Hiệu suất phản ứng: sản xuất ammonium nitrate và ammonium sulfate - Học flashcard

Hiệu suất phản ứng (H%) là gì?

Là tỉ số giữa lượng sản phẩm thực tế thu được và lượng sản phẩm lý thuyết (tính theo phương trình), nhân 100%. H% = (lượng thực tế / lượng lý thuyết) x 100%. Vì H < 100% nên thực tế luôn thu được ít hơn lý thuyết.

Biết lượng sản phẩm cần điều chế và hiệu suất H, tính lượng chất tham gia cần dùng thế nào?

Bước 1: tính lượng chất tham gia theo lý thuyết (H = 100%) từ phương trình. Bước 2: chia cho hiệu suất. m thực tế cần dùng = m lý thuyết / H (H dạng số thập phân) Ví dụ H = 90% thì chia cho 0,9. Lượng cần dùng luôn LỚN HƠN lượng lý thuyết.

Lỗi hay mắc: khi tính khối lượng chất tham gia với hiệu suất H, nhầm giữa nhân và chia?

Chất tham gia (đầu vào) cần dùng: CHIA cho H (tăng lên). Sản phẩm thực tế thu được (đầu ra): NHÂN với H (giảm đi). Kiểm tra nhanh: lượng chất đầu vào thực tế phải lớn hơn lượng lý thuyết.

Phương trình điều chế ammonium nitrate từ HNO₃

NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃ Tỉ lệ mol 1 : 1 : 1. M(NH₄NO₃) = 80 g/mol; M(HNO₃) = 63 g/mol. Tức 80 tấn NH₄NO₃ cần lý thuyết 63 tấn HNO₃.

Phương trình điều chế phân đạm ammonium sulfate (NH₄)₂SO₄

2NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄ Tỉ lệ mol NH₃ : H₂SO₄ : (NH₄)₂SO₄ = 2 : 1 : 1. M((NH₄)₂SO₄) = 132 g/mol; M(H₂SO₄) = 98 g/mol. Tức 132 tấn (NH₄)₂SO₄ cần lý thuyết 98 tấn H₂SO₄.

Khối lượng mol cần nhớ khi giải bài sản xuất phân đạm (NH₄NO₃, HNO₃, (NH₄)₂SO₄, H₂SO₄)?

NH₄NO₃ = 80 HNO₃ = 63 (NH₄)₂SO₄ = 132 H₂SO₄ = 98 (N=14, H=1, O=16, S=32)

Công thức nhanh: khối lượng HNO₃ cần để sản xuất m tấn NH₄NO₃ với hiệu suất H

m(HNO₃) = m(NH₄NO₃) x 63 / 80 / H Áp dụng: 12,00 tấn NH₄NO₃, H = 90% 12 x 63/80 = 9,45 tấn (lý thuyết) 9,45 / 0,9 = 10,5 tấn HNO₃.

Cần 6,40 tấn NH₄NO₃, H = 80%. Khối lượng HNO₃ nguyên chất cần dùng?

n(NH₄NO₃) = 6,4/80 = 0,08 (triệu mol) m HNO₃ lý thuyết = 0,08 x 63 = 5,04 tấn Thực tế: 5,04 / 0,8 = 6,3 tấn.

Cần 10,20 tấn NH₄NO₃, H = 85%. Khối lượng HNO₃ nguyên chất cần dùng?

m lý thuyết = 10,2 x 63/80 = 8,0325 tấn Thực tế: 8,0325 / 0,85 = 9,45 tấn.

Cần 15,20 tấn NH₄NO₃, H = 95%. Khối lượng HNO₃ nguyên chất cần dùng?

m lý thuyết = 15,2 x 63/80 = 11,97 tấn Thực tế: 11,97 / 0,95 = 12,6 tấn.

Công thức nhanh: khối lượng H₂SO₄ cần để sản xuất m tấn (NH₄)₂SO₄ với hiệu suất H

m(H₂SO₄) = m((NH₄)₂SO₄) x 98 / 132 / H Áp dụng: 13,20 tấn, H = 80% 13,2 x 98/132 = 9,8 tấn (lý thuyết) 9,8 / 0,8 = 12,25 tấn H₂SO₄.

Cần 11,88 tấn (NH₄)₂SO₄, H = 90%, NH₃ đủ. Khối lượng H₂SO₄ nguyên chất?

m lý thuyết = 11,88 x 98/132 = 8,82 tấn Thực tế: 8,82 / 0,9 = 9,8 tấn.

Cần 9,90 tấn (NH₄)₂SO₄, H = 75%, NH₃ đủ. Khối lượng H₂SO₄ nguyên chất?

m lý thuyết = 9,9 x 98/132 = 7,35 tấn Thực tế: 7,35 / 0,75 = 9,8 tấn.

Cần 22,44 tấn (NH₄)₂SO₄, H = 85%, NH₃ đủ. Khối lượng H₂SO₄ nguyên chất?

m lý thuyết = 22,44 x 98/132 = 16,66 tấn Thực tế: 16,66 / 0,85 = 19,6 tấn.

Các bước giải chuẩn bài toán hiệu suất sản xuất phân đạm

1. Viết và cân bằng phương trình hóa học. 2. Tính số mol (hoặc khối lượng) sản phẩm cần điều chế. 3. Dựa vào tỉ lệ mol, tính lượng chất tham gia theo lý thuyết. 4. Chia cho hiệu suất để ra lượng thực tế cần dùng. 5. Kiểm tra đơn vị (tấn) và độ hợp lý (kết quả > lý thuyết).

Ý nghĩa của "NH₃ được cung cấp đủ" và "nguyên chất" trong đề

"NH₃ đủ": chỉ cần tính theo chất còn lại (H₂SO₄), không cần xét chất dư/hết. "Nguyên chất": tính theo khối lượng chất tinh khiết, không tính tạp chất hay nước trong dung dịch acid.