Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA CHM2 - CZERWIEC 2016



PYTANIE NR 27.
Proces produkcji kwasu octowego odbywa się zgodnie z reakcją przedstawioną równaniem CH3OH + CO kat. ⇌ CH3COOH.
Ile ton tlenku węgla(II) należy użyć, aby otrzymać 300 ton kwasu octowego, jeżeli proces przebiega z wydajnością 80%?
Ilustracja przedstawia prostokątną ramkę, w której znajdują się dwa wzory chemiczne.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Równanie reakcji ma stosunek molowy 1:1, więc na 1 mol CH3COOH przypada 1 mol CO.
Wyznacza się masę CO dla 300 t produktu z proporcji mas molowych (CO ok. 28 g/mol, CH3COOH ok. 60 g/mol), a następnie koryguje o wydajność 80% przez podzielenie przez 0,8. Otrzymuje się 175 t CO.

Pełne wyjaśnienie:

Reakcja podana w zadaniu przebiega według równania: CH3OH + CO → CH3COOH (katalizator). Z punktu widzenia obliczeń stechiometrycznych kluczowe jest to, że współczynniki stechiometryczne CO i kwasu octowego są równe 1. Oznacza to, że liczba moli zużytego CO (teoretycznie) jest taka sama jak liczba moli otrzymanego CH3COOH.

Krok 1: przeliczenie mas przez masy molowe. Korzystamy z mas molowych: CO ≈ 28 g/mol, a CH3COOH ≈ 60 g/mol. Dla 100% wydajności masa CO potrzebna do uzyskania 300 t kwasu octowego wynika z proporcji:
m(CO) = m(CH3COOH) × M(CO) / M(CH3COOH).
Po podstawieniu: 300 t × 28/60 = 140 t (wartość teoretyczna).

Krok 2: uwzględnienie wydajności 80%. Wydajność 80% oznacza, że z założonej (teoretycznej) ilości reagentów otrzymuje się tylko 0,8 zakładanej ilości produktu. Aby mimo to otrzymać 300 t produktu, trzeba zwiększyć zużycie CO o czynnik 1/0,8:
m(CO)rzeczywista = 140 t / 0,8 = 175 t.

Dlatego poprawna jest odpowiedź: 175 t.

  • Odpowiedź "140t" odpowiada sytuacji bez korekty na wydajność, czyli dla 100% uzysku, a w zadaniu podano 80%.
  • Odpowiedź "112t" zwykle wynika z błędu polegającego na mnożeniu przez 0,8 zamiast dzielenia przez 0,8 (odwrócenie zależności wydajności).
  • Odpowiedź "280t" może być skutkiem pomylenia proporcji mas molowych (np. przyjęcia 60/28 zamiast 28/60) lub błędnego założenia, że potrzeba podwojonej ilości CO.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy wydajność jest mniejsza niż 100%, a pytanie brzmi "ile surowca trzeba użyć, aby otrzymać daną ilość produktu", najczęściej dzielisz wynik teoretyczny przez wydajność wyrażoną ułamkiem (np. 0,8).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Jak obliczyć masę CO potrzebną do otrzymania kwasu octowego z równania reakcji?
Najpierw odczytaj stosunek molowy z równania (tu 1 mol CO daje 1 mol CH3COOH). Potem użyj proporcji mas molowych: m(CO)=m(kwasu)×M(CO)/M(kwasu). Na końcu uwzględnij wydajność, jeśli jest podana.
Dlaczego w tym zadaniu stosunek molowy CO do CH3COOH wynosi 1:1?
W równaniu CH3OH + CO → CH3COOH każdy składnik ma współczynnik stechiometryczny 1. To oznacza, że na każdy 1 mol powstającego kwasu octowego zużywa się 1 mol tlenku węgla(II), niezależnie od tego, że masy tych substancji są różne.
Co oznacza wydajność 80% w obliczeniach stechiometrycznych?
Wydajność 80% oznacza, że z teoretycznie możliwej ilości produktu uzyskujesz tylko 0,8 tej wartości. Gdy masz policzoną ilość surowca dla 100% uzysku, a chcesz dostać zadaną masę produktu, zwykle musisz podzielić wynik przez 0,8, aby skompensować straty.
Jakie masy molowe trzeba znać do obliczeń w tym zadaniu?
Potrzebujesz mas molowych CO oraz CH3COOH. W praktyce korzysta się z tablic lub kart danych: CO ma ok. 28 g/mol, a kwas octowy ok. 60 g/mol. Następnie liczysz proporcję 28/60, bo reaguje 1 mol CO na 1 mol kwasu.
Dlaczego nie można w tym zadaniu przejść bezpośrednio z ton produktu na tony CO bez mas molowych?
Równanie chemiczne wiąże ilości w molach, a nie w tonach. Ponieważ 1 mol CO waży ok. 28 g, a 1 mol kwasu octowego ok. 60 g, to przy tym samym stosunku molowym masy będą inne. Dlatego musisz użyć mas molowych, aby przeliczyć tony poprawnie.
Jak sprawdzić, czy wynik jest logiczny przy wydajności mniejszej niż 100%?
Prosty test: gdy wydajność jest mniejsza niż 100%, to do uzyskania tej samej masy produktu potrzebujesz więcej surowca niż w obliczeniu teoretycznym. Jeśli po uwzględnieniu wydajności wyszło mniej CO niż dla 100% uzysku, to prawie na pewno odwrócono działanie (mnożenie zamiast dzielenia).
Czy odpowiedź 140 t mogłaby być poprawna w jakiejś wersji zadania?
Tak, ale tylko wtedy, gdy założono by 100% wydajności (brak strat, pełna konwersja zgodna ze stechiometrią). W przedstawionym wariancie podano wydajność 80%, więc 140 t jest wynikiem pośrednim, a nie końcowym zapotrzebowaniem na CO.
Jakie są najczęstsze błędy przy zadaniach z wydajnością reakcji?
Najczęstsze pomyłki to: (1) mnożenie przez 0,8 zamiast dzielenia przez 0,8, (2) pomijanie wydajności i pozostanie przy wyniku teoretycznym, (3) błędne ustawienie proporcji mas molowych (np. 60/28 zamiast 28/60), (4) mylenie współczynników w równaniu z masami.
Jak przeliczać tony w obliczeniach molowych bez zmiany jednostek na kilogramy?
Możesz liczyć w tonach, jeśli używasz wyłącznie stosunków mas (np. 28/60). Jednostki się skracają, więc 300 t × 28/60 daje wynik w tonach. Na końcu dopiero stosujesz korektę na wydajność. Ważne, by nie mieszać jednocześnie ton i kilogramów.
Kiedy w zadaniach przemysłu chemicznego stosuje się bilans masowy surowców?
Bilans masowy stosuje się przy planowaniu partii produkcyjnych, doborze ilości reagentów, rozliczaniu zużycia surowców i analizie strat procesu. Jest też podstawą oceny efektywności instalacji (uzysk, konwersja, selektywność). Takie obliczenia są typowe dla pracy operatora instalacji chemicznej.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 45% zdających egzamin. trudne

Źródła:

  • NIST Chemistry WebBook: Carbon monoxide (CO) – molecular weight 28.01 g/mol, https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C630080&Units=SI (dostęp: 2026-02-27)
  • NIST Chemistry WebBook: Acetic acid – molecular weight 60.05 g/mol, https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C64197&Units=SI (dostęp: 2026-02-27)
  • PubChem: Acetic acid (CID 176) – Molecular Weight 60.052 g/mol, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Acetic-acid (dostęp: 2026-02-27)

Materiały:

  • Podstawy chemii ogólnej: dział o stechiometrii i obliczeniach molowych
  • Materiały dydaktyczne z bilansu masowego w technologii chemicznej
  • Tablice chemiczne z masami molowymi i jednostkami
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego