AP Chemistry
yield

Hiệu suất là tỉ lệ phần trăm giữa lượng sản phẩm thực tế thu được và lượng lý thuyết tính theo phương trình.
Trong thực tế phòng thí nghiệm, lượng sản phẩm thu được sau mỗi phản ứng thường nhỏ hơn lượng tính toán trên giấy tờ do hao hụt trong quá trình lọc, rửa, hoặc do các phản ứng phụ xảy ra song song. Tuy nhiên, đôi khi hiệu suất có vẻ vượt mức 100% nếu sản phẩm chưa được làm khô hoàn toàn hoặc lẫn tạp chất. Vì vậy, các nhà hóa học phân biệt rõ ràng giữa khối lượng thực tế đo đạc được và khối lượng lý thuyết tính toán dựa trên định luật bảo toàn khối lượng (law of conservation of mass).
Đại lượng đặc trưng cho mức độ thành công của quá trình này là hiệu suất phần trăm (percent yield), được xác định bằng thương số giữa lượng thực tế và lượng lý thuyết rồi nhân với 100. Công thức cụ thể như sau: Trong biểu thức này, tử số là khối lượng thực nghiệm đo được, còn mẫu số là giá trị lớn nhất có thể tạo thành nếu mọi chất phản ứng chuyển hóa hết thành sản phẩm theo đúng tỉ lệ mol của phương trình.
Để tìm mẫu số, bắt buộc phải xác định chất hạn chế, tức là chất phản ứng hết đầu tiên và quy định trần sản phẩm. Ngược lại, các chất dư dù có mặt với lượng lớn đến đâu cũng không làm tăng lượng sản phẩm tạo thành. Do đó, bài toán hiệu suất luôn là bước cuối cùng của quy trình tính toán hóa học, đòi hỏi học sinh phải nắm vững cách tìm chất hạn chế trước khi áp dụng công thức.
Trực giác: Khi ép nước cam, lượng nước chảy ra cốc thường ít hơn lượng nước chứa trong múi cam do một phần còn sót lại trong bã và xơ.
Dùng khi cần đánh giá hiệu quả của một phản ứng hoá học, so sánh lượng sản phẩm thực tế thu được với lượng tối đa tính theo phương trình hoá học (stoichiometry). Giá trị luôn nhỏ hơn hoặc bằng vì phản ứng thực tế không bao giờ vượt mức lý thuyết.
Trong đó
Phản ứng thuận lợi về nhiệt động không bảo đảm hiệu suất cao.
Khi ở mọi nhiệt độ, đề vẫn có thể cho biết rất ít sản phẩm được tạo ra, và câu trả lời nằm ở tốc độ chứ không nằm ở nhiệt động lực học. Nếu năng lượng hoạt hóa (activation energy) quá cao thì ở chỉ một phần cực nhỏ số va chạm có đủ năng lượng vượt rào, nên phản ứng bò chậm đến mức coi như không xảy ra. Vì vậy khi so sánh hai giản đồ năng lượng, hãy đọc chiều cao của đỉnh rào chứ đừng chỉ nhìn hiệu số giữa chất đầu và sản phẩm.
Hiệu suất lý thuyết phải tính từ chất giới hạn, không phải từ chất lấy dư.
Rất nhiều bài mất điểm vì học sinh chọn ngay chất có khối lượng lớn hơn hoặc chất viết trước trong phương trình. Cách an toàn là đổi cả hai chất đầu ra số mol, chia cho hệ số tương ứng trong phương trình đã cân bằng, rồi lấy tỉ số nhỏ hơn; chất cho tỉ số nhỏ hơn là chất giới hạn (limiting reactant). Chỉ sau bước đó mới nhân lên để ra số mol sản phẩm tối đa.
Chất xúc tác làm phản ứng nhanh hơn chứ không dịch chuyển cân bằng.
Nó hạ thấp rào năng lượng cho cả chiều thuận lẫn chiều nghịch nên hằng số cân bằng giữ nguyên, và lượng sản phẩm tối đa về mặt cân bằng cũng không đổi. Tuy nhiên trong sản xuất công nghiệp, chất xúc tác vẫn giúp thu được nhiều sản phẩm hơn trong cùng khoảng thời gian, vì hệ kịp tiến gần tới cân bằng thay vì mắc kẹt ở trạng thái phản ứng chưa chạy. Do đó câu trả lời đúng phải phân biệt rõ "nhanh hơn" với "nhiều hơn ở cân bằng".
Tăng nhiệt độ không phải lúc nào cũng tăng hiệu suất.
Với phản ứng tỏa nhiệt như tổng hợp từ và , nhiệt độ cao đẩy cân bằng về phía chất đầu và làm giảm, nên phần trăm chuyển hóa thấp đi. Ngược lại, nhiệt độ thấp lại khiến phản ứng chậm tới mức không dùng được trong thực tế. Vì vậy điều kiện công nghiệp luôn là một thỏa hiệp giữa nhiệt động lực học và động học, và bài thi thường muốn nghe đúng chữ "thỏa hiệp" đó.
Quiz câu thật từ ngân hàng đề
Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.
Biên soạn bởi DucklingStudy, bản quyền thuộc DucklingStudy. Xuất bản .
Gặp câu "vì sao rất ít sản phẩm dù phản ứng thuận lợi", hãy viết ngay chữ năng lượng hoạt hóa.
Giám khảo tìm ý rằng rào năng lượng cao nên ở nhiệt độ phòng chỉ có rất ít phân tử đủ động năng để vượt qua, khiến tốc độ nhỏ đến mức không quan sát được sản phẩm. Đừng lặp lại rằng — điều đó đề đã cho và không trả lời được câu hỏi. Một câu nêu rào cao, một câu nêu phân bố năng lượng phân tử ở là đủ lấy trọn điểm.
Bài chuẩn độ hỏi "tối đa hóa hiệu suất" thực chất là bài tính nồng độ.
Đề cho thể tích tới điểm cuối của từng mẫu, và việc của bạn là dùng cho axit đơn chức để ra nồng độ mỗi mẫu, rồi đối chiếu xem mẫu nào rơi vào khoảng yêu cầu. Nhớ đổi thể tích sang lít cho thống nhất và ghi rõ số mol đã dùng. Kết luận phải gọi đúng tên mẫu, không được dừng ở con số nồng độ.
Luôn viết ra công thức phần trăm hiệu suất trước khi thay số.
Ghi rồi mới thế giá trị, vì phần tự luận chấm cả phương pháp chứ không chỉ đáp số. Nếu kết quả vượt quá thì gần như chắc chắn bạn đã chọn nhầm chất giới hạn hoặc quên cân bằng phương trình, hãy quay lại kiểm tra thay vì viết đại. Ngoài ra, khối lượng thực tế và khối lượng lý thuyết phải cùng đơn vị và cùng nói về một chất.
Hydrogen là chất giới hạn, hiệu suất lý thuyết của mẻ phản ứng là 22.5 g , và với 18.0 g thu được thực tế thì hiệu suất phần trăm đạt 79.9%. Nói cách khác, gần bốn phần năm lượng amoniac mà lượng ban đầu hứa hẹn đã thực sự vào được bình chứa sản phẩm.
Tại cân bằng bình chứa 1.559 mol , ứng với hiệu suất 78.0% so với 2.00 mol lý thuyết. Muốn đẩy hiệu suất lên cao hơn phải dùng dư một chất đầu hoặc tách sản phẩm ra khỏi hệ, chứ không phải bằng cách tăng áp suất, vì số mol khí hai bên phương trình bằng nhau.