Giải SGK Khoa học tự nhiên 8 Bài 5 (Cánh diều): Tính theo phương trình hóa học

Giải KHTN 8 Bài 5: Tính theo phương trình hóa học 

Mở đầu trang 32 Bài 5 KHTN 8: Trong công nghiệp, người ta sản xuất nhôm từ aluminium oxide (Al₂O₃). Làm thế nào tính được khối lượng nguyên liệu cần dùng để sản xuất nhôm hoặc tính khối lượng nhôm tạo ra nếu biết khối lượng nguyên liệu đã dùng?

Trả lời:

Dựa vào khối lượng nguyên liệu đã dùng, hiệu suất phản ứng và phương trình hoá học có thể tính được khối lượng nguyên liệu cần dùng để sản xuất nhôm hoặc tính khối lượng nhôm tạo ra.

I. Xác định khối lượng, số mol của chất phản ứng và sản phẩm trong phản ứng hoá học

Luyện tập 1 trang 33 KHTN 8: Đốt cháy hết 0,54 gam Al trong không khí thu được aluminium oxide theo sơ đồ phản ứng:

Al + O₂ → Al₂O₃

Lập phương trình hoá học của phản ứng rồi tính:

a) Khối lượng aluminium oxide tạo ra.

b) Thể tích khí oxygen tham gia phản ứng ở điều kiện chuẩn.

Trả lời:

Phương trình hoá học: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃.

Số mol Al tham gia phản ứng:

$n_{Al}=\frac{m_{Al}}{M_{Al}}=\frac{\mathrm{0,54}}{27}=\mathrm{0,02}\left(mol\right)$.

a) Từ phương trình hoá học ta có:

$\begin{array}{l}{n}_{A{l}_2{O}_3}=\frac{1}{2}.n_{Al}=\mathrm{0,01}\left(mol\right)\\ m_{A{l}_2{O}_3}=\mathrm{0,01.}(27.2+16.3)=\mathrm{1,02}\left(gam\right).\end{array}$

b) Từ phương trình hoá học ta có:

$\begin{array}{l}{n}_{O_2}=\frac{3}{4}.n_{Al}=\frac{3}{4}\mathrm{.0,02}=\mathrm{0,015}\left(mol\right).\\ \Rightarrow V_{O_2}=\mathrm{0,015.24,79}=\mathrm{0,37185}\left(lit\right).\end{array}$

II. Hiệu suất phản ứng

Câu hỏi 1 trang 33 KHTN 8: Đốt cháy 1 mol khí hydrogen trong 0,4 mol khí oxygen đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Cho biết chất nào còn dư sau phản ứng.

Trả lời:

Phương trình hoá học:   2H₂    +       O₂      →      2H₂O

Tỉ lệ số phân tử:              2                 1                 2

Ban đầu:                         1                 0,4              0                 mol

Phản ứng:                       0,8              0,4              0,8              mol

Sau phản ứng:                 0,2              0                 0,8              mol

Vậy sau phản ứng H₂ dư 0,2 mol.

Câu hỏi 2 trang 34 KHTN 8:

a) Hiệu suất phản ứng được tính bằng cách nào?

b) Khi nào hiệu suất của phản ứng bằng 100%?

Trả lời:

a) Thông thường, hiệu suất phản ứng biểu thị theo phần trăm và được tính theo biểu thức sau:

                                                     $H=\frac{m_{tt}\times 100}{m_{lt}}(\%)$

Trong đó:

m_tt là khối lượng chất (g) thu được theo thực tế.

m_lt là khối lượng chất (g) thu được theo lí thuyết (tính theo phương trình).

H là hiệu suất phản ứng (%).

b) Hiệu suất phản ứng là 100% tức là phản ứng hoá học xảy ra hoàn toàn.

Vận dụng trang 35 KHTN 8: Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất từ aluminium oxide (Al₂O₃) theo phương trình hoá học sau:

2Al₂O₃ $\underset{cryolite}{\overset{dienphannongchay}{\to }}$ 4Al + 3O₂↑

a) Tính hiệu suất phản ứng khi điện phân 102 kg Al₂O₃, biết khối lượng nhôm thu được sau phản ứng là 51,3 kg.

b*) Biết khối lượng nhôm thu được sau điện phân là 54 kg và hiệu suất phản ứng là 92%, tính khối lượng Al₂O₃ đã dùng.

Trả lời:

a) Phương trình hoá học: 2Al₂O₃ $\underset{cryolite}{\overset{dienphannongchay}{\to }}$ 4Al + 3O₂↑

Giả sử:                           2                 →               4                           mol

Khối lượng:                    (2 . 102)      →               (4 . 27)                  gam

Khối lượng lí thuyết:      102             →                x                           kg

Điện phân 102 kg Al₂O₃, khối lượng Al thu được theo lí thuyết là:

$m_{lt}=x=\frac{\mathrm{102.4.27}}{2}=54\left(kg\right)$

Hiệu suất phản ứng là:

$H=\frac{m_{tt}\times 100}{m_{lt}}(\%)=\frac{\mathrm{51,3}\times 100}{54}(\%)=95(\%).$

b) a) Phương trình hoá học: 2Al₂O₃ $\underset{cryolite}{\overset{dienphannongchay}{\to }}$ 4Al + 3O₂↑

Giả sử khối lượng:          (2 . 102)      →               (4 . 27)                  gam

Khối lượng lí thuyết:      y                 →                54                         kg

Khối lượng Al₂O₃ cần dùng theo lí thuyết là:

$m_{lt}=y=\frac{\mathrm{54.2.102}}{4.27}=102\left(kg\right)$

Do H = 92% nên khối lượng Al₂O₃ đã dùng là:

                          $H=\frac{m_{lt}\times 100}{m_{tt}}(\%)\Rightarrow m_{tt}=\frac{102\times 100(\%)}{92(\%)}=\mathrm{110,87}\left(kg\right).$

Chú ý: Hiệu suất phản ứng tính theo chất tham gia phản ứng là: $H=\frac{m_{lt}\times 100}{m_{tt}}(\%)$

Xem thêm các bài giải SGK Khoa học tự nhiên lớp 8 Cánh diều hay, chi tiết khác: