Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA CHM3 - CZERWIEC 2018



PYTANIE NR 28.
13 g cynku poddano reakcji z kwasem solnym według równania: Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2↑ Zebrano 1,12 dm3 wodoru (warunki normalne). Masy molowe: MZn = 65 g/mol, MH = 1g/mol, MCl = 35,5g/mol Wydajność tego procesu wynosi
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Oblicz n(Zn)=13/65=0,20 mol. Z równania reakcji 1 mol Zn daje 1 mol H2, więc teoretycznie n(H2)=0,20 mol. W warunkach normalnych Vm=22,4 dm3/mol, więc Vteor=0,20·22,4=4,48 dm3. Wydajność: (1,12/4,48)·100%=25%.

Pełne wyjaśnienie:

Wydajność procesu (reakcji) liczymy jako stosunek efektu rzeczywiście uzyskanego do efektu teoretycznie możliwego, pomnożony przez 100%:

η = (uzysk rzeczywisty / uzysk teoretyczny) · 100%

Krok 1. Liczba moli cynku
n(Zn) = m/M = 13 g / (65 g/mol) = 0,20 mol.

Krok 2. Stechiometria – ile moli wodoru powstaje?
Z równania: Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 wynika, że 1 mol Zn daje 1 mol H2. Zatem teoretycznie n(H2) = 0,20 mol (zakładając całkowite przereagowanie Zn).

Krok 3. Objętość teoretyczna wodoru
W zadaniach rachunkowych dla "warunków normalnych" stosuje się objętość molową gazu Vm = 22,4 dm3/mol. Stąd:
Vteor(H2) = 0,20 · 22,4 = 4,48 dm3.

Krok 4. Wydajność
Uzysk rzeczywisty to objętość zebrana: Vrz = 1,12 dm3.
η = (1,12 / 4,48) · 100% = 0,25 · 100% = 25%.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • 50% – odpowiadałoby sytuacji, gdy zebrano połowę objętości teoretycznej (ok. 2,24 dm3), a zebrano 1,12 dm3.
  • 60% – wymagałoby uzysku ok. 2,69 dm3; to nie wynika z danych.
  • 75% – wymagałoby uzysku ok. 3,36 dm3; to znacznie więcej niż 1,12 dm3.

Wskazówka egzaminacyjna: najpierw zawsze licz uzysk teoretyczny z równania reakcji, dopiero potem porównuj z uzyskiem rzeczywistym. To minimalizuje typowy błąd "odwrócenia ułamka" we wzorze na wydajność.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Jak obliczyć wydajność reakcji chemicznej z danych doświadczalnych?
Wydajność liczysz ze wzoru: η = (uzysk rzeczywisty / uzysk teoretyczny) · 100%. Najpierw wyznacz uzysk teoretyczny ze stechiometrii (z równania reakcji), a dopiero potem porównaj go z wynikiem z doświadczenia (masa, objętość, liczba moli).
Co oznacza, że gaz zebrano w warunkach normalnych?
Oznacza to, że objętość gazu odnosi się do umownych, zdefiniowanych warunków odniesienia. W wielu zadaniach szkolnych przyjmuje się wtedy objętość molową 22,4 dm3/mol. Trzeba uważać, bo w innych standardach spotyka się inne wartości.
Jak przeliczyć objętość wodoru na liczbę moli?
Gdy podane są ustalone warunki (np. "normalne"), korzystasz z objętości molowej: n = V / Vm. Dla typowych zadań: Vm=22,4 dm3/mol, więc np. 1,12 dm3 odpowiada 1,12/22,4 = 0,05 mola H2.
Dlaczego z 1 mola cynku powstaje 1 mol wodoru w tej reakcji?
W równaniu: Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 współczynniki przy Zn i H2 są równe 1. To oznacza proporcję molową 1:1. Dwa mole HCl są potrzebne, by dostarczyć 2 H do cząsteczki H2 i 2 Cl do ZnCl2.
Jakie są najczęstsze błędy przy zadaniach z wydajnością reakcji?
Najczęściej myli się ułamek we wzorze (teoretyczny/rzeczywisty zamiast rzeczywisty/teoretyczny), źle odczytuje proporcje z równania (np. 2 HCl → 2 H2), albo pomija przeliczenie objętości gazu na mole przez Vm.
Czy masa molowa cynku jest potrzebna do obliczenia wydajności?
Tak, bo aby wyznaczyć uzysk teoretyczny, musisz znać liczbę moli Zn: n = m/M. Dopiero z n(Zn) i stechiometrii obliczasz teoretyczną ilość H2. Bez M(Zn) nie da się poprawnie przejść od 13 g do moli.
Jak obliczyć teoretyczną objętość H2 z masy Zn?
W skrócie: 1) policz n(Zn)=m/M, 2) z równania przyjmij n(H2)=n(Zn), 3) objętość: V = n · Vm. Dla typowych "warunków normalnych" przyjmujesz Vm=22,4 dm3/mol.
Kiedy wynik wydajności wyjdzie większy niż 100% i co to znaczy?
Wydajność >100% zwykle oznacza błąd: zanieczyszczony produkt, niewłaściwe warunki odniesienia (np. błędna objętość molowa), nieszczelność układu, obecność pary wodnej w gazie lub niepoprawny odczyt objętości. W praktyce prawidłowa wydajność nie powinna przekraczać 100%.
Dlaczego do obliczeń nie jest potrzebna masa molowa H i Cl?
W tym zadaniu kluczowe jest przeliczenie Zn na mole i porównanie teoretycznej oraz rzeczywistej ilości H2. Masy molowe H i Cl nie są konieczne, bo nie liczysz masy HCl ani ZnCl2. Są danymi dodatkowymi, które mogą rozpraszać.
Jak przygotować się do zadań stechiometrycznych na egzamin technika analityka?
Ćwicz schemat: m → n → proporcja z równania → n/ V produktu → wydajność. Upewnij się, że umiesz szybko przeliczać jednostki (g, mol, dm3) i czytać współczynniki stechiometryczne. Rozwiązuj zadania z różnych wariantów: masa, objętość, stężenie.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 46% zdających egzamin. trudne

Eksperci podkreślają: "Oblicz n(Zn)=13/65=0,20 mol. Z równania reakcji 1 mol Zn daje 1 mol H2, więc teoretycznie n(H2)=0,20 mol."

Źródła:

  • IUPAC: Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (tzw. Green Book), rozdział dotyczący warunków standardowych i wielkości fizykochemicznych, wydanie 3 (lub nowsze).
  • Atkins P., de Paula J.: Chemia fizyczna (Physical Chemistry), część dot. gazów doskonałych i objętości molowej w ustalonych warunkach, odpowiedni rozdział w dowolnym powszechnym wydaniu.

Materiały:

  • Podręcznik chemii ogólnej – dział: stechiometria i obliczenia molowe
  • Tablice chemiczne – objętość molowa gazów i przeliczenia jednostek
  • Zbiór zadań maturalnych z chemii – obliczenia z wydajnością reakcji
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego