Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA CHM6 - STYCZEŃ 2022



PYTANIE NR 38.
Stechiometryczny objętościowy skład gazu do syntezy metanolu wyrażany jest zależnością H2/(2CO + 3CO2) = 1. Z pomiarów wynika, że stosunek objętości składników gazu przeznaczonego do syntezy określony tą zależnością daje wynik 0,85. W celu osiągnięcia stechiometrycznego składu reagentów należy
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wskaźnik H2/(2CO + 3CO2) ma wynosić 1, a z pomiaru wynosi 0,85, czyli jest za mały. Aby zwiększyć wartość ilorazu do 1, trzeba zwiększyć licznik (H2) albo zmniejszyć mianownik. Z podanych odpowiedzi pasuje zwiększenie ilości wodoru w mieszaninie.

Pełne wyjaśnienie:

Warunek stechiometryczny w zadaniu zapisano jako iloraz:

H2/(2CO + 3CO2) = 1

Oznacza to, że w mieszaninie gazowej przeznaczonej do syntezy metanolu ilość (objętość, a w praktyce także liczba moli) wodoru ma być dobrana tak, aby była w odpowiedniej proporcji do sumy składników węglowych ważonych współczynnikami 2 i 3 przy CO oraz CO2.

Z pomiarów otrzymano wartość 0,85. Ponieważ 0,85 < 1, wskaźnik jest zaniżony, czyli w odniesieniu do (2CO + 3CO2) jest za mało H2 (licznik jest za mały) albo "za dużo" składników w mianowniku.

Aby doprowadzić iloraz do 1, można:

  • zwiększyć licznik (dodać H2),
  • albo zmniejszyć mianownik (zmniejszyć CO i/lub CO2 w sposób wpływający na wyrażenie 2CO + 3CO2).

Wśród podanych propozycji tylko odpowiedź "zwiększyć ilość wodoru w mieszaninie" jednoznacznie podnosi wartość ilorazu, czyli koryguje niedobór wodoru.

Odpowiedź "zmniejszyć ilość wodoru w mieszaninie" obniżyłaby licznik, a więc jeszcze bardziej zmniejszyła wskaźnik (oddaliłaby od 1). "Zwiększyć ilość tlenku węgla(II) w mieszaninie" zwiększa część mianownika (2CO), więc również obniża wskaźnik. "Zmniejszyć ilość gazów obojętnych" może być korzystne procesowo (np. dla wydajności/obciążenia aparatury), ale nie wynika bezpośrednio z podanego wskaźnika, bo gazy obojętne nie występują w samym wyrażeniu 2CO + 3CO2.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Co oznacza warunek H2/(2CO + 3CO2) = 1 w syntezie metanolu?
To warunek stechiometryczny składu gazu syntezowego: ilość wodoru ma odpowiadać ilości CO i CO2 w proporcji wynikającej ze współczynników stechiometrycznych. Gdy iloraz wynosi 1, reagenty są dobrane tak, by teoretycznie nie było niedoboru ani nadmiaru H2 względem składników węglowych.
Jak interpretować wynik wskaźnika 0,85 zamiast 1,00?
Wartość 0,85 jest mniejsza od 1, więc wskaźnik jest zaniżony. Oznacza to, że w odniesieniu do (2CO + 3CO2) jest za mało H2 (zbyt mały licznik) albo zbyt duży udział CO/CO2 (zbyt duży mianownik). Korekta powinna zwiększać iloraz.
Jak najszybciej zdecydować, czy dodać wodór, czy go ująć?
Porównaj wartość zmierzoną z docelową. Jeśli iloraz jest < 1, trzeba go zwiększyć: zwiększyć licznik (H2) lub zmniejszyć mianownik. Jeśli iloraz jest > 1, trzeba go zmniejszyć: ująć H2 lub zwiększyć część mianownika.
Dlaczego zwiększenie ilości CO obniża wskaźnik stechiometryczny?
CO znajduje się w mianowniku w postaci składnika 2CO. Zwiększając CO, zwiększasz mianownik, a przy stałym H2 iloraz maleje. To pogarsza sytuację, gdy wskaźnik już jest zaniżony (np. 0,85), bo oddala go od wartości 1.
Czy gazy obojętne wpływają na wartość H2/(2CO + 3CO2)?
Wprost nie, bo w podanym wzorze nie występują. Mogą natomiast wpływać na warunki procesu (np. rozcieńczenie, ciśnienia cząstkowe, obciążenie sprężarek). Dlatego ich ograniczanie bywa korzystne technologicznie, ale nie jest bezpośrednią odpowiedzią na zaniżony wskaźnik stechiometryczny.
Jakie błędy najczęściej robi się przy zadaniach z ilorazem stechiometrycznym?
Najczęstsze są: pomylenie kierunku korekty (np. zmniejszanie H2 mimo wyniku < 1), nieuwzględnienie, że CO i CO2 są w mianowniku, oraz traktowanie gazów obojętnych jako elementu wzoru. Pomaga zasada: wynik < 1 → zwiększ iloraz.
Jakie znaczenie ma to, że skład jest "objętościowy"?
Dla gazów w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury objętość jest proporcjonalna do liczby moli. Dlatego stosunek objętościowy składników może być użyty jako odpowiednik stosunku molowego w obliczeniach stechiometrycznych. Trzeba jednak pamiętać o spójnych warunkach pomiaru.
Kiedy w praktyce koryguje się skład gazu do syntezy metanolu?
Korektę wykonuje się przed reaktorem, gdy analiza gazu (np. z analizatora online) pokazuje odchylenie od wymaganego wskaźnika. Operator lub układ regulacji może zmienić dopływ H2 albo sposób przygotowania gazu (np. konwersję, mieszanie strumieni), aby wrócić do warunków projektowych procesu.
Co oznaczają współczynniki 2 przy CO i 3 przy CO2 w mianowniku?
To "wagi" wynikające ze stechiometrii reakcji prowadzących do metanolu: różne składniki węglowe zużywają różną ilość wodoru. W praktyce oznacza to, że obecność CO i CO2 nie jest równoważna i trzeba je uwzględnić z odpowiednimi współczynnikami w ocenie zapotrzebowania na H2.
Jak przygotować się do zadań o składzie gazu syntezowego na egzamin?
Ćwicz interpretację prostych ilorazów (docelowa wartość, kierunek korekty), pamiętaj o roli licznika i mianownika oraz o tym, że dla gazów często stosuje się zależności objętościowe. Rób zadania, w których raz brakuje H2, a raz jest go nadmiar, aby uniknąć automatyzmów.
info

Statystycznie 46% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że wskaźnik H2/(2CO + 3CO2) ma wynosić 1, a z pomiaru wynosi 0,85, czyli jest za mały.

Materiały:

  • Podręcznik z chemii/technologii chemicznej omawiający syntezę metanolu i bilanse stechiometryczne
  • Materiały dydaktyczne z obliczeń technologicznych (bilans molowy i objętościowy gazów)
  • Instrukcje/opracowania o gazie syntezowym i jego parametrach jakościowych (H<sub>2</sub>/CO/CO<sub>2</sub>)
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego