KWALIFIKACJA CHM2 - PAŹDZIERNIK 2013

PYTANIE NR 30.
Podstawą produkcji kwasu siarkowego(VI) metodą kontaktową jest reakcja przebiegająca według Reakcję powinno się prowadzić
Ilustracja przedstawia równanie chemiczne związane z produkcją kwasu siarkowego(VI) metodą kontaktową.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W metodzie kontaktowej kluczowe jest przesunięcie równowagi utleniania SO2 do SO3.
Reakcja jest egzotermiczna, więc obniżenie temperatury sprzyja tworzeniu produktu. Ponieważ po stronie produktów jest mniej moli gazu, podwyższenie ciśnienia przesuwa równowagę w stronę SO3.

Pełne wyjaśnienie:

W metodzie kontaktowej otrzymywania kwasu siarkowego(VI) podstawowym etapem jest utlenianie ditlenku siarki do trójtlenku siarki w fazie gazowej (następnie SO3 jest dalej przetwarzany do produktu końcowego). Z punktu widzenia wydajności równowagowej kluczowe jest, w którą stronę przesunie się równowaga reakcji.

Wpływ temperatury: jeśli reakcja jest egzotermiczna, to obniżenie temperatury sprzyja kierunkowi egzotermicznemu, czyli tworzeniu produktów. Podwyższanie temperatury przesuwa równowagę w stronę substratów (choć może zwiększać szybkość reakcji). W tym pytaniu sprawdzana jest właśnie zależność równowagowa.

Wpływ ciśnienia: w układach gazowych wzrost ciśnienia przesuwa równowagę w stronę tej strony równania, po której znajduje się mniej moli gazu. Dla utleniania SO2 do SO3 liczba moli gazu po stronie produktów jest mniejsza niż po stronie substratów, więc podwyższenie ciśnienia zwiększa udział produktów w stanie równowagi.

  • Odpowiedź z obniżeniem temperatury i podwyższeniem ciśnienia jest zgodna z zasadą Le Chateliera i sprzyja powstawaniu SO3.
  • Warianty z podwyższaniem temperatury faworyzują stronę substratów w reakcji egzotermicznej, więc obniżają uzysk równowagowy produktu.
  • Warianty z obniżaniem ciśnienia przesuwają równowagę w stronę większej liczby moli gazu, czyli również nie sprzyjają tworzeniu SO3.

W praktyce przemysłowej dobiera się parametry tak, aby uzyskać dobry kompromis między równowagą a szybkością procesu i ograniczeniami aparatury, ale sama reguła wpływu T i p na położenie równowagi pozostaje podstawą rozumowania egzaminacyjnego.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Kluczowym etapem metody kontaktowej jest utlenianie ditlenku siarki do trójtlenku siarki w fazie gazowej. To właśnie na tym etapie analizuje się wpływ temperatury i ciśnienia na położenie równowagi oraz na uzysk SO3, który dalej prowadzi do otrzymania produktu końcowego.
Obniżenie temperatury sprzyja tworzeniu produktów, gdy reakcja jest egzotermiczna. Zgodnie z zasadą Le Chateliera układ "przeciwdziała" zmianie, więc przy niższej temperaturze preferowany jest kierunek wydzielający ciepło, co zwiększa udział SO3 w stanie równowagi.
W reakcjach gazowych wzrost ciśnienia przesuwa równowagę w stronę mniejszej liczby moli gazu. Dla utleniania SO2 do SO3 po stronie produktów jest mniej moli gazowych niż po stronie substratów, więc podwyższenie ciśnienia sprzyja powstawaniu SO3.
Nie. Podwyższanie temperatury zwykle zwiększa szybkość reakcji (kinetykę), ale może obniżać uzysk równowagowy, jeśli reakcja jest egzotermiczna. W zadaniach egzaminacyjnych trzeba odróżnić: "co zwiększa szybkość" od "co przesuwa równowagę w stronę produktu".
Szybkość dotyczy tego, jak szybko układ dochodzi do stanu równowagi, a równowaga dotyczy składu mieszaniny po jej osiągnięciu. Temperatura zwykle przyspiesza reakcje, ale w układzie równowagowym może przesuwać równowagę zależnie od tego, czy reakcja jest egzotermiczna, czy endotermiczna.
Najczęstsze pomyłki to: mieszanie kinetyki z równowagą (wybór "wyższa temperatura" bez analizy), ignorowanie liczby moli gazu po stronach równania oraz mechaniczne zapamiętywanie reguł bez sprawdzenia, czy reakcja jest egzotermiczna. Pomaga zapisanie: T i p wpływają na równowagę inaczej.
Oznacza to, że suma współczynników stechiometrycznych dla gazów po stronie produktów jest mniejsza niż po stronie substratów. Przy wzroście ciśnienia układ dąży do zmniejszenia objętości, więc preferuje stronę z mniejszą liczbą moli gazu. To bezpośrednio wskazuje kierunek przesunięcia równowagi.
Gdy zbyt niska temperatura powoduje, że reakcja zachodzi bardzo wolno lub pojawiają się ograniczenia techniczne (np. utrzymanie pracy aparatury, stabilność katalizatora, koszty chłodzenia). W praktyce dobiera się kompromis: warunki sprzyjające równowadze oraz akceptowalną szybkość procesu i bezpieczeństwo instalacji.
Ponieważ reakcja zachodzi w fazie gazowej, a zmiana ciśnienia jest klasycznym czynnikiem przesuwającym równowagę. Egzamin sprawdza, czy zdający potrafi ocenić, po której stronie równania jest mniej moli gazu, i na tej podstawie wywnioskować, czy podwyższenie ciśnienia zwiększy uzysk produktu.
Ćwicz schemat: (1) rozpoznaj, czy reakcja jest egzotermiczna/endotermiczna, (2) policz liczbę moli gazu po stronach, (3) zastosuj zasadę Le Chateliera dla T i p, (4) dopiero potem myśl o szybkości procesu. Taki algorytm minimalizuje zgadywanie.
info

Około 48% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że w metodzie kontaktowej kluczowe jest przesunięcie równowagi utleniania SO2 do SO3.Reakcja jest egzotermiczna, więc obniżenie temperatury sprzyja tworzeniu produktu.

Źródła:

  • Wikipedia (PL), "Proces kontaktowy" – opis etapu utleniania SO2 do SO3 i uwarunkowań równowagi, https://pl.wikipedia.org/wiki/Proces_kontaktowy - dostęp 2026-03-02
  • Wikipedia (EN), "Contact process" – equilibrium considerations (temperature/pressure), https://en.wikipedia.org/wiki/Contact_process - accessed 2026-03-02
  • Chemguide, "The Contact Process" – equilibrium and Le Chatelier discussion, https://www.chemguide.co.uk/physical/equilibria/contactprocess.html - accessed 2026-03-02

Materiały:

  • Podręcznik chemii ogólnej: dział o równowadze chemicznej i zasadzie Le Chateliera
  • Materiały dydaktyczne o produkcji kwasu siarkowego(VI) metodą kontaktową (opis etapów i roli katalizatora)
  • Zadania maturalne/techniczne dotyczące przesuwania równowagi w układach gazowych

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego