Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA CHM6 - PAŹDZIERNIK 2016



PYTANIE NR 6.
Do szybowego pieca wapiennego ładuje się w ciągu godziny 4 tony kamienia wapiennego zawierającego 95% CaCO3, 2% MgCO3, 2% H2O i 1% SiO2. Oblicz ilość otrzymanego CO2 zakładając całkowity rozkład surowca w warunkach prowadzenia procesu.
Ilustracja przedstawia tabelę z masami molowymi pierwiastków chemicznych, które są istotne w kontekście obliczeń chemicznych
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Z 4 t/h wsadu: CaCO3 stanowi 3,8 t/h, a MgCO3 0,08 t/h. Przy całkowitym rozkładzie: CaCO3 → CO2 (udział masowy CO2 = 44,01/100,09), MgCO3 → CO2 (44,01/84,31). Suma CO2 ≈ 1670 kg/h + 42 kg/h ≈ 1712–1714 kg/h (zależnie od zaokrągleń).

Pełne wyjaśnienie:

W piecu szybowym zachodzi kalcynacja (rozkład termiczny) węglanów. Dla uproszczonego bilansu CO2 istotne są tylko składniki, które w reakcji wydzielają CO2, czyli CaCO3 oraz MgCO3. Składniki H2O i SiO2 nie są źródłem CO2 w tym założeniu.

1) Wyznaczenie mas składników wsadu
Strumień wsadu: 4 t/h = 4000 kg/h.
CaCO3: 95% → 0,95 · 4000 = 3800 kg/h.
MgCO3: 2% → 0,02 · 4000 = 80 kg/h.

2) Reakcje i udziały masowe CO2

  • CaCO3 → CaO + CO2
    M(CaCO3) ≈ 100,09 g/mol, M(CO2) ≈ 44,01 g/mol.
    Z 1 kg CaCO3 powstaje (44,01/100,09) kg CO2 ≈ 0,4396 kg/kg.
  • MgCO3 → MgO + CO2
    M(MgCO3) ≈ 84,31 g/mol.
    Z 1 kg MgCO3 powstaje (44,01/84,31) kg CO2 ≈ 0,5220 kg/kg.

3) Obliczenie strumienia CO2

  • CO2 z CaCO3: 3800 · 0,4396 ≈ 1670 kg/h.
  • CO2 z MgCO3: 80 · 0,5220 ≈ 41,8 kg/h.

Łącznie: ok. 1670 + 41,8 ≈ 1711,8 kg/h, co po typowych zaokrągleniach mas molowych i wyniku daje 1714 kg/h.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • 1672 kg/h: wynik zbliżony do samego wkładu CaCO3; typowo oznacza pominięcie CO2 z MgCO3 lub inne zaokrąglenia prowadzące do zaniżenia.
  • 420 kg/h: wartość rzędu 10× mniejsza od oczekiwanej; zwykle pochodzi z błędu skali (np. liczenie od 1 t zamiast 4 t albo pomylenie udziału masowego z procentami bez przeliczenia).
  • 1760 kg/h: zawyżenie może wynikać z błędnej masy molowej CaCO3 lub z przyjęcia niewłaściwego udziału CO2 w węglanie (np. użycia 44/90 zamiast 44/100).

Wskazówka egzaminacyjna: najszybciej liczysz przez udział masowy CO2 w węglanie (M(CO2)/M(węglanu)) i mnożysz przez masę danego węglanu w strumieniu wsadu.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Jak obliczyć ilość CO2 z rozkładu CaCO3 w piecu wapiennym?
Użyj proporcji mas molowych z reakcji CaCO3 → CaO + CO2. Z 1 mola CaCO3 powstaje 1 mol CO2, więc z 1 kg CaCO3 otrzymasz (M(CO2)/M(CaCO3)) kg CO2. Następnie pomnóż przez masę CaCO3 w strumieniu wsadu (kg/h).
Dlaczego MgCO3 też wpływa na ilość wydzielanego CO2?
MgCO3 podczas kalcynacji rozkłada się analogicznie: MgCO3 → MgO + CO2. To oznacza, że każdy mol MgCO3 daje dodatkowy mol CO2. Pominięcie MgCO3 zaniża wynik, nawet jeśli jest go tylko kilka procent w surowcu.
Co w tym zadaniu oznacza "całkowity rozkład surowca"?
To założenie, że wszystkie węglany obecne we wsadzie ulegają pełnej kalcynacji (100% konwersji). Dzięki temu liczysz uzysk teoretyczny CO2 bez strat i bez pozostawania nieprzereagowanego CaCO3/MgCO3 w produkcie.
Czy woda H2O i krzemionka SiO2 mają wpływ na powstawanie CO2?
W tym modelu bilansu CO2 nie. H2O może odparować, a SiO2 pozostaje jako składnik stały, ale żaden z tych składników nie wydziela CO2 przy założeniu, że jedynymi reakcjami gazotwórczymi są rozkłady węglanów.
Jakie masy molowe są potrzebne do takich obliczeń stechiometrycznych?
Potrzebujesz M(CO2) oraz mas molowych węglanów: M(CaCO3) i M(MgCO3). W praktyce wystarczy znać je z tablic lub policzyć z mas atomowych (Ca, Mg, C, O). Kluczowe jest zachowanie spójnych jednostek (g/mol lub kg/kmol).
Jak uniknąć błędów jednostek w zadaniach typu kg/h i t/h?
Na początku zamień wszystko na jedną jednostkę, najwygodniej kg/h. Zapisz: 4 t/h = 4000 kg/h, a potem licz udziały procentowe. Dopiero na końcu, jeśli trzeba, wróć do t/h. To ogranicza ryzyko pomyłki o czynnik 10 lub 1000.
Jak szybko policzyć CO2 bez liczenia moli wprost?
Zamiast przechodzić na mole, wykorzystaj udział masowy CO2 w danym węglanie: (M(CO2)/M(węglanu)). Daje to od razu kg CO2 na 1 kg surowca. To metoda najszybsza na egzaminie, gdy reakcja ma stosunek molowy 1:1.
Dlaczego wynik może się różnić o kilka kg/h w zależności od zaokrągleń?
Różnice biorą się z przyjętych mas molowych (np. 44 vs 44,01; 100 vs 100,09) oraz z zaokrąglania pośrednich współczynników (np. 0,4396). W zadaniach egzaminacyjnych zwykle akceptuje się wynik zgodny z kluczem, który bazuje na określonych zaokrągleniach.
Jakie są najczęstsze błędy w obliczaniu CO2 z pieca wapiennego?
Najczęściej: (1) liczenie CO2 od całej masy wsadu zamiast tylko od masy węglanów, (2) pominięcie MgCO3, (3) pomylenie proporcji M(węglanu)/M(CO2) zamiast M(CO2)/M(węglanu), (4) błąd w konwersji t ↔ kg.
Gdzie w praktyce technolog chemiczny wykorzysta taki bilans CO2?
Taki bilans jest potrzebny do szacowania strumienia gazów odlotowych, doboru urządzeń odpylających i kanałów, a także do kontroli procesu (porównanie uzysku teoretycznego i rzeczywistego). Jest też punktem wyjścia do dalszych bilansów masy i energii instalacji.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 29% zdających egzamin. bardzo trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że z 4 t/h wsadu: CaCO3 stanowi 3,8 t/h, a MgCO3 0,08 t/h.

Źródła:

  • NIST Chemistry WebBook: Carbon dioxide (CO2) – molar mass and basic data, https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C124389&Units=SI (dostęp 2026-02-18)
  • NIST Chemistry WebBook: Calcium carbonate (CaCO3) – formula and molar mass data, https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C471341&Units=SI (dostęp 2026-02-18)
  • NIST Chemistry WebBook: Magnesium carbonate (MgCO3) – formula and molar mass data, https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C546931&Units=SI (dostęp 2026-02-18)

Materiały:

  • Tablice mas molowych i stechiometrii (materiały do chemii ogólnej/analitycznej)
  • Podręczniki do technologii nieorganicznej: wypalanie wapienia i produkcja wapna
  • Zadania rachunkowe z bilansów masowych w procesach chemicznych (ćwiczenia)
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego