Hiệu suất là gì? Công thức tính hiệu suất, bài tập áp dụng

Hóa học là một môn học có lượng kiến thức vô cùng khó. Do đó, nếu muốn học tốt được môn hóa bậc Trung học thì đòi hỏi bạn phải nắm vững được các kiến thức nền tảng. Một trong những kiến thức phổ biến trong môn hóa đó là hiệu suất phản ứng. Vậy hiệu suất là gì, công thức tính hiệu suất phản ứng như thế nào? Maynenkhikhongdau.net sẽ cùng bạn giải đáp chi tiết nhé!

Hiệu suất là gì?

Hiệu suất là gì? Hiệu suất được định nghĩa là khả năng tránh lãng phí vật liệu, năng lượng, tiền bạc, nỗ lực và thời gian để thực hiện một việc gì đó hay muốn tạo ra kết quả mong muốn. Hiểu một cách đơn giản nhất thì hiệu suất chính là năng lực để làm tốt một việc mà không để lãng phí.

Trong các tài liệu liên quan đến toán học và khoa học thì hiệu suất được hiểu là một đại lượng dùng để đo lường mức độ hoàn thành công việc theo kế hoạch đã đặt ra trước đó. Nhờ có hiệu suất mà người ta có thể đo lường, đối chiếu nhiều yếu tố giữa lợi ích đạt được và nguồn ngân sách bỏ ra để có thể đưa ra những quyết định đúng đắn nhất.

Trên thực tế, rất nhiều người nhầm lẫn giữa hiệu suất và hiệu quả. Tuy nhiên, hai khái niệm này hoàn toàn khác nhau. Như đã nói ở trên thì hiệu suất là mức độ hoàn thành mục tiêu đề ra với mức chi phí thấp nhất. Hiệu quả được hiểu là đại lượng đo lường được tính bằng tỷ số giữa đầu ra trên tổng số đầu vào.

Hiệu suất phản ứng là gì?

Cùng với việc tìm hiểu hiệu suất là gì chúng ta sẽ cùng nắm sơ bộ về khái niệm hiệu suất phản ứng. Trong kiến thức môn hóa học thì hiệu suất phản ứng được định nghĩa là mức độ phản ứng thực của chất tham gia phản ứng trong các điều kiện thực tế. Hiệu suất phản ứng có ký hiệu là H và đơn vị tính là %.

• Nếu hiệu suất phản ứng H=100% thì phản ứng xảy ra hoàn toàn hoặc là một chất phản ứng hết và còn một chất dư;
• Nếu hiệu suất phản ứng H<100% thì phản ứng xảy ra không hoàn toàn và những chất tham gia phản ứng còn dư.

Các công thức tính toán liên quan đến hiệu suất

Bên cạnh kiến thức hiệu suất là gì thì cách tính hiệu suất như thế nào cũng là vấn đề mà nhiều bạn học sinh, sinh viên quan tâm hiện nay. Dưới đây là các công thức hiệu suất quan trọng mà bạn nên nắm vững:

Công thức tính hiệu suất phản ứng tổng quát

Cách tính hiệu suất phản ứng được áp dụng bằng công thức khối lượng thực tế chia cho khối lượng lý thuyết rồi nhân với 100%:

H = (mtt x 100%)/mlt

Trong đó: 

• H là ký hiệu của hiệu suất, đơn vị là %
• mtt là ký hiệu của khối lượng thực tế, đơn vị là g
• mlt: là ký hiệu của khối lượng lý thuyết, đơn vị là g.

