Tài liệu Phương pháp giải bài toán về hiệu xuất tổng hợp amoniắc ở lớp 11 chương trình chuẩn

PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ I. Lý do chọn đề tài. - Hoá học là một môn khoa học thực nghiệm nên việc trang bị cho học sinh các kiến thức thực nghiệm một cách chuẩn xác là vô cùng quan trọng. Một trong những kiến thức thực nghiệm mà học sinh được nghiên cứu ở chương trình THPT đó là hiệu suất phản ứng. - Hiệu suất phản ứng là một khái niệm tương đối trừu tượng đối với học sinh, nhưng nó lại là bài toán thực nghiệm liên quan trực tiếp đến những vấn đề thực tiễn trong đời sống sản xuất và có ý nghĩa vô cùng quan trọng, đặc biệt là đối với việc điều chế nguyên liệu với khối lượng lớn. - Trong quá trình giảng dạy cho học sinh trường THPT Lê Văn Linh, tôi thấy học sinh rất "sợ" khi gặp phải những bài toán có liên quan đến hiệu suất. Trong khi dạy, tôi phải lấy rất nhiều những ví dụ thực tế "mắt thấy tai nghe" thì học sinh mới hiểu sơ bộ về khái niệm. Nhưng khi bước vào tính toán thì các em thường xác định sai hướng làm và làm sai hoặc làm được nhưng mất nhiều thời gian. Do đó, tôi nghĩ mình là người phải tìm ra phương pháp để định hướng cho học sinh giải dạng toán này sao cho nhanh nhất và chính xác nhất. - Mặt khác, amoniac có vai trò rất quan trọng trong ngành sản xuất hoá chất và sản xuất phân bón. Nó là nguồn nguyên liệu rẻ và được dùng để sản xuất axit nitric trong công nghiệp, sản xuất phân đạm. Nếu hiệu suất phản ứng tổng hợp amoniac càng cao thì càng tiết kiệm được nguyên liệu, tiết kiệm kinh tế và sẽ hạ được giá thành sản phẩm. Vậy việc cho học sinh vận dụng kiến thức học tập trên lý thuyết vào thực tế thực sự có ý nghĩa, và việc xây dựng phương pháp giải bài toán về hiệu suất tổng hợp amoniac là việc cấp thiết. Là một giáo viên dạy hoá học, tôi đã nhìn thấy được những thực trạng trên và bản thân đã đưa ra được một số giải pháp để khắc phục thực trạng. Góp phần giúp học sinh vận dụng để giải bài tập, gắn lý thuyết vào thực tiễn và hơn hết giúp học sinh có kiến thức để vượt qua các kỳ thi tốt nghiệp THPT và tuyển sinh đại họccao đẳng. Vì vậy tôi mạnh dạn viết sáng kiến kinh nghiệm với đề tài: "Phương pháp giải bài toán về hiệu suất tổng hợp amoniac ở lớp 11 chương trình chuẩn". 1 II. Mục đích của đề tài - Hệ thống kiến thức cơ bản về hiệu suất phản ứng. - Giới thiệu tổng quan về phản ứng điều chế amoniac trong công nghiệp và vai trò của amoiac. - Giới thiệu một số dạng bài tập về phản ứng tổng hợp amoniac, đưa ra phương pháp giải, công thức tính nhanh và bài tập vận dụng cho từng dạng. - Đưa hệ thống bài tập trắc nghiệm khách quan (TNKQ) để áp dụng cho học sinh khối 11 trường THPT Lê Văn Linh, từ đó đánh giá và kiểm nghiệm đề tài. III. Nhiệm vụ của đề tài - Giúp học sinh hiểu đúng, hiểu rõ bản chất của phản ứng tổng hợp amoniac và phương pháp tính hiệu suất của phản ứng. Qua đó vận dụng được phương pháp, có kĩ năng giải chính xác, ngắn gọn những bài tập liên quan. - Vận dụng những kiến thức nghiên cứu trên lý thuyết, trên bài tập để vận dụng vào thực tiễn, khuyến khích học sinh tìm ra giải pháp để nâng cao hiệu suất phản ứng tổng hợp amoniac IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: nghiên cứu SGK 11,12 ; sách tham khảo về phần hiệu suất phản ứng, phản ứng tổng hợp NH3 - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: kiểm chứng cho các HS khối 11 trước và sau khi học. - Phương pháp toán học: sử dụng phương pháp toán học để tính toán và đánh giá kết quả học tập của HS V. Kế hoạch thực hiện đề tài Đề tài được thực hiện từ tháng 9/ 2012 đến hết tháng 03/ 2013. Kiểm nghiệm tại các lớp 11A, 11B trường THPT Lê Văn Linh- Thọ Xuân- Thanh Hóa. 2 PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 1. Hiệu suất phản ứng - Hiệu suất phản ứng là tỉ số khối lượng , thể tích hay số mol sản phẩm thu được trong thực tế với khối lượng, thể tích hay số mol sản phẩm đáng lẽ phải thu được theo lý thuyết. Hiệu suất H tính theo % tính như sau: Sản phẩm thực tế H= ×100% Sản phẩm lý thuyết (Phương pháp giải toán hoá học - Nguyễn Phước Hoà Tân) - Nếu coi phản ứng là hoàn toàn thì hiệu suất phản ứng đạt 100% thì có ít nhất một chất tham gia phản ứng phải hết. Nhưng trên thực tế do một số nguyên nhân thì chất tham gia phản ứng không tác dụng hết (các chất đều còn lại), lúc này hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100%. - Nếu H< 100% thì lượng chất tham gia thực dùng nhiều hơn lượng lý thuyết (tính theo PTHH), còn lượng sản phẩm thu được bao giờ cũng nhỏ hơn lượng sản phẩm tính theo lý thuyết. - Công thức tính hiệu suất phản ứng: + Dựa vào một trong các chất tham gia phản ứng : Lượng thực tế đã phản ứng H= ×100% Lượng tổng số đã lấy + Dựa vào một trong các chất tạo thành: Lượng thực tế thu được H= ×100% Lượng thu theo lý thuyết (350 bài tập chọn lọc và nâng cao- Ngô Ngọc An) 3 - Hiệu suất phản ứng được tính theo chất thiếu (chất hết trước khi tính theo hệ số PTHH của phản ứng với giả sử H= 100%) hoặc tính theo sản phẩm. (Hướng dẫn giải nhanh bài tập hoá học - Cao Cự Giác) - Hiệu suất của một phản ứng hóa học chỉ phụ thuộc điều kiện gây phản ứng (nhiệt độ, áp suất, xúc tác, thời gian và tỉ lệ pha trộn các nguyên liệu) chứ hoàn toàn không phụ thuộc khối lượng m, số mol n và thể tích V của nguyên liệu đem ra gây phản ứng. 2. Phản ứng tổng hợp amoniac T0, P, xt N2(k) + 3H2(k) 2 NH3(k) H<0 Đây là phản ứng thuận nghịch và toả nhiệt. Các điều kiện áp dụng trong công ngiệp sản xuất amoniac là: - Nhiệt độ: 450- 5000C - Áp suất: 200- 300atm - Xúc tác: sắt kim loại trộn thêm Al2O3 , K2O (Theo SGK hoá học 11 cơ bản- trang 35) II. Thực trạng của vấn đề - Toàn bộ cơ sở lý thuyết về hiệu suất của phản ứng tổng hợp amoniac SGK không đề cập đến nhưng phần bài tập liên quan thì lại có hai bài: Bài 5- trang 31: Cần lấy bao nhiêu lít khí Nitơ và khí hiđro để điều chế được 67,2l khí amoniac? Biết các khí đều được đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất và hiệu suất phản ứng là 25%. Bài 8 - trang 38: Phải dùng bao nhiêu lit khí Nitơ và bao nhiêu lit khí H 2 để điều chế được 17g NH3. Biết hiệu suất chuyển hoá thành NH3 là 25%. (các khí ở đktc) - Sau khi học xong lý thuyết bài amoniac và muối amoni, một phần không nhỏ học sinh các lớp 11 trường THPT Lê Văn Linh đã rất lúng túng khi giải các bài tập trên. 4 - Kết quả khảo sát chất lượng học sinh khi chưa được học chuyên đề " phương pháp giải bài toán hiệu suất tổng hợp amoniac ở lớp 11" tại các lớp 11A, 11B trường THPT Lê Văn Linh- Thọ Xuân- Thanh Hoá:(Bài kiểm tra 20 phút- 10 câu trắc nghiệm) Giỏi Lớp Sĩ số Số luợng % Khá Số luợng % Trung bình Số luợng % Yếu- Kém Số luợng % 11A 37 3 8,1 9 24,3 16 43,2 9 24,4 11B 40 3 7,5 8 20,0 17 42,5 12 3,00 Tổng 77 6 7,8 17 22,08 42 54,54 21 15,58 - Qua việc kiểm tra khảo sát sơ bộ về phần bài tập hiệu suất phản ứng tổng hợp amoniac của HS thì chỉ có một phần nhỏ đạt kết quả tốt, phần lớn các em không hiểu, một số thì hiểu sai bản chất nên kết quả không cao. Đây là dạng bài tập khó, dễ nhầm lẫn và đặc biệt trong kiểm tra trắc nghiệm thì học sinh dễ dàng bị mắc "bẫy" do các phương án "nhiễu" gây ra. - Amoniac có vai trò tương đối lớn cho công nghiệp và nông nghiệp, tuy nhiên amoniac cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước và cả không khí. Vì vậy trong quá trình sản xuất amoniac người ta phải tìm ra các giải pháp để hạn chế khí NH3 thải ra môi trường tối ưu nhất, để hiệu suất phản ứng cao nhất có thể. Tôi nghĩ rằng việc đưa dạng toán về phản ứng tổng hợp NH3 vào chương trình học của học sinh THPT là việc cần làm và thiết thực. III. Giải pháp và tổ chức thực hiện Dạng 1: Tìm hiệu suất phản ứng (Bài toán thuận) Bài toán: Tiến hành tổng hợp NH3 với hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 (có tỉ lệ mol tương ứng là 1:k) được hỗn hợp khí Y. Tính hiệu suất tổng hợp NH3? Giải: Giả sử lấy hỗn hợp X gồm: 1mol N2 k mol H2 5 MX  28  2k 1 k Gọi số mol N2 đã phản ứng là a PTHH: T0, P, xt N2(k) + 3H2(k) 2 NH3(k) Ban đầu: 1 k 0 Phản ứng: a 3a 2a Cân bằng: (1-a) (k-3a) 2a Hỗn hợp Y gồm:  MY   mol mol mol N2: (1-a) mol H2 : (k-3a) mol NH3 : 2a mol 28  2k (mX = mY) 1  k  2a Trường hợp 1: Nếu k ≥ 3 : N2 phản ứng hết so với H2 Hiệu suất phản ứng được tính theo N2 hoặc NH3: H  nN 2 pu nN 2bđ  100%  a.100% Hoặc H  (Trong đó: nNH 3 ( TT ) n NH 3 (TT ) n NH 3 ( LT )  100%  2a  100%  a.100% 2 : là số mol NH3 thu được trên thực tế; nNH 3 ( LT ) là số mol NH3 tính theo phương trình hay trên lý thuyết) - Nếu đề bài cho số mol cụ thể ta sẽ lập được 1 phương trình ẩn a, giải ta tìm được a và tính được hiệu suất phản ứng. - Nếu đề bài cho dữ kiện tỉ khối của X so với Y (dX/Y) thì ta có: dX  M X 28  2k 1  k  2a 1  k  2a 2a     1 MY 1 k 28  2k 1 k 1 k a (1  k ) (1  d X 2 Y H (1  k )(1  d X ) Y 2 Y )  100% (*) Vậy ta có thể dùng công thức(*) để tính nhanh hiệu suất. Trường hợp 2: Nếu k≤ 3: H2 thiếu so với N2. Hiệu suất phản ứng được tính theo H2 phản ứng hoặc NH3 tạo thành. 6 H H n H 2 pu n H 2 Bđ  100%  n NH 3 (TT ) n NH 3 ( LT ) 3a  100% k  100%  hoặc 2a 3a  100%   100% 2 k k 3 - Nếu đề bài cho dữ kiện tỉ khối của X so với Y (dX/Y), lúc này ta được biểu thức tính hiệu suất như sau: H 3(1  k )(1  d X ) 3a Y  100%   100% (**) k 2k Vậy ta có thể dùng công thức(**) để tính nhanh hiệu suất. Chú ý: Nếu đề bài cho các dữ kiện liên quan đến áp suất của hỗn hợp khí ta áp dụng phương trình trạng thái khí: n PV trong đó RT n: số mol chất khí P: áp suất chất khí (atm) V: thể tích khí (lit) R: hằng số khí = 0,082 T= t0C+ 273 : nhiệt độ Kenvin Ở điều kiện V, T không đổi ta có: P1 n  1 P2 n2 Ví dụ 1: Nén 1 hỗn hợp khí gồm có 2 mol nitơ, 7 mol hidro trong 1 bình phản ứng có sẵn chất xúc tác và nhiệt độ của bình được giữ không đổi ở 4500C. Sau phản ứng thu được 8,2 mol hỗn hợp khí.Tính hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 Giải: Hỗn hợp X gồm: 2 mol N2 7 mol H2 Gọi số mol N2 đã phản ứng là a PTHH: T0, P, xt N2(k) + 3H2(k) Ban đầu: 2 7 Phản ứng: a 3a Cân bằng: (2-a) (7-3a) 2 NH3(k) 0 2a 2a  mol mol mol 7 Hỗn hợp Y gồm: N2: (2-a) mol H2 : (7-3a) mol NH3 : 2a