Bài 22: Cho luồng khí H2 đi qua 32 gam bột CuO nung nóng thu được 27,2 gam chất rắn X.
a. Xác định thành phần phần trăm các chất trong X.
b. Tính hiệu suất của quá trình phản ứng.

Question

Accepted Answer

Để giải bài toán này, ta phân tích như sau:

**Bài toán:**
- Cho luồng khí H2 đi qua 32 gam bột CuO nung nóng.
- Sau phản ứng thu được 27,2 gam chất rắn X.
- Yêu cầu:
  a) Xác định thành phần phần trăm các chất trong X.
  b) Tính hiệu suất của quá trình phản ứng.

---

### Bước 1: Viết phương trình phản ứng

Phản ứng giữa CuO và H2 là phản ứng khử oxit:

$$
\text{CuO} + \text{H}_2 \rightarrow \text{Cu} + \text{H}_2\text{O}
$$

---

### Bước 2: Tính số mol CuO ban đầu

Khối lượng CuO ban đầu: 32 gam

Khối lượng mol CuO = 63.5 (Cu) + 16 (O) = 79.5 g/mol

Số mol CuO ban đầu:

$$
n_{\text{CuO}} = \frac{32}{79.5} \approx 0.4025 \text{ mol}
$$

---

### Bước 3: Xác định khối lượng chất rắn X sau phản ứng

Chất rắn X gồm có Cu dư chưa phản ứng hết và Cu tạo thành từ CuO bị khử.

Giả sử hiệu suất phản ứng là $ \alpha $ (tỉ lệ mol CuO phản ứng).

- Số mol CuO phản ứng: $ n_{\text{CuO, phản ứng}} = \alpha \times 0.4025 $
- Số mol CuO không phản ứng: $ n_{\text{CuO, dư}} = (1 - \alpha) \times 0.4025 $

Sau phản ứng:

- Số mol Cu tạo thành từ CuO phản ứng: $ n_{\text{Cu}} = \alpha \times 0.4025 $
- Số mol CuO dư: $ (1 - \alpha) \times 0.4025 $

Khối lượng chất rắn X:

$$
m_X = m_{\text{Cu}} + m_{\text{CuO dư}} = n_{\text{Cu}} \times 63.5 + n_{\text{CuO dư}} \times 79.5
$$

Thay số:

$$
27.2 = \alpha \times 0.4025 \times 63.5 + (1 - \alpha) \times 0.4025 \times 79.5
$$

---

### Bước 4: Giải phương trình tìm $\alpha$

$$
27.2 = 0.4025 \times (63.5 \alpha + 79.5 - 79.5 \alpha) = 0.4025 \times (79.5 - 16 \alpha)
$$

$$
27.2 = 0.4025 \times 79.5 - 0.4025 \times 16 \alpha
$$

$$
27.2 = 32.0 - 6.44 \alpha
$$

$$
6.44 \alpha = 32.0 - 27.2 = 4.8
$$

$$
\alpha = \frac{4.8}{6.44} \approx 0.745
$$

---

### Bước 5: Tính thành phần phần trăm các chất trong X

- Khối lượng Cu:

$$
m_{\text{Cu}} = \alpha \times 0.4025 \times 63.5 = 0.745 \times 0.4025 \times 63.5 \approx 19.05 \text{ gam}
$$

- Khối lượng CuO dư:

$$
m_{\text{CuO dư}} = (1 - \alpha) \times 0.4025 \times 79.5 = 0.255 \times 0.4025 \times 79.5 \approx 8.15 \text{ gam}
$$

Kiểm tra tổng:

$$
19.05 + 8.15 = 27.2 \text{ gam}
$$

---

### Bước 6: Tính phần trăm khối lượng các chất trong X

$$
\% \text{Cu} = \frac{19.05}{27.2} \times 100\% \approx 70.05\%
$$

$$
\% \text{CuO} = \frac{8.15}{27.2} \times 100\% \approx 29.95\%
$$

---

### Bước 7: Tính hiệu suất phản ứng

Hiệu suất phản ứng là tỉ lệ mol CuO phản ứng trên mol CuO ban đầu:

$$
\text{Hiệu suất} = \alpha \times 100\% = 74.5\%
$$

---

## Kết luận:

a) Thành phần phần trăm các chất trong X:

- Cu: 70.05%
- CuO: 29.95%

b) Hiệu suất của quá trình phản ứng là khoảng 74.5%.

Bài 22: Cho luồng khí H2 đi qua 32 gam bột CuO nung nóng thu được 27,2 gam chất rắn X. a. Xác định thành phần phần trăm các chất trong X. b. Tính hiệu suất của quá trình phản ứng.