Công thức tính khối lượng hóa học các chất tham gia khi có hiệu suất

Bởi vì hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100% nên để bù sự hao hụt thì lượng chất tham gia thực tế đem vào phản ứng phải hơn nhiều. Sau khi bạn đã tính ra được khối lượng chất khi tham gia theo phương trình phản ứng thì công thức tính khối lượng chất tham gia khi có hiệu suất như sau:

mlt = (mtt x 100%)/H

Công thức tính khối lượng sản phẩm khi bài toán đã cho hiệu suất

Vì hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100%, do đó khối lượng sản phẩm thực tế thu được phải nhỏ hơn nhiều so với sự hao hụt. Sau khi đã tính được khối lượng sản phẩm theo phương trình phản ứng thì công thức tính khối lượng sản phẩm khi có hiệu suất như sau:

mtt = (mlt x H )/100%

Công thức tính hiệu suất phản ứng hóa học trong môn Hóa

Cho phương trình phản ứng hóa học: A + B => C

Hiệu suất phản ứng hóa học sẽ được tính bằng công thức số mol phản ứng chia cho số mol ban đầu và nhân với 100% như sau:

H (%) = (số mol pứ/ số mol ban đầu) x 100%

Ngoài ra, công thức tính hiệu suất hóa học cũng có thể tính theo khối lượng như sau:

H = (khối lượng thu được trên thực tế/khối lượng thu được tính theo phương trình) x 100%

Một lưu ý cho bạn là tính hiệu suất theo số mol chất thiếu tức là theo số mol nhỏ. Từ công thức trên thì ta suy ra các công thức khác như sau:

• nC = nA pứ = (nA ban đầu x H)/100
• nA ban đầu cần dùng : nA ban đầu = (nC x100)/H

Cho ví dụ về bài tập có hiệu suất phản ứng cụ thể như sau:

Tiến hành nung 0.1 mol CaCO3 và ta thu được 0.08 mol CaO. Áp dụng công thức đã học tính hiệu suất phản ứng hóa học xảy ra.

Bài giải

Cách 1:

Phương trình hóa học:

• CaCO3 ——–> CaO + CO2

Tương đương 0.1 mol —-> 0.1 mol

Căn cứ theo PT ta có 0.1 mol CaCO3 tạo ra 0.1 mol CaO. Mặt khác, khi đo chúng ta chỉ có thể thu được 0.08 mol CaO. Suy ra đối với CaO thì lượng tính toán theo phản ứng là 0.1 (khối lượng lý thuyết) và lượng chắc chắn mà ta thu được là 0.08 (lượng thực tế).

Áp dụng công thức tính hiệu suất phản ứng vào bài toán: 

H = (mtt x 100%)/mlt = (0.08/0.01) x 100 = 80%

Cách 2: 

Phương trình hóa học:

CaCO3 ——–> CaO + CO2

tương đương: 0.08 mol <—— 0.08 mol

Theo tỷ lệ mol trên phương trình phản ứng thì nếu thu được 0.08 mol vô sống CaO thì cần dùng đến 0.08 mol CaCO3. Mặt khác theo đề bài cho thì chỉ nung 0.1 mol CaCO3.

Suy ra, đối với CaCO3 thì lượng tính toán theo phản ứng là 0.08 (lượng lý thuyết) và lượng chắc chắn cần phải có là 0.1 (lượng thực tế).

Áp dụng công thức tính hiệu suất phản ứng ta có:

H = ( lượng lý thuyết/ lượng thực tế) x 100 = (0,08/0,1) x 100 = 80%

Xem thêm: Oxit bazo là gì? tính chất hóa học của bazo, bài tập áp dụng

Công thức tính hiệu suất phản ứng phần trăm

Ta có công thức tính hiệu suất phần trăm của phản ứng như sau:

H = (lượng thực tế/lượng lý thuyết) x 100%

Công thức tính độ hao phí của phản ứng thì dựa theo phần trăm được tính như sau:

%hao phí = 100% – % hiệu suất

Công thức tính hiệu suất vật lý cần nắm

Do hiệu suất vật lý chính là tỉ số giữa công có ích với công toàn phần nên cách tính hiệu suất vật lý được áp dụng theo công thức như sau:

H = A1/A

Trong đó:

• H là ký hiệu của hiệu suất và có đơn vị là %
• A1 là ký hiệu của công có ích
• A là ký hiệu của công toàn phần.

Cho ví dụ về bài toán hiệu suất vật lý như sau:

Một người sử dụng ròng rọc để kéo một vật có khối lượng 500N lên độ cao 4m. Người này tác động tới ròng rọc bằng một lực là 200N. Tính hiệu suất phản ứng vật lý của ròng rọc hoạt động.

Bài giải:

Đầu tiên, bạn cần xác định được công có ích và và công toàn phần:

• Công có ích A1 là công nâng trực tiếp của vật lên cao;

A1 = h x P = 500 x 3 = 1500 (J)

Vì ròng rọc được sử dụng ở đây là ròng rọc động nên chiều dài đường đi sẽ tăng gấp đô. Độ dài thực tế của dây kéo là:

S = h x 2 = 4 x 2 = 8(m)

Công toàn phần A như sau:

A = F x S = 200 x 8 = 1600 (J)

Ta có công thức tính hiệu suất như sau H = A1/A:

H = (1500 x 100%)/1600 = 93.7%

Xem thêm: Hiện tượng El Nino là gì? Giải thích nguyên nhân, tác hại của El Nino

Cách tính hiệu suất sản xuất

Xoay quanh việc kiến thức hiệu suất thì gì thì chúng ta sẽ tìm hiểu cách tính hiệu suất sản xuất. Hiệu suất sản xuất được hiểu đơn giản là cách tính hiệu suất phản ứng cộng trong sản xuất. Thực tế, hiện nay người ta áp dụng các phương pháp tính hiệu suất phản ứng.

Những lưu ý quan trọng khi tính hiệu suất phản ứng

Liên quan đến kiến thức hiệu suất là gì, công thức tính hiệu suất phản ứng thì chúng ta vẫn phải lưu ý một số vấn đề như sau:

• Khi tính hiệu suất phản ứng thì phải xác định đúng các đơn vị gam, mol,… để đảm bảo kết quả tính được chính xác tuyệt đối;
• Hiệu suất luôn nhỏ hơn 100%
• Phải nắm được đâu là hiệu suất phản ứng cộng, sai số và độ hao phí

Một số công thức khác cần nhớ:

Các công thức tính số mol

Bởi vì hiệu suất phản ứng được tính bằng số mol phản ứng nhân cho số mol ban đầu. Do vậy để tính được hiệu suất phản ứng thì bạn cần phải nắm được các công thức tính số mol như sau:

• CT1: n = m/M (m là khối lượng, M là khối lượng mol)
• CT2: n = V/22.4 (V là ký hiệu của thể tích)
• CT3: n = Cm x Vdd (Vdd là ký hiệu của thể tích dung dịch, Cm là nồng độ mol)

Công thức tính c phần trăm

Trong môn hóa học, rất nhiều bạn hay nhầm lẫn với công thức tính nồng độ phần trăm thành công thức tính phần trăm của số mol. Để tránh nhầm lẫn thì bạn hãy tham khảo những công thức dưới đây:

• Công thức tính phần trăm số mol như sau: 

%nA = nA x 100/n

• Công thức tính c phần trăm sẽ được áp dụng như sau:

• CT1: C% = m(ct) x 100%/m(dd) ( trong đó m(ct) là khối lượng chất tan, m(dd) là khối lượng dung dịch)
• CT2: C% = C (M) x M/10 x D 

Trong đó: C (M) là ký hiệu của nồng độ mol; M là ký hiệu của khối lượng mol và D là ký hiệu của khối lượng riêng.

Các dạng bài toán có hiệu suất phản ứng thường gặp

Bài toán 1: Bạn hãy tính khối lượng Na và thể tích của khí Cl2 cần dùng để có thể điều chế được 4.68 g muối Clorua. Bài toán áp dụng nếu hiệu suất phản ứng là 80%.

Bài toán 2: Muốn điều chế được 8,775 g muối NaCL thì cần bao nhiêu gam natri và bao nhiêu gam clorua trong điều kiện tiêu chuẩn. Bài toán cho biết hiệu suất phản ứng là 75%.

Qua những kiến thức mà maynenkhikhongdau.net chia sẻ thì bạn đã hiểu được hiệu suất là gì rồi đúng không nào. Nếu muốn học tốt và chắc chắn môn Hóa học thì bạn cũng nên ôn kỹ về các công thức, bài toán về hiệu suất phản ứng nhé!