Cùng sản phẩm, cùng đơn vị
Tính theo phương trình với giả thiết phản ứng hoàn toàn cho lượng sản phẩm **lí thuyết**. Trong thực tế, lượng thu được có thể ít hơn vì phản ứng chưa hết, có phản ứng phụ hoặc thất thoát khi thu sản phẩm.
**Hiệu suất phản ứng** cho biết lượng sản phẩm thực tế bằng bao nhiêu phần trăm lượng lí thuyết:
$$H=\frac{m_{\mathrm{thực\ tế}}}{m_{\mathrm{lí\ thuyết}}}\times100\%.$$
Hai khối lượng phải thuộc **cùng một chất sản phẩm**, cùng đơn vị. Có thể thay khối lượng bằng số mol của cùng chất. Không chia khối lượng sản phẩm cho khối lượng nguyên liệu để tính H.
Với lượng nguyên liệu đã cho, $m_{\mathrm{thực\ tế}}=m_{\mathrm{lí\ thuyết}}\times H/100$ khi H là số phần trăm. Chẳng hạn H = 80% nghĩa là nhân lượng lí thuyết với 0,8.
Tính sản phẩm rồi tính hiệu suất
Nung 20 g $\mathrm{CaCO_3}$ tinh khiết. Cho $M_{\mathrm{CaCO_3}}=100$, $M_{\mathrm{CaO}}=56$ g/mol. Phản ứng:
$$\mathrm{CaCO_3\xrightarrow{t^\circ}CaO+CO_2}.$$
Theo lí thuyết, $n_{\mathrm{CaCO_3}}=20/100=0{,}2$ mol, tạo 0,2 mol CaO. Vì vậy $m_{\mathrm{CaO,\ lí\ thuyết}}=0{,}2\times56=11{,}2$ g.
Nếu thực tế thu được 8,96 g CaO thì:
$$H=\frac{8{,}96}{11{,}2}\times100\%=80\%.$$
Ngược lại, biết hiệu suất 80%, từ 20 g $\mathrm{CaCO_3}$ sẽ tính được lượng CaO thực tế bằng $11{,}2\times0{,}8=8{,}96$ g.
Muốn đủ sản phẩm, cần nhiều nguyên liệu hơn
Muốn thu 5,04 g CaO với hiệu suất 90%, lượng CaO cần tính theo lí thuyết là:
$$m_{\mathrm{CaO,\ lí\ thuyết}}=\frac{5{,}04}{0{,}9}=5{,}6\ \mathrm{g}.$$
Với cùng phương trình và M đã cho ở trên, số mol CaO lí thuyết là $5{,}6/56=0{,}1$ mol. Cần 0,1 mol $\mathrm{CaCO_3}$, tức $0{,}1\times100=10$ g.
Nếu hiệu suất 100%, chỉ cần $5{,}04/56\times100=9$ g $\mathrm{CaCO_3}$. Hiệu suất thấp hơn làm **giảm sản phẩm từ cùng lượng nguyên liệu**, hoặc làm **tăng nguyên liệu cần dùng để đạt cùng lượng sản phẩm**.
Bài luyện
Theo lí thuyết thu được 12 g một sản phẩm, thực tế thu được 9 g chính chất đó. Hiệu suất là bao nhiêu?
Đúng: thực tế chia lí thuyết, nhân 100%.
Đã đảo tử số và mẫu số.
3 g là phần thiếu, không phải hiệu suất.
25% là phần thiếu so với lí thuyết.
Lời giải
$H=(9/12)\times100\%=75\%$. Hai lượng cùng thuộc một sản phẩm; hiệu suất tính phần đã thu được, không phải phần thiếu. Đáp án A.
Bài luyện
Một lượng nguyên liệu cho tối đa 15 g sản phẩm theo lí thuyết. Hiệu suất 80%. Khối lượng thực tế của sản phẩm này là bao nhiêu?
Đã chia 0,8; với cùng nguyên liệu sản phẩm thực tế phải ít hơn lí thuyết.
3 g là lượng thiếu, không phải lượng thu được.
15 g chỉ khi hiệu suất đạt 100%.
Đúng: 15 g nhân 0,8.
Lời giải
$m_{\mathrm{thực\ tế}}=15\times(80/100)=12$ g. Với cùng nguyên liệu, hiệu suất 80% nghĩa là thu 80% lượng lí thuyết. Đáp án D.
Bài luyện
Để đạt cùng lượng sản phẩm, lượng nguyên liệu cần dùng khi hiệu suất 80% so với khi hiệu suất 100% thay đổi thế nào? Xét cùng phản ứng, nguyên liệu tinh khiết.
Đã dùng hệ số giảm sản phẩm thay cho hệ số tăng nguyên liệu.
Đúng: chia lượng nguyên liệu lí thuyết cho 0,8.
Hệ số không đổi nhưng lượng thu được từ nguyên liệu ít hơn.
80% phải dùng dưới dạng 0,8, không phải 80.
Lời giải
Để bù hiệu suất 80%, cần lượng nguyên liệu bằng lượng tính ở 100% chia 0,8, tức $1/0{,}8=1{,}25$ lần. Nhân 0,8 là cách tìm sản phẩm từ cùng nguyên liệu, không phải cách tìm nguyên liệu để đủ sản phẩm. Đáp án B.
Bài luyện
Dữ kiện nào đủ để tính trực tiếp hiệu suất bằng tỉ số hai khối lượng?
Cần biết lượng lí thuyết của chính sản phẩm, không trực tiếp chia hai chất khác.
Hai chất có lượng và khối lượng mol khác nhau.
Đúng: hai lượng phải so sánh cùng chất.
Khối lượng dung dịch không thay thế lượng sản phẩm cần xét.
Lời giải
Hiệu suất được tính bằng lượng thực tế chia lượng lí thuyết của cùng một sản phẩm, nhân 100%. Khối lượng phải cùng đơn vị. Không lấy tỉ số của hai chất khác nhau hoặc tổng khối lượng dung dịch làm hiệu suất. Đáp án C.