mol  nsau = 9- 2a Theo bài ra ta có: nsau = 9- 2a = 8,2 mol  a= 0,4mol Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 : H= n N 2 pu n N 2 Bđ = a 0,4  100% =  100% = 20% 2 2 Ví dụ 2: Người ta thực hiện phản ứng tổng hợp NH3 từ 84g N2 và 12g H2. Sau phản ứng thu được 25,5g NH3. a. Tính % thể tích hỗn hợp sau phản ứng b. Tính hiệu suất của phản ứng Giải: nN 2  3mol ; nH 2  6mol ; n NH 3  1,5mol Gọi số mol N2 đã phản ứng là a T0, P, xt PTHH: N2(k) + 3H2(k) 2 NH3(k)  Ban đầu: 3 6 0 mol Phản ứng: a 3a 2a mol Cân bằng: (3-a) (6-3a) 2a mol Hỗn hợp khí sau phản ứng gồm: N2: (3-a) mol H2 : (6-3a) mol NH3 : 2a mol nNH 3  1,5mol  2a  a=0,75 mol 3a 3  0,75  100   100  30% 9  2a 9  2.0,75 6  3a 6  3.0,75  100   100  50% %H2 = 9  2a 9  2.0,75 a) % N2 = %NH3 = 100%- 30%- 20% = 30% b) Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 : H= n H 2 pu n H 2 Bđ = 3a 3.0,75  100% =  100% = 37,5% 6 6 Ví dụ 3: a/ Tiến hành tổng hợp NH3 từ hỗn hợp X gồm N2 và H2 (có tỉ lệ mol tương ứng 1:3) thu được hỗn hợp Y. Biết d X  0,8 . Tính hiệu suất tổng hợp NH3. Y b/ Tiến hành tổng hợp NH3 từ hỗn hợp X gồm N2 và H2 (có tỉ lệ mol tương ứng 1:4) thu được hỗn hợp Y. Biết d X  0,8 . Tính hiệu suất tổng hợp NH3. Y 8 c/ Tiến hành tổng hợp NH3 từ hỗn hợp X gồm N2 và H2 (có tỉ lệ mol tương ứng 1:2) thu được hỗn hợp Y. Biết d X  0,8 . Tính hiệu suất tổng hợp NH3. Y Giải: a) Áp dụng công thức (*) ta có: (1  k )(1  d X ) Y H= 2 (1  3)(1  0,8)  100%  40% 2  100%  b) k>3, áp dụng công thức (*) ta có: H= (1  k )(1  d X ) Y 2  100%  (1  4)(1  0,8)  100%  50% 2 c) k< 3. áp dụng công thức (**) ta có: H= 3(1  k )(1  d X ) Y 2k  100%  3(1  2)(1  0,8)  100%  45% 2.2 Ví dụ 4: Trong bình phản ứng có 100 mol N2 và H2 theo tỷ lệ 1: 3. Áp suất của hỗn hợp khí lúc đầu là 300 atm và của hỗn hợp khí sau phản ứng là 285 atm. Nhiệt độ trong bình được giữ không đổi. Tính hiệu suất phản ứng. Giải Cách 1:Vì điều kiện nhiệt độ và thể tích không đổi nên: mđ Pđ nđ Mđ Ms P 285     dY  d X  s   0,95 ms X Y Ps ns Mđ Pđ 300 Ms Áp dụng công thức (*) ta có: H= (1  k )(1  d X ) Y 2  100%  (1  3)(1  0,95)  100%  10% 2 Cách 2: n N 2  25mol ; nH 2  75mol Gọi số mol N2 đã phản ứng là a PTHH: T0, P, xt N2(k) + 3H2(k) 2 NH3(k) Ban đầu: 25 75 0 Phản ứng: a 3a 2a Cân bằng: (25-a) (75-3a) 2a  mol mol mol 9 Hỗn hợp khí sau phản ứng gồm: N2: (25-a) mol H2 : (75-3a) mol NH3 : 2a mol  ns=100-2a (mol) Vì điều kiện nhiệt độ và thể tích không đổi nên: P1 n 100 300  1    a= 2,5 (mol) P2 n2 100  2a 285 Hiệu suất phản ứng: H= a 2,5  100%   100%  10% 25 25 Dạng 2: Cho biết hiệu suất phản ứng, tìm khối lượng chất tham gia hoặc chất tạo thành. (Bài toán nghịch) 1. Cho hiệu suất phản ứng H tìm khối lượng amoniac thu được Ta có: H  nNH 3 (TT ) nNH 3 ( LT ) (Trong đó: nNH 3 ( TT )  100  n NH 3 (TT )  n NH 3 ( LT ) 100 H : là số mol NH3 thu được trên thực tế; nNH 3 ( LT ) là số mol NH3 tính theo phương trình hay trên lý thuyết) Từ đó tính được khối lượng NH3 thu được sau phản ứng. - Nhận xét: Ta thấy khối lượng NH3 thu được trên thực tế sẽ luôn nhỏ hơn khối lượng NH3 tính theo phương trình. 2. Cho biết hiệu suất phản ứng H, tìm khối lượng chất tham gia phản ứng (hay tính khối lượng N2 và H2 cần lấy với hiệu suất H để thu được lượng NH3 theo yêu cầu) n H 2 (TT )  n H 2 ( LT ) n N 2 (TT )  n N 2 ( LT ) H H  100  từ đó tính khối lượng Hiđro cần lấy. 100  từ đó tính khối lượng nitơ cần lấy. Hoặc ta có thể tính tương tự đối với công thức của khối lượng tuỳ thuộc từng bài toán. 10 - Nhận xét: Ta thấy khối lượng chất tham gia phản ứng trên thực tế bao giờ cũng lớn hơn khối lượng tính theo phương trình (trên lý thuyết) Ví dụ 1:( Bài 5- trang 31) Cần lấy bao nhiêu lít khí Nitơ và khí hiđro để điều chế được 67,2l khí amoniac? Biết các khí đều được đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất và hiệu suất phản ứng là 25%. Giải. PTHH: T0, P, xt N2(k) + 3H2(k) 2 NH3(k)  1 3 2 lít y x 67,2l Tính theo PT:(Tỉ lệ về thể tích cũng là tỉ lệ về số mol khi các khí ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất) 67,2.3 x= VH 2 ( LT ) = = 100,8 lit 2  VH 2 (TT )  VH 2 ( LT ) H  100 = 100,8  100 =403,2 lit 25 67,2 y= VN 2 ( LT ) = = 33,6 lit 2  VN 2 (TT )  VN 2 ( LT ) H  100 = 33,6  100 =134,4 lit 25 Ví dụ 2:(Bài 8 - trang 38) Phải dùng bao nhiêu lit khí Nitơ và bao nhiêu lit khí H 2 để điều chế được 17g NH3. Biết hiệu suất chuyển hoá thành NH3 là 25%. (các khí ở đktc) Giải n NH 3  17  1 mol 17 PTHH: T0, P, xt N2(k) + 3H2(k) 1 3 y x 2 NH3(k)  2 mol 1 Tính theo PT 1 .3 x= nH 2 ( LT ) = = 1,5 mol 2  nH 2 (TT )  nH 2 ( LT ) H  100 = 1,5  100 = 6 mol  25 VH 2 (TT ) =134,4 lit 11 1 y= nN 2 ( LT ) = = 0,5 mol 2  n N 2 (TT )  nN 2 ( LT ) H  100 = 0,5  100 = 2mol  25 VN 2 (TT ) =44,8 lit Ví dụ 3: Cho x mol N2 và y mol H2 với tỉ lệ số mol tương ứng là 1:4 vào bình kín. Sau một thời gian phản ứng thấy có 8 mol NH3 được tạo thành. Biết hiệu suất của phản ứng là 80%. Tìm x và y? Giải. Vi y  4  N2 phản ứng hết so với H2, hiệu suất phản ứng tính theo N2 hoặc NH3 x PTHH: T0, P, xt N2(k) + 3H2(k) 1 3 a 2 NH3(k) 2 mol 8  8 a= nN 2 ( LT ) = = 4 mol 2  n N 2 (TT )  nN 2 ( LT ) H  100 = 4  100 = 5 mol  8 n N 2 (TT ) =x= 5 mol Mà: y= 4x nên y= 4.5= 20 mol Ví dụ 4: Người ta thực hiện phản ứng điều chế amoniac bằng cách cho 1,4 gam N2 phản ứng với H2 dư với hiệu suất 75%. Tính khối lượng amoniac điều chế được. Giải 1,4  0,05mol 28 PTHH: nN2  T0, P, xt 2 NH3(k)  2 mol x mol N2(k) + 3H2(k) 1 3 0,05 Tính theo PT: n NH 3 ( LT ) = x= 0,05.2= 0,1 mol Vì H= 75% , áp dụng công thức n NH 3 (TT )   n NH 3 (TT )  0,1 100  75  0,075mol  m NH 3 (TT ) n NH 3 ( LT ) 100 H  0,075.17 =1,275g 12 IV- Một số bài tập trắc nghiệm khách quan vận dụng phương pháp Câu 1. Hỗn hợp X gồm N2 và H2 có khối lượng mol trung bình bằng 7,2. Sau khi tiến hành phản ứng tổng hợp NH3, được hỗn hợp Y có khối lượng mol trung bình bằng 8. Hiệu suất phản ứng tổng hợp là : A. 20% B. 25% C. 40% D. 60% Câu 2: Hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 có tỉ khối so với He bằng 2,32. 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 H2 bằng 5,36. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 là: A. 25%. B. 26%. C. 27%. D. 28%. Câu 3. Trộn 4 lít N2 với 16 lít H2 cho vào bình phản ứng. Sau khi phản ứng đạt cân bằng thấy bình phản ứng có V(lít) hỗn hợp các khí. Tìm V, biết H = 20%. Các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. A. 18,4 B. 19,2 C. 19,6 D. 16,8 Câu 4. Trộn 10 lít N2 với 15 lít H2 cho vào bình phản ứng. Sau khi phản ứng đạt cân bằng thấy bình phản ứng có V(lít) hỗn hợp các khí. Tìm V, biết H = 25%. Các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. A. 23,75 B. 20 C. 22,5 D. 20 Câu 5. Trộn 10 lít N2 với 15 lít H2 cho vào bình