KWALIFIKACJA CHM6 - STYCZEŃ 2023

PYTANIE NR 1.
Jednym z etapów produkcji kwasu azotowego(V) jest utlenianie amoniaku. Proces ten przeprowadza się na siatkach
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Utlenianie amoniaku w produkcji HNO3 (proces Ostwalda) prowadzi się katalitycznie na siatkach z metali szlachetnych. W praktyce przemysłowej stosuje się stop platyny z rodem, który zapewnia wysoką aktywność i selektywność oraz odporność na warunki procesu.

Pełne wyjaśnienie:

W technologii otrzymywania kwasu azotowego(V) (klasycznie opisywanej jako proces Ostwalda) jednym z kluczowych etapów jest katalityczne utlenianie amoniaku do tlenków azotu. Ten etap wymaga katalizatora o bardzo wysokiej aktywności w podwyższonej temperaturze oraz możliwie dobrej selektywności, aby ograniczać reakcje uboczne (np. tworzenie N2).

Dlatego stosuje się siatki platynowo-rodowe (stop Pt-Rh). Metale szlachetne są typowo wybierane do takich procesów ze względu na ich właściwości katalityczne oraz odporność na warunki utleniające. Forma siatek zapewnia dużą powierzchnię czynną i małe opory przepływu gazów, co jest istotne w pracy aparatu.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • Rodowo-kobaltowe – kobalt nie jest standardowym składnikiem siatek dla przemysłowego utleniania amoniaku; taka para może sugerować "mieszankę metali", ale nie odpowiada typowej praktyce procesu.
  • Żelazowo-niklowe – Fe i Ni kojarzą się raczej ze stopami konstrukcyjnymi i odpornością mechaniczną/temperaturową, a nie z katalizatorem dla tego konkretnego etapu. W tym pytaniu chodzi o materiał katalityczny.
  • Platynowo-żelazowe – obecność platyny może zwodzić, jednak w kontekście siatek do utleniania amoniaku wskazywany jest stop platyny z rodem; dodatek żelaza nie jest typowym rozwiązaniem dla tych siatek.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w pytaniu pojawia się "utlenianie amoniaku" w HNO3, skojarz to z katalizą na siatkach z Pt-Rh oraz z tym, że odpowiedzi ze stopami "konstrukcyjnymi" (Fe, Ni, Co) zwykle nie są właściwe dla katalizatora tego węzła.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Proces Ostwalda to przemysłowa metoda otrzymywania HNO3, w której amoniak najpierw utlenia się katalitycznie do tlenków azotu, a następnie NO jest dalej utleniany i absorbowany w wodzie/kwasie. Kluczowy jest etap utleniania NH3 na siatkach katalitycznych.
Siatki platynowo-rodowe działają jako katalizator heterogeniczny: przyspieszają utlenianie NH3 do NO, zwiększając szybkość reakcji i wpływając na selektywność. Forma siatki daje dużą powierzchnię aktywną i umożliwia przepływ mieszaniny gazów przez strefę katalityczną.
Metale szlachetne są typowo wybierane ze względu na właściwości katalityczne w reakcjach utleniania oraz odporność na środowisko utleniające. Stale i typowe stopy Fe-Ni są częściej materiałami konstrukcyjnymi aparatury, ale nie zapewniają takiej aktywności katalitycznej dla utleniania amoniaku.
Najczęstszy błąd to wybór stopu "odpornego" mechanicznie (np. Fe-Ni) zamiast katalizatora. Drugi błąd to sugerowanie się pojedynczym słowem "platynowe" i wybór dowolnej odpowiedzi z platyną, bez skojarzenia, że standardowo chodzi o parę Pt-Rh.
Nie. Sam rod nie przesądza o poprawności, bo pytanie dotyczy konkretnego, typowego rozwiązania technologicznego. W praktyce egzaminacyjnej warto pamiętać pełne skojarzenie: utlenianie amoniaku w procesie Ostwalda → siatki platynowo-rodowe (Pt-Rh), a nie dowolny stop zawierający rod.
Jeśli pytanie mówi o "przeprowadzaniu procesu na siatkach" w kontekście reakcji (np. utleniania amoniaku), zwykle chodzi o element katalityczny. Materiały konstrukcyjne opisuje się raczej jako "wykonanie aparatu/reaktora", "materiał rurociągów" itp., a nie jako "siatki" prowadzące reakcję.
To jeden z pierwszych etapów ciągu technologicznego: mieszanina amoniaku i powietrza przechodzi przez strefę katalityczną, gdzie NH3 utlenia się do NO. Dopiero potem NO jest dalej utleniany do NO2 i absorbowany w kolumnie absorpcyjnej.
W zamierzonej (pożądanej) reakcji powstaje głównie tlenek azotu(II), czyli NO, oraz para wodna. W zależności od warunków i stanu katalizatora mogą pojawiać się produkty uboczne (np. N2), dlatego ważne są właściwe parametry procesu i dobór katalizatora.
Siatka zapewnia bardzo duży kontakt gazu z powierzchnią katalityczną przy jednocześnie niewielkich oporach przepływu i dobrym odprowadzaniu ciepła. W reakcjach szybkich i silnie egzotermicznych (jak utlenianie amoniaku) stabilna geometria i przepływ są istotne dla pracy instalacji.
Ucz się "ciągami technologicznymi": surowce → etap kluczowy → katalizator → produkty pośrednie → operacje końcowe (np. absorpcja). Dla HNO3 zapamiętaj: NH3 + powietrze → utlenianie na Pt-Rh → tlenki azotu → absorpcja. Rozwiązuj testy z typowymi katalizatorami.
info

Około 69% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Według specjalistów z branży: "Utlenianie amoniaku w produkcji HNO3 (proces Ostwalda) prowadzi się katalitycznie na siatkach z metali szlachetnych."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Proces Ostwalda" – opis katalizatora (siatki platynowo-rodowe), https://pl.wikipedia.org/wiki/Proces_Ostwalda (dostęp: 2026-02-18)
  • Wikipedia (EN): "Ostwald process" – catalyst (platinum-rhodium gauze), https://en.wikipedia.org/wiki/Ostwald_process (accessed: 2026-02-18)
  • ChemLibreTexts: "The Ostwald Process" (Nitric acid manufacture) – catalyst discussion, https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Kinetics/Industrial_Applications_of_Kinetics/The_Ostwald_Process (accessed: 2026-02-18)

Materiały:

  • Podręcznik technologii chemicznej: rozdział o kwasie azotowym(V) i procesie Ostwalda
  • Materiały dydaktyczne z katalizy heterogenicznej (metale szlachetne jako katalizatory)
  • Opis instalacji przemysłowej HNO3 (schemat blokowy i omówienie węzłów procesu)

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego