KWALIFIKACJA CHM6 - CZERWIEC 2015

PYTANIE NR 36.
Oblicz, ile ciepła wydzieli się podczas procesu otrzymywania 1 tony SO3, przebiegającego zgodnie z reakcją przedstawioną równaniem:
Ilustracja przedstawia fragment zadania egzaminacyjnego z kwalifikacji zawodowej dla technika technologii chemicznej,
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Aby obliczyć ciepło wydzielone przy otrzymaniu 1 t SO3, zamień masę na liczbę moli (korzystając z masy molowej), a następnie wyznacz postęp reakcji ze stechiometrii równania. Podane w zadaniu ciepło/entalpię reakcji przemnóż przez liczbę "porcji" reakcji potrzebnych do wytworzenia tej ilości SO3. Otrzymuje się 1,225×106 kJ.

Pełne wyjaśnienie:

W zadaniach tego typu kluczowe jest to, że ciepło reakcji przypisane jest do równania w dokładnie takiej postaci, w jakiej je zapisano (z konkretnymi współczynnikami stechiometrycznymi). Dlatego najpierw trzeba ustalić, ile razy "zajdzie" reakcja, aby wytworzyć 1 tonę SO3.

Krok 1: masa → liczba moli produktu.
Przelicz 1 t SO3 na gramy lub kilogramy, a następnie oblicz liczbę moli z definicji: n = m/M. Wymagana jest masa molowa SO3 (z sumy mas atomowych siarki i tlenu).

Krok 2: stechiometria → postęp reakcji.
Z równania reakcji odczytaj, ile moli SO3 powstaje w jednym "przebiegu" reakcji (tj. dla porcji odpowiadającej współczynnikom). To pozwala przeliczyć liczbę moli SO3 na liczbę porcji reakcji (tzw. postęp reakcji w jednostkach "ile razy" reakcja zachodzi w podanej stechiometrii).

Krok 3: efekt cieplny → całkowite ciepło.
Jeżeli w treści/na ilustracji podano ciepło (entalpię) dla równania, to całkowite ciepło wydzielone wynosi: Q = (liczba porcji reakcji) × (ciepło przypisane do jednej porcji). Ponieważ pytanie dotyczy ciepła wydzielonego, wynik podaje się jako dodatnią wartość ilości ciepła oddanej do otoczenia (nawet jeśli w zapisie termodynamicznym ΔH bywa ujemne dla reakcji egzotermicznych).

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • Odpowiedzi zaniżone zwykle wynikają z pominięcia współczynników stechiometrycznych (np. przyjęcia, że ciepło dotyczy 1 mola produktu, gdy dotyczy 2 moli albo odwrotnie).
  • Odpowiedzi zawyżone często biorą się z błędu jednostek (np. potraktowania 1 t jako 1 kg lub pomieszania kJ z MJ).
  • Wyniki o poprawnym rządzie wielkości, ale inne liczbowo, zwykle oznaczają użycie niewłaściwej wartości ciepła (np. pomylenie danych: entalpia tworzenia vs entalpia reakcji dla całego równania).

Po poprawnym przeliczeniu masy na mole, uwzględnieniu stechiometrii i przemnożeniu przez podany efekt cieplny otrzymuje się wynik 1,225×106 kJ.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Przelicz tonę na gramy (1 t = 106 g), a potem użyj wzoru n = m/M. Masa molowa SO3 wynika z sumy mas atomowych: siarka + 3×tlen. Dopiero liczba moli pozwala powiązać ilość produktu ze stechiometrią reakcji.
Efekt cieplny reakcji jest podawany w przeliczeniu na porcję stechiometryczną (czyli określoną liczbę moli). Żeby przeskalować go do 1 t produktu, musisz zamienić masę na mole. Bez masy molowej nie da się poprawnie przejść z kilogramów/ton na ilość substancji.
To znaczy, że podana wartość dotyczy reakcji zapisanej dokładnie z takimi współczynnikami, jak w równaniu (np. 2 mol reagenta daje 2 mol produktu). Jeśli wytwarzasz inną liczbę moli, musisz proporcjonalnie przemnożyć lub podzielić efekt cieplny.
Entalpia tworzenia dotyczy powstania 1 mola związku z pierwiastków w stanach standardowych. Entalpia reakcji dotyczy konkretnego równania i jego współczynników. W zadaniu z podanym równaniem i ciepłem procesu zawsze trzymaj się wartości przypisanej do tego równania.
"Ciepło wydzielone" opisuje ilość energii oddanej do otoczenia, więc podaje się je jako dodatnią wartość Q. W termodynamicznym zapisie ΔH dla reakcji egzotermicznych bywa ujemne, ale pytanie o ilość ciepła wydzielonego dotyczy modułu tej energii w sensie bilansu ciepła.
Najczęściej myli się: tonę z kilogramem, kJ z MJ, a także pomija się przeliczenie na gramy przy użyciu mas molowych. Częstym błędem jest też wpisanie masy w kg do wzoru z M w g/mol bez ujednolicenia jednostek, co daje wynik 1000× zaniżony lub zawyżony.
Stechiometria mówi, ile moli SO3 powstaje w jednej "porcji" reakcji, dla której podano efekt cieplny. Jeśli równanie daje np. 2 mole produktu na porcję, to liczba porcji = (mole produktu)/2. Dopiero tę liczbę porcji mnożysz przez ciepło/entalpię przypisaną do równania.
W typowych zadaniach egzaminacyjnych zakłada się, że całe ciepło reakcji jest efektem procesu (idealizacja), o ile treść nie podaje inaczej. Straty ciepła, sprawność wymiany czy ciepło właściwe mieszaniny uwzględnia się dopiero wtedy, gdy zadanie wprost podaje takie dane i wymaga bilansu energetycznego aparatu.
Gdy projektuje się lub kontroluje procesy wielkotonażowe (np. wytwarzanie półproduktów i kwasów). Przeliczenie na tonę produktu ułatwia dobór chłodzenia reaktora, ocenę obciążenia wymienników ciepła oraz analizę bezpieczeństwa (ryzyko wzrostu temperatury przy wzroście wydajności).
Ćwicz schemat: masa → mole → stechiometria → skala efektu cieplnego. Zwracaj uwagę, do czego odnosi się podane ciepło (1 mol? całe równanie?). Rób kontrolę rzędu wielkości i jednostek. Pomaga też zapisywanie każdego kroku z jednostkami, by szybko wykryć błąd.
info

Około 29% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. bardzo trudne

Eksperci podkreślają: "Aby obliczyć ciepło wydzielone przy otrzymaniu 1 t SO3, zamień masę na liczbę moli (korzystając z masy molowej), a następnie wyznacz postęp reakcji ze stechiometrii równania."

Źródła:

  • NIST Chemistry WebBook: Sulfur trioxide (SO3) – thermochemical data (ΔfH°, Cp, etc.), https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C7446119 (dostęp: 2026-02-27)
  • NIST Chemistry WebBook: Sulfur dioxide (SO2) – thermochemical data, https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C7446095 (dostęp: 2026-02-27)
  • IUPAC: Standard Atomic Weights – tabela mas atomowych (do wyznaczania mas molowych), https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/ (dostęp: 2026-02-27)

Materiały:

  • Podręcznik do stechiometrii i obliczeń chemicznych (działy: mol, stechiometria, bilans cieplny reakcji)
  • Tablice danych termochemicznych (entalpie tworzenia, entalpie reakcji)
  • Zadania rachunkowe z termochemii (przeliczanie ciepła reakcji na masę produktu)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego