KWALIFIKACJA CHM3 - CZERWIEC 2018

PYTANIE NR 7.
Aby zwiększyć wydajność reakcji przedstawionej równaniem: HCOOH + C2H5OH ⇄ HCOOC2H5 + H2O, należy
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Reakcja jest odwracalna, więc o wydajności decyduje położenie równowagi.
Usuwanie jednego z produktów (mrówczanu etylu) przez oddestylowanie przesuwa równowagę w prawo i zwiększa uzysk estru. Dodanie estru lub wody oraz obniżenie stężenia kwasu sprzyja przesunięciu w lewo.

Pełne wyjaśnienie:

Równanie opisuje odwracalną reakcję estryfikacji: kwas mrówkowy reaguje z etanolem, tworząc mrówczan etylu i wodę. Ponieważ reakcja zachodzi w stanie równowagi, samo "zwiększenie wydajności" oznacza w praktyce zwiększenie uzysku produktu poprzez przesunięcie położenia równowagi w stronę produktów.

Zgodnie z zasadą Le Chateliera, jeśli z układu usuwa się jeden z produktów, układ "dąży" do jego odtworzenia, czyli równowaga przesuwa się w prawo. Dlatego odpowiedź "oddestylować mrówczan etylu" jest poprawna: destylacja pozwala fizycznie usuwać powstający ester (jeśli jest wystarczająco lotny w danych warunkach), co sprzyja dalszemu przebiegowi reakcji w kierunku tworzenia kolejnych porcji estru.

Pozostałe propozycje działają przeciwnie lub osłabiają efekt:

  • "dodać mrówczanu etylu" zwiększa stężenie produktu, co przesuwa równowagę w lewo, ograniczając dalsze powstawanie estru.
  • "dodać wody" także zwiększa stężenie produktu (wody), a dodatkowo woda jest bezpośrednim produktem reakcji, więc jej dodatek typowo utrudnia uzyskanie estru.
  • "zmniejszyć stężenie kwasu mrówkowego" oznacza zmniejszenie ilości jednego z substratów; układ będzie wtedy mniej "napędzany" do tworzenia produktów, co zwykle obniża uzysk estru.

W praktyce laboratoryjnej analogiczną strategią bywa także wiązanie/usuwanie wody, ale w tym pytaniu wskazano konkretną metodę: usuwanie estru przez destylację.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Zasada Le Chateliera mówi, że układ w stanie równowagi reaguje na zmianę warunków (stężeń, ciśnienia, temperatury) tak, aby tę zmianę osłabić. W praktyce: usuwanie produktu przesuwa równowagę w stronę jego tworzenia, a dodawanie produktu przesuwa w stronę substratów.
Gdy reakcja jest odwracalna, ilość produktu w mieszaninie ogranicza równowaga. Jeśli produkt jest na bieżąco usuwany (np. destylacją), jego stężenie spada, więc równowaga przesuwa się w stronę produktów. To zwiększa uzysk, mimo że reakcja nadal może być odwracalna.
Destylacja usuwa z mieszaniny powstający ester, czyli jeden z produktów. Zmniejszenie stężenia produktu powoduje przesunięcie równowagi w prawo i sprzyja wytwarzaniu kolejnych porcji estru. To klasyczna metoda "wymuszania" przebiegu reakcji równowagowej w syntezie.
Zwykle nie. Woda jest produktem reakcji estryfikacji, więc jej dodatek zwiększa stężenie produktu i przesuwa równowagę w stronę substratów. Efektem jest mniejszy uzysk estru. Dlatego w praktyce częściej dąży się do usuwania wody niż do jej dodawania.
Najczęściej stosuje się:
  • usuwanie jednego z produktów (np. destylacja estru lub usuwanie wody),
  • zastosowanie nadmiaru jednego z substratów,
  • dobór warunków ułatwiających rozdział mieszaniny po reakcji.
Wybór metody zależy od właściwości fizycznych składników.
Szybkość mówi, jak szybko powstają produkty w czasie (kinetyka). Wydajność/uzysk mówi, ile produktu otrzymasz po ustaleniu równowagi lub po zakończeniu procesu. Można przyspieszyć reakcję katalizatorem, ale nie zawsze zwiększy to uzysk, jeśli ogranicza go równowaga.
W typowej interpretacji równowagi — nie. Dodanie produktu zwiększa jego stężenie i przesuwa równowagę w stronę substratów. Wyjątki mogą dotyczyć bardzo specyficznych przypadków (np. wpływu na fazy lub rozdział), ale w zadaniach egzaminacyjnych dla reakcji jednofazowej przyjmuje się, że dodanie produktu obniża uzysk.
Destylację stosuje się wtedy, gdy jeden ze składników (często produkt) jest na tyle lotny, że można go odbierać z mieszaniny. Odbiór destylatu działa jak "usuwanie produktu", więc przesuwa równowagę w stronę jego tworzenia i pozwala uzyskać więcej produktu w procesie.
Najczęstsze błędy to: mylenie pojęć szybkości i uzysku, nieuwzględnianie tego, że woda jest produktem, oraz automatyczne wybieranie odpowiedzi "dodać X" bez sprawdzenia, czy X jest substratem czy produktem. Pomaga zapis: substraty po lewej, produkty po prawej.
W równaniu reakcji substraty znajdują się po lewej stronie strzałki, a produkty po prawej. W podanym równaniu kwas mrówkowy i etanol są substratami, a mrówczan etylu oraz woda są produktami. To podstawowy krok przed analizą wpływu dodawania/usuwania składników.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 40% zdających egzamin. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Reakcja jest odwracalna, więc o wydajności decyduje położenie równowagi.Usuwanie jednego z produktów (mrówczanu etylu) przez oddestylowanie przesuwa równowagę w prawo i zwiększa uzysk estru."

Źródła:

  • Wikipedia: Le Chatelier's principle — https://en.wikipedia.org/wiki/Le_Chatelier%27s_principle (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia: Esterification — https://en.wikipedia.org/wiki/Esterification (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia: Ethyl formate — https://en.wikipedia.org/wiki/Ethyl_formate (dostęp: 2026-03-02)

Materiały:

  • Podręcznik/rozdział: równowaga chemiczna i zasada Le Chateliera (chemia ogólna)
  • Materiał dydaktyczny: estryfikacja i czynniki wpływające na uzysk estrów
  • Instrukcje laboratoryjne: destylacja prosta i destylacja z odbieraniem produktu

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego