Đề bài: 32 g Cu(II) phản ứng với khí H2 thu được 12,8 g Cu và hơi nước.

Lưu ý: Copper(II) sẽ nhận electron từ H2 để tạo Cu và nước. Phương trình oxi hóa khử có thể viết chung như:
Cu^{2+} + H2 → Cu + H2O

Tuy nhiên dung dịch cần cân bằng electron và khối lượng/phản ứng khử oxy hóa đang ở trạng thái rắn khí gas và nước ở trạng thái lỏng. Ta sẽ viết phương trình cân bằng thích hợp ở dạng được dùng phổ biến trong bài tập kim loại tác dụng với hydro:
Cu^{2+} + H2 → Cu + 2 H^+ + 2 e−? Không đúng theo tỏ.

Phương trình đúng ở trạng thái rắn: Cu + H2O? Nhưng H2 tác dụng với Cu để tạo CuO hoặc Cu2O trong điều kiện đặc biệt. Ở đây cho sản phẩm là Cu và hơi nước (H2O) cho thấy phản ứng khử Cu2+ thành Cu bằng H2, đồng thời 2 H2 → 4 H+ và 4 e−? Hơi nước được tạo ra ở cuối. Tuy nhiên không có CuO hay Cu2O được nêu, nên phản ứng có thể được xem là:
Cu^{2+} + H2 → Cu + 2 H^+
Nhưng dạng này thiếu nước và cân bằng oxy. Thực tế, phản ứng kim loại với hydro thường là:
Cu^{2+} + H2 → Cu + 2 H^+
Sản phẩm nước trong khí, nhưng không phù hợp vì nước chưa được hình thành.

Có lẽ bài cho biết “Cu phản ứng với H2 thu được Cu và hơi nước” tuy nhiên trong dung dịch nước, nước thường xuất hiện dưới dạng H2O ở trạng thái khí và lỏng, do vậy ta sẽ cân bằng phản ứng ở dạng phương trình oxi hóa khử đầy đủ:

Điều này có thể được viết theo cách khử Cu2+ thành Cu và oxi hóa H2 thành H2O:
Cu^{2+} + H2 → Cu + H2^{+}? Không đúng.

Một phương trình phù hợp phổ biến cho phản ứng:
CuO (hoặc Cu2+) + H2 → Cu + H2O
nhưng không có CuO hoặc Cu2+ trong bài.

Có thể bài đang xét phản ứng khử Cu2+ bằng H2 trong dung dịch axit:
Cu^{2+} + H2 → Cu + 2 H^+ (đi kèm với nước ở dung dịch)
Phương trình cân bằng electron:
Cu^{2+} + H2 → Cu + 2 H^+ (không cân bằng khối lượng nguyên tố H và O trong dung dịch, nhưng vẫn dùng để tính lượng sản phẩm theo bài tập giản lược)

Dựa trên dữ liệu khối lượng cho phản ứng:
Khối lượng Cu ban đầu: 32 g
Khối lượng Cu thu được: 12,8 g
Khối lượng Cu mất: 32 - 12,8 = 19,2 g
Điều này cho thấy số mol Cu đã phản ứng là:
Molar mass Cu ≈ 63,55 g/mol
Số mol Cu phản ứng = 19,2 / 63,55 ≈ 0,3027 mol

Phản ứng tiêu thụ H2 sinh ra nước. Theo phản ứng Cu^{2+} + H2 → Cu + 2 H^+, mỗi mól Cu phản ứng cần 1/2 mól H2? Để giảm Cu2+ thành Cu cần 2 electron; H2 cung cấp 2 electron khi thành 2 H+ (2 H atoms -> 2 H+ + 2 e−). Đúng: H2 + Cu^{2+} → Cu + 2 H+. Mỗi mól Cu phản ứng với 1 mól H2. Do đó số mol H2 đã phản ứng bằng số mol Cu đã phản ứng: ≈ 0,3027 mol H2.

Khí H2 ban đầu được cho? Không có. Nước thu được theo phản ứng là 0 hoặc dấu hiệu.

Hiệu suất phản ứng được định nghĩa là:
Hiệu suất = (n Cu thực tế phản ứng / n Cu lý thuyết) × 100%

Ở đây, n Cu thực tế phản ứng = 0,3027 mol (tương đương 32 g - 12,8 g).

Khối lượng Cu lý thuyết sẽ phụ thuộc vào lượng H2 cho trước. Bài cho chỉ biết khối lượng Cu tham gia phản ứng (được cho ở 32 g) và sản phẩm 12,8 g Cu. Nếu chúng ta giả sử mọi Cu tham gia đều được khử và thu được Cu tự do, thì khối lượng Cu đã phản ứng là 19,2 g. Nhưng hiệu suất phải so với khả năng tối đa từ lượng H2 hoặc giới hạn bởi lượng H2. Tuy bài cho không cho nồng độ H2, ta chỉ tính hiệu suất dựa trên lượng Cu bị khử so với lượng Cu tối đa có thể bị khử nếu toàn bộ Cu phản ứng. Tuy vậy điều này là không hợp lý vì Cu hoàn toàn có thể bị khử.

Một cách khác: Xác định số mol Cu có thể được khử bởi lượng H2 đã tham gia (n_H2 = ?) Nếu giả sử mọi H2 tham gia phản ứng tạo nước, với n_H2 ban đầu =? cho ăn.

Vì bài cho chỉ 32 g Cu và thu được 12,8 g Cu, có thể hiểu là lượng Cu bị khử là 19,2 g, tương đương 0,3027 mol. Giả sử lượng H2 đã đưa phản ứng tối đa cho lượng Cu này. Không có thông tin giới hạn khác nên hiệu suất có thể được xem là 100% nếu cho rằng tất cả Cu tham gia phản ứng đều khi thu được sản phẩm 12,8 g. Tuy nhiên 12,8 g Cu thu được có nghĩa là 0,202 mol Cu? Tính lại: 12,8 / 63,55 ≈ 0,2017 mol Cu. Thời lượng Cu phản ứng so với lượng Cu ban đầu 0,3027 mol. Hiệu suất = (0,2017 / 0,3027) × 100% ≈ 66.6%.

Như vậy có hai cách diễn giải:

Nếu xem sản phẩm Cu thu được là 12,8 g, thì lượng Cu phản ứng ban đầu là 0,2017 mol, hiệu suất so với lượng Cu ban đầu (32 g) là 66.7%.
Có thể hiểu là 12,8 g Cu được thu từ 32 g ban đầu có thể cho thấy 66.7% hiệu suất.
Tóm lại:
A) Phương trình hóa học (một cách cân bằng đơn giản nhất):
Cu^{2+} + H2 → Cu + 2 H^+
hoặc nếu ở dạng oxi hóa khử đầy đủ trong dung dịch axit: Cu^{2+} + H2 → Cu + 2 H^+
B) Hiệu suất phản ứng:
Hiệu suất ≈ 66.7% (dựa vào khối lượng Cu thu được so với khối lượng Cu ban đầu). Nếu dùng mô hình theo số mol Cu phản ứng so với lượng Cu khử được: 0,2017/0,3027 ≈ 0,6667.

Lưu ý: Đáp án phụ thuộc vào cách hiểu đề và cách cân bằng phương trình ở trạng thái giải thích. Nếu bạn cho biết thêm ngữ cảnh (vd dung dịch axit nào, hoặc "phản ứng giữa Cu và H2O" trong điều kiện đặc biệt), mình sẽ điều chỉnh cho đúng chuẩn cân bằng và bổ sung các chi tiết hợp lý