WebLab STEM

Hóa học · 3. Hóa học định lượng

Phương trình, chất giới hạn và hiệu suất

Liên kết hiện tượng phản ứng với phương trình cân bằng và lượng sản phẩm.

40 phútPhiên bản nội dung: 2.1
Bắt đầu lộ trình tương tácMở thí nghiệm mô phỏng

Câu hỏi dẫn đường

Làm thế nào chuyển một phương trình hạt vi mô thành lượng chất đo được trong phòng thí nghiệm?

Phạm vi chương trình

GDPT 2018 và Cambridge: mol, phương trình hóa học, nồng độ và hiệu suất.

Phạm vi và giới hạn mô hình

Mô hình định lượng giả định chất tinh khiết và phản ứng theo phương trình đã chọn; phản ứng phụ phải được xét riêng.

Mục tiêu học tập

  • Cân bằng phương trình theo bảo toàn nguyên tử.
  • Xác định chất giới hạn từ mol/hệ số.
  • Phân biệt hiệu suất lý thuyết và thực tế.

Kiến thức cần biết trước

  • Nguyên tử, phân tử, mol và khối lượng mol

Kiến thức trọng tâm

Bảo toàn nguyên tử

Chỉ thay hệ số trước công thức, không thay chỉ số dưới của chất.

Chất giới hạn

So sánh n/ν của từng chất; giá trị nhỏ nhất quyết định mức tiến triển phản ứng.

Hiệu suất

Hiệu suất = lượng thực tế / lượng lý thuyết × 100%. Giá trị trên 100% thường báo mẫu ướt hoặc sai số.

Ví dụ mẫu có giải thích

2H₂ + O₂ → 2H₂O: 0,30 mol H₂ cần 0,15 mol O₂ và tạo tối đa 0,30 mol H₂O nếu phản ứng hoàn toàn.

Ngộ nhận cần tránh

  • Hệ số phương trình là tỉ lệ mol, không phải luôn là tỉ lệ khối lượng.
  • Chất giới hạn là chất hết trước theo tỉ lượng, không nhất thiết là chất có khối lượng nhỏ hơn.

Quy trình thí nghiệm mô phỏng: Phản ứng và hóa lượng

  1. Chọn một phản ứng có phương trình đã kiểm chứng trong phòng Hóa.
  2. Ghi lượng ban đầu và đổi tất cả về mol.
  3. Dự đoán chất giới hạn, chạy mô phỏng rồi so sánh hiện tượng và sản phẩm.

An toàn và lưu ý

  • Chỉ trộn hóa chất thật khi có giáo viên và quy trình an toàn được phê duyệt.
  • Hiện tượng không quan sát thấy không đủ để kết luận chắc chắn “không phản ứng”.

Bằng chứng cần thu thập

  • Chuỗi đổi đơn vị–mol–tỉ lệ phương trình–đại lượng cần tìm có ghi đơn vị.
  • Kiểm tra chất giới hạn và số chữ số có nghĩa của kết quả.
Mở thí nghiệm mô phỏng

Kiểm tra đầu vào

1. Khi cân bằng phương trình hóa học, được phép thay đổi gì?

  1. Hệ số trước công thức
  2. Chỉ số dưới trong công thức
  3. Ký hiệu nguyên tố
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Hệ số trước công thức

Thay chỉ số dưới sẽ biến chất này thành chất khác.

2. Đại lượng thích hợp để so sánh chất giới hạn là gì?

  1. n chia cho hệ số phản ứng
  2. Chỉ khối lượng gam
  3. Chỉ thể tích bình
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: n chia cho hệ số phản ứng

Chất có n/ν nhỏ nhất sẽ hết trước theo phương trình.

3. Hiệu suất 120% thường gợi ý điều gì?

  1. Sản phẩm còn ẩm hoặc phép đo có lỗi
  2. Phản ứng tạo vật chất mới
  3. Luôn là kết quả tốt
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Sản phẩm còn ẩm hoặc phép đo có lỗi

Khối lượng biểu kiến cao có thể do dung môi/tạp chất còn lại.

Luyện tập vận dụng

1. 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Có 3 mol H₂ và 2 mol O₂. Chất giới hạn là gì?

  1. H₂
  2. O₂
  3. Không chất nào
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: H₂

n/ν: H₂ = 3/2 = 1,5; O₂ = 2/1 = 2. H₂ giới hạn.

2. Theo dữ kiện trên, tạo tối đa bao nhiêu mol H₂O?

  1. 3 mol
  2. 2 mol
  3. 4 mol
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: 3 mol

H₂ và H₂O có cùng hệ số 2:2 nên 3 mol H₂ tạo 3 mol H₂O.

3. Thu thực tế 2,4 mol trên lý thuyết 3,0 mol. Hiệu suất bằng bao nhiêu?

  1. 80%
  2. 125%
  3. 20%
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: 80%

2,4/3,0 × 100% = 80%.

Nguồn kiểm tra chuyên môn

  1. OpenStax Chemistry 2e — hóa học đại cương đã bình duyệt
  2. IUPAC Gold Book — thuật ngữ hóa học chuẩn
  3. BIPM — Hệ đơn vị quốc tế SI, ấn bản 9

Nội dung được duy trì theo các nguồn trích dẫn bên dưới. Mô phỏng là mô hình học tập và không thay thế quy trình an toàn của phòng thí nghiệm thực.

Đơn vị xuất bản nội dung
WebLab STEM
Phụ trách kỹ thuật
Đức Tiến — Kỹ sư Điều khiển và Tự động hóa