W tego typu zadaniu kluczowe są dwa kroki rachunkowe: (1) poprawne uwzględnienie stężenia roztworu, (2) zastosowanie stechiometrii wynikającej z całego ciągu reakcji prowadzącego od amoniaku do kwasu azotowego(V) (proces Ostwalda).
Krok 1. Ustalenie, ile wynosi masa czystego HNO3
Jeżeli podano "HNO3 o stężeniu 65%", to w obliczeniach stechiometrycznych należy pracować na masie czystego HNO3, a nie na masie całego roztworu. Zatem z 1 t produktu o stężeniu 65% wyznacza się masę HNO3 jako odpowiedni ułamek masowy.
Krok 2. Stechiometria i wyznaczenie uzysku teoretycznego
W treści wskazano, że przebieg procesu opisuje ciąg uproszczonych równań. W praktyce do bilansu surowiec–produkt wykorzystuje się równanie sumaryczne wynikające z dodania równań cząstkowych (tak, aby usunąć produkty pośrednie). Z tak otrzymanej zależności odczytuje się stosunek molowy NH3 : HNO3 i na tej podstawie przelicza się, ile amoniaku teoretycznie powinno zostać zużyte do wytworzenia wyznaczonej ilości HNO3.
Krok 3. Wydajność procesu
Wydajność wyraża się procentowo jako porównanie wartości rzeczywistej z teoretyczną (zależnie od przyjętej definicji: na produkt lub na surowiec). W tym zadaniu, po przeliczeniu teoretycznego zużycia NH3 dla zadanej ilości HNO3 i zestawieniu z rzeczywistym zużyciem 3186,2 kg NH3, otrzymuje się wynik 94,2%.
Dlaczego pozostałe wartości są błędne?
- 28,6% i 18,0% zwykle wynikają z poważnego błędu w interpretacji danych (np. nieuwzględnienia stężenia 65% albo użycia niewłaściwych przeliczników molowych), przez co uzysk wychodzi zaniżony.
- 69,0% często jest skutkiem częściowo poprawnego toku obliczeń, ale z pomyleniem wielkości "teoretycznej" i "rzeczywistej" w definicji wydajności albo z błędnym odczytaniem stosunków stechiometrycznych z ciągu reakcji.
Wskazówka egzaminacyjna: zawsze zapisuj krótko: "z roztworu → masa czystej substancji → mole → zależność stechiometryczna → porównanie teoretyczne z rzeczywistym". To ogranicza ryzyko pomyłki w wieloetapowym rachunku.
