2CH3OH + O2 à 2HCHO + 2H2O CH3OH + O2 à HCOOH + 2H2O Phần 2: HCOOH + KOH à HCOOK + H2O => nHCOOH = nKOH = 0,06 mol Phần 1: HCHO 4Ag HCOOH 2Ag nAg = 4 nHCHO + 2nHCOOH => nHCHO = 0,12 mol => nCH3OH pư = nHCHO + nHCOOH = 0,12 + 0,06 = 0,18 mol => % CH3OH oxi hóa = 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
Tài liệu đính kèm:
- skkn_xay_dung_phuong_phap_giai_va_he_thong_bai_toan_ve_hieu.doc