Hiệu suất lý thuyết là gì?
Hiệu suất lý thuyết là khối lượng sản phẩm tối đa mà một phản ứng hóa học có thể tạo ra, với giả định chất phản ứng giới hạn chuyển hóa hoàn toàn và không thất thoát sản phẩm nào. Giá trị này được tính từ số mol của chất phản ứng giới hạn, tỉ lệ mol trong phương trình đã cân bằng và khối lượng mol của sản phẩm. Công cụ này dùng được cho mọi phản ứng và không phụ thuộc vào đơn vị (phép tính hóa học mang tính phổ quát).
Cách sử dụng máy tính
Nhập số mol của chất phản ứng giới hạn, hệ số hợp thức của chất đó trong phương trình đã cân bằng, hệ số của sản phẩm bạn muốn tính và khối lượng mol của sản phẩm theo g/mol. Công cụ sẽ nhân số mol với tỉ lệ mol và khối lượng mol để cho ra khối lượng lý thuyết. Nếu bạn nhập thêm khối lượng thực tế thu được trong phòng thí nghiệm, công cụ sẽ tính luôn hiệu suất phần trăm.
Giải thích công thức
Trước hết, số mol sản phẩm được suy ra từ tỉ lệ mol: $$n_{\text{sản phẩm}} = n_{\text{giới hạn}} \times \frac{c_{\text{sản phẩm}}}{c_{\text{chất phản ứng}}}$$ Nhân với khối lượng mol để đổi từ mol sang gam: $$m_{\text{lý thuyết}} = n_{\text{sản phẩm}} \times M_{\text{sản phẩm}}$$ Hiệu suất phần trăm sau đó so sánh kết quả thực tế của bạn với giá trị lý tưởng này: $$\frac{m_{\text{thực tế}}}{m_{\text{lý thuyết}}} \times 100$$
Ví dụ minh họa
Đốt cháy 0,5 mol hydro trong phản ứng 2H2 + O2 → 2H2O, với H2 là chất phản ứng giới hạn (hệ số 2) và nước là sản phẩm (hệ số 2, M = 18,02 g/mol): số mol nước = \(0{,}5 \times (2/2) = 0{,}5\) mol, nên khối lượng lý thuyết = \(0{,}5 \times 18{,}02 = \) 9,01 g. Nếu thực tế bạn thu được 8,0 g thì hiệu suất phần trăm = \((8{,}0 / 9{,}01) \times 100 \approx 88{,}8\%\).
Câu hỏi thường gặp
Chất phản ứng giới hạn là gì? Đó là chất phản ứng bị tiêu thụ hết trước, do đó quyết định lượng sản phẩm tối đa có thể tạo thành. Hãy luôn dựa vào chất này để tính hiệu suất lý thuyết.
Vì sao hiệu suất phần trăm của tôi vượt quá 100%? Thường là do tạp chất, dung môi còn sót lại, hoặc cân sản phẩm khi còn ẩm. Một giá trị cao hơn 100% quá nhiều là dấu hiệu của sai sót.
Tôi có cần hệ số đã cân bằng không? Có — tỉ lệ mol được lấy trực tiếp từ phương trình hóa học đã cân bằng.