phản ứng. Sau khi phản ứng đạt cân bằng thấy bình phản ứng có 22 lít hỗn hợp các khí. Tìm hiệu suất phản ứng. Các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. A. 30 % B. 20 % C. 22,5 % D. 25% Câu 6. Để điều chế 4 lít NH3 từ N2 và H2 với hiệu suất 50% thì thể tích H2 cần dùng ở cùng điều kiện là bao nhiêu ? A. 4 lít B. 6 lít C. 8 lít D. 12 lít Câu 7. Cho 4 lít N2 và 14 lít H2 vào bình phản ứng, hỗn hợp thu được sau phản ứng có thể tích bằng 16,4 lít (thể tích các khí được đo ở cùng điều kiện). Hiệu suất phản ứng là: A. 50% B. 30% C. 20% D. 40% Câu 8: Điều chế NH3 từ đơn chất. Thể tích NH3 tạo ra là 67,2lit. Biết hiệu suất phản ứng là 25%. Thể tích N2 (lit) cần là: A. 13,44 B. 134,4 C. 403,2 D. Tất cả đều sai 13 Câu 9: Hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 có tỉ khối so với He bằng 3,1. 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 3,875. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 là A. 50%. B. 40%. C. 25%. D. 36%. Câu 10: Hỗn hợp khí X gồm H2 và N2 (N2 được lấy dư so với H2 ). Đun nóng X một thời gian trong bình kín (có bột Fe làm xúc tác), thu được 17,92 lít (đktc) hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He bằng 3,875. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 là 50%. Phần trăm số mol của hỗn hợp đầu là: A. 40% và 60% B. 30% và 70% C. 25% và 755 D. 36% và 64% Câu 11: Cho 5 mol N2 và 14 mol H2 vào bình phản ứng, hỗn hợp thu được sau phản ứng có thể tích bằng 13,4 mol. Hiệu suất phản ứng là A. 60% B. 50% C. 30% D. 40% Câu 12: Cho 2,5 mol N2 và 7 mol H2 vào bình phản ứng, hỗn hợp thu được sau phản ứng có tỉ khối so với H2 là 6,269. Hiệu suất phan ứng H=? A. 60% B. 55% C. 40% D. 30% Câu 13: Cho 5 mol hỗn hợp X gồm H2 và N2 vào bình kín phản ứng sau một thời gian thu được 3,68 mol hỗn hợp khí Y.Tính hiệu suất của phản ứng biết tỉ khối của X so với H2 là 3,6. A. 22% B. 44% C. 66% D. 88% Câu 14: Hỗn hợp X ( gồm H2 và N2 ) có dX/H2 =3,889. Đun nóng X có xúc tác một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H 2 là 4,581. Hiệu suất của phản ứng là: A. 34% B. 48% C. 58% D. 68% Câu 15: Hỗn hợp X ( gồm H2 và N2 ) có dX/H2 =4,25. Đun nóng X có xúc tác một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 là 7,59. Hiệu suất của phản ứng là: A. 66% B. 77% C. 88% D. 99% Câu 16: Hỗn hợp X ( gồm H2 và N2 ) có dX/H2 =3,6. Đun nóng X có xúc tác một thời gian thu được hỗn hợp khí Ycó tỉ khối so với H2 là 4,5. Hiệu suất của phản ứng là: 14 A. 20% B. 30% C. 40% D. 50% Câu 17: 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 H2 bằng 5,556. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 là : A. 66%. B. 68%. C. 86%. D. 88%. Câu 18: Một hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 có tỉ khối so với H2 là 2,3 được nạp vào một bình kín có dung tích 8 lít và giữ ở nhiệt độ không đổi. Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì áp suất giảm 18,8% áp suất ban đầu. Hiệu suất phản ứng là: A. 94% B. 84% C. 74% D. 64% Câu 19: Một hỗn hợp gồm 2 mol N2 và 4 mol H2 được nạp vào một bình kín có dung tích 6 lít và giữ ở nhiệt độ không đổi. Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì áp suất bằng 2/3 áp suất ban đầu. Hiệu suất phản ứng là: A. 50% B. 75% C. 80% D. 85% Câu 20: Một hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 có tỉ khối so với H2 là 6,2 được nạp vào một bình kín có dung tích 8 lít và giữ ở nhiệt độ không đổi. Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì áp suất bằng 92/125 áp suất ban đầu. Hiệu suất phản ứng là: A. 46% B. 56% C. 66% D. Đáp án khác Hướng dẫn giải và đáp số Câu 1: M X  7,2  n N 2 : n H 2  1 : 4  k=4 ; M Y  8  d X  0,9 Y Áp dụng công thức (*) ta có: H  (1  4)(1  0,9)  100%  25% 2 ĐA: B Câu 2: M X  9,28  k= 2,57 ; d X  Y Áp dụng công thức (**) ta có: H  9,28  0,865 10,72 3(1  2,57)(1  0,865) 100%  28% 2.2,57 ĐA: D Câu 3: hỗn hợp X gồm 4l N2 và 16l H2  hiệu suất tính theo N2 H%  VN 2 (TT ) VN 2 ( LT )  100  VN 2 (TT )  4.20  0,8l  a 100 VY = 4+16- 2a = 20- 2.0,8 =19,2l ĐA: B 15 Câu 4: Hỗn hợp X gồm 10l N2 và 15l H2  hiệu suất tính theo H2 H%  VH 2 (TT ) VH 2 ( LT )  100  VH 2 (TT )  15.25 1  3,75l  VN 2 ( pu )  VH 2 (TT )  1,25l  a 100 3 VY = 10+15- 2a = 25- 2.1,25 = 22,5l ĐA: C Câu 5: VY = 10+15- 2a = 22  a= 1,5 = VN 2 (TT ) hiệu suất tính theo H2 3a 3.1,5  100%   100%  30% 15 15 ĐA: A H= Câu 6: V NH 4.100   8l  50 3 ( LT ) 3 3 VH 2 ( LT )  VNH 3 ( LT )   8  12l 2 2 ĐA: D Câu 7: VY = 4+14- 2a = 16,4  a= 0,8l k>3 nên hiệu suất phản ứng tính theo N2 H  a  100%  0,8  100%  20% 4 4 ĐA: C Câu 8: VNH 3 (TT )  67,2l  VN 2 ( LT )   VN 2 (tt )  67,2  33,6l 2 33,6.100  134,4l 25 ĐA: B Câu 9: d X  Y 3,1  0,8 ; M X  12,4  k=1,5 3,875 Áp dụng công thức (**) ta có: H  3(1  1,5)(1  0,8)  100%  50% 2.1,5 ĐA: A Câu 10: gọi số mol của N2 và H2 trong hỗn hợp X lần lượt là a và b. Vì N2 được lấy dư so với H2 nên hiệu suất phản ứng tính theo H2 H= 50%  n H ( pu )  0,5b mol 2 nY= a+2/3b=0,8 MY  28a  2b  15,5 0,8 a= 0,4  b=0,6  ĐA: A 16 Câu 11: : nY = 5+14- 2a = 13,4  a= 2,8 mol Vì k< 3 nên hiệu suất phản ứng tính theo H2  H  2,8.3  100%  60% 14  ĐA: A Câu 12: M X  2,5.28  7.2 8,842  8,842 ; M Y  12,538  d X   0,7 Y 9,5 12,538 k= 2,8 <3, áp dụng công thức (**) ta có: H 3(1  2,8)(1  0,7)  100%  60% 2.2,8  ĐA: A Câu 13: nY = 5- 2a= 3,68  a= 0,66 mol = n N 2 ( pu ) M Y  7,2  k  4 Hiệu suất tính theo N2  H 0,66  100%  66% 1 ĐA: C Câu 14: M X  7,778 ; M Y  9,162  d X  0,85 . Mà: M X  7,778  k= 3,5 Y Áp dụng công thức (*): H  (1  3,5)(1  0,85) 100%  34% 2  ĐA: A Câu 15: M X  8,5  k  3 M Y  15,18  d X  0,56 Áp dụng công thức (*): Y H (1  3)(1  0,56) 100%  88% 2 ĐA: C Câu 16: M X  7,2  k  4 ; M Y  9  d X  0,8 Y Áp dụng công thức (*): H  (1  4)(1  0,8) 100%  50% 2 ĐA: D Câu 17: M X  7,2  k  4 ; M Y  11,112  d X  0,648 Y Áp dụng công thức (*): H  (1  4)(1  0,648) 100%  88% 2 ĐA: D Câu 18: M X  4,6  k  9 17 dX Y P  s  Pđ Pđ  18,8  Pđ 100  0,812 Pđ Áp dụng công thức (*): H  (1  9)(1  0,812) 100%  94% 2 ĐA: A Câu 19: d X  Y Ps 2  ; k=2 Pđ 3 Áp dụng công thức (**) ta có: 2 3(1  2)(1  ) 3  100%  75% H 2.2 ĐA: B Câu 20: M X  12,4  k  1,5 ; d X  Y Áp dụng công thức (**) ta có: H  Ps 92  Pđ 125 3(1  1,5)(1  2.1,5 92 ) 125  100%  66% V. Kiểm nghiệm Trong quá trình giảng dạy chính khoá và học thêm, bồi dưỡng học sinh giỏi và ôn thi đại học tôi đã có rất nhiều trăn trở khi dạy phần bài toán về hiệu suất. Trong khi giáo viên luôn mong muốn học trò của mình có thể tiếp thu được lý thuyết là giải quyết được các bài tập thì phần lớn học sinh lại đang "mơ hồ" về nó. Trên thực tế như vậy, tôi đã mạnh dạn đưa các phương pháp giải dạng bài tập này vào áp dụng và kiểm nghiệm cho học sinh, sau khi dạy xong chuyên đề tôi thấy học sinh nắm vấn đề tương đối nhẹ nhàng và có hiệu quả rõ rệt không những chỉ ở những học sinh khá giỏi mà một số học sinh trung bình đã tiếp cận và áp dụng được ở một số bài tập. Tôi đã hướng dẫn cách làm này cho nhiều lớp thuộc khối 11 và thu được kết quả rất đáng tin cậy. Với kiểu bài này, học sinh khá giỏi chỉ làm trong khoảng từ 1 đến 2 phút/câu tuỳ theo tính chất đơn giản hay phức tạp của đề bài. Để có được sự đánh giá khách quan hơn tôi đã chọn ra hai lớp 11 có chất lượng tương đương nhau để kiểm chứng đề tài. Một lớp để làm đối chứng (ĐC) và 18 một lớp để làm thực nghiệm (TN). Lớp đối chứng vẫn được luyện tập theo phân phối chương trình còn lớp thực nghiệm được học phương pháp giải bài toán về hiệu suất tổng hợp amoniac. Sau đó cả hai lớp được làm một bài kiểm tra trắc nghiệm trong thời gian 30 phút/ 15 câu trắc nghiệm. Sau đây là kết quả thu được: Giỏi Lớp Sĩ số Số luợng 11A (lớp TN) 11B (lớp ĐC) % Khá Số luợng % Trung bình Số luợng % Yếu- Kém Số luợng % 37 11 29,73 17 45,94 8 21,62 1 2,71 40 4 10,00 10 25,00 17 42,5 9 22,5 Dựa trên các kết quả thực nghiệm sư phạm cho thấy học sinh lớp TN đạt điểm cao hơn học sinh của lớp ĐC, số lượng điểm khá- giỏi của lớp TN nhiều hơn so với lớp ĐC đồng thời số bài điểm yếu kém của lớp TN thấp hơn lớp ĐC. Sau khi học sinh nắm được phương pháp giải bài toán về hiệu suất tổng hợp amoniac thì các bài tập về hiệu suất tổng hợp amoniac nói riêng và bài toán hiệu suất nói chung không còn là vấn đề trở ngại cho học sinh nữa. Đây là kết quả đáng khích lệ của cả thầy và trò, tôi mong rằng các học trò sẽ không bỏ qua dạng bài này khi gặp trong các đề thi. Như vậy, có thể khẳng định kinh nghiệm trên đã góp phần nâng cao chất lượng học sinh đặc biệt là học sinh lớp 11. 19 PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT I. Kết luận - Qua nghiên cứu và áp dụng cho đối tượng học sinh lớp 11 trường THPT Lê Văn Linh - Thọ Xuân- Thanh Hoá tôi nhận thấy: Dạng bài tập về hiệu suất tổng hợp amoniac ở lớp 11 là dạng bài tập khó và dễ bị sai đối với học sinh. Sau khi áp dụng đề tài vào các buổi học bồi dưỡng thì học sinh đã rất hứng thú vận dụng phương pháp mới, từ đó tự tin khi làm bài và đem lại được hiệu quả rất khả quan. - Căn cứ vào kết quả kiểm nghiệm thực tiễn tại trường giảng dạy tôi tin rằng việc áp dụng " phương pháp giải bài toán về hiệu suất tồng hợp amoniac ở lớp 11 chương trình chuẩn" đã góp phần giúp cho học sinh biết định hướng, phân loại và vận dụng hiệu quả khi gặp các bài tập tương tự trong các đề thi của Bộ Giáo dục và đào tạo. II. Đề xuất - Sở giáo dục và đạo tạo Thanh Hoá tổ chức cho giáo viên hoá được đi thực tế ở một số nhà máy hoá chất ở Việt Nam hiện nay, để giáo viên được trực tiếp nhìn thấy các quy trình sản xuất. Từ đó tích lũy được những kiến thức thực tiễn bổ ích phục vụ cho công tác giảng dạy trong thời đại mới. - Giáo viên khi vận dụng phương pháp phải biết phân loại học sinh và phân loại bài tập phù hợp với đối tượng học sinh để đem lại hiệu quả cao nhất. - Học sinh cần phải có ý thức tự học, tư duy và sáng tạo khi vận dụng phương pháp mới. Các em cần phải nắm vứng lý thuyết, nắm vững bản chất của bài toán để vận dụng cho chính xác nhất và ngắn gọn nhất. XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hoá, ngày 04 tháng 04 năm 2013 Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác. Hoàng Diệu Linh 20