Máy tính hiệu suất phản ứng H% online (3 chế độ ngược)
Máy tính hiệu suất phản ứng (H%) online theo 3 chiều: tính H% từ lý thuyết & thực tế, tính thực tế từ H% & lý thuyết, tính lý thuyết từ H% & thực tế. Áp dụng cho phản ứng tổng hợp công nghiệp và bài tập hoá học THPT, sinh viên.
Công thức & ví dụ
Định nghĩa hiệu suất:
H% = (m_thực_tế / m_lý_thuyết) × 100
Hoặc theo số mol:
H% = (n_thực_tế / n_lý_thuyết) × 100
Suy ngược:
m_thực = m_lý × H% / 100m_lý = m_thực × 100 / H%
Ví dụ: Cho 11.2 g sắt (n = 0.2 mol) tác dụng với HCl dư. Phản ứng: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2.
Theo lý thuyết: n_H2 = n_Fe = 0.2 mol → V_H2 đktc = 0.2 × 22.4 = 4.48 L
Thực tế thu được 4.032 L H2 đktc. Tính H%?
n_thực = 4.032 / 22.4 = 0.18 mol
H% = 0.18 / 0.2 × 100 = 90%
Vận dụng — tính ngược khối lượng cần dùng:
Muốn điều chế 50g NH3 với H = 25%. Cần bao nhiêu N2?
n_NH3 thực = 50/17 ≈ 2.94 mol → n_NH3 lý thuyết = 2.94 / 0.25 = 11.76 mol
Phương trình: N2 + 3H2 → 2NH3 → n_N2 = 11.76/2 = 5.88 mol = 164.6 g N2
Hướng dẫn sử dụng
- Chọn chế độ:
- Tính H%: cho m_thực_tế + m_lý_thuyết → H%
- Tính m_thực_tế: cho H% + m_lý_thuyết → m_thực
- Tính m_lý_thuyết: cho H% + m_thực_tế → m_lý
- Nhập giá trị theo chế độ chọn.
- Nhấn “Tính”. Kết quả gồm H% và phân tích nguyên nhân hao hụt.
Lưu ý: H% không bao giờ vượt 100% (trừ trường hợp tính sai). Trong công nghiệp, H% thường 60-95%. Phản ứng phòng thí nghiệm 80-95%. Phản ứng tổng hợp hữu cơ phức tạp có thể 30-70%. Hao hụt do: phản ứng không hoàn toàn, sản phẩm phụ, mất mát khi tách.
Câu hỏi thường gặp
Tại sao hiệu suất không bao giờ 100%?
Nhiều nguyên nhân: (1) Phản ứng thuận nghịch chưa đạt cân bằng hoàn toàn. (2) Có phản ứng phụ tạo sản phẩm khác. (3) Mất mát khi tách (lọc, rửa, sấy). (4) Phản ứng tự phân huỷ sản phẩm. Vd Haber tổng hợp NH3: H% công nghiệp ~15-25%, phải tái tuần hoàn nhiều lần.
H% cao có phải luôn tốt?
Không hẳn. Có thể tăng H% bằng cách: dùng dư chất rẻ, tăng nhiệt độ/áp suất, thêm xúc tác. Nhưng chi phí tăng theo. Trong công nghiệp tối ưu = H% × giá trị sản phẩm − chi phí (energy + raw materials). H% 50% với chi phí thấp đôi khi tốt hơn H% 90% chi phí cao.
Khi nào hao hụt sản phẩm nhiều?
Phản ứng thuận nghịch (NH3, ester hoá): mất ~40-70%. Phản ứng có khí thoát ra: dễ thất thoát, mất 5-15%. Lọc sản phẩm: mất 5-10% kẹt trên giấy lọc. Tinh chế kết tinh lại: mất 10-20%. Phản ứng đốt cháy: thường 95-100%.
Cách tính H% khi có nhiều phản ứng nối tiếp?
Nhân các H% riêng. Vd: A → B (H1=80%) → C (H2=60%) → D (H3=70%). H tổng (A→D) = 80% × 60% × 70% = 33.6%. Đây là lý do quá trình tổng hợp hữu cơ nhiều bước có H tổng thấp (10-30%) dù mỗi bước riêng 60-80%.