Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA CHM6 - CZERWIEC 2015



PYTANIE NR 26.
Teoretyczny bilans procesu otrzymywania 1 tony wodorowęglanu amonu przebiegającego zgodnie z reakcją przedstawioną równaniem H2O + NH3 + CO2 → NH4HCO3 można zobrazować na przedstawionym wykresie Sankeya.
Ilustracja przedstawia wykres Sankeya, który obrazuje teoretyczny bilans procesu otrzymywania wodorowęglanu amonu.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Reakcja przebiega w stosunku molowym 1:1:1, ale na wykresie Sankeya porównuje się zwykle strumienie masowe. Udziały mas wynikają z mas molowych: NH3 (17), CO2 (44) i H2O (18) tworzą łącznie 79 g produktu, więc najszerszy strumień odpowiada CO2, a pozostałe NH3 i H2O.

Pełne wyjaśnienie:

W tej reakcji każdy mol produktu NH4HCO3 powstaje z 1 mola amoniaku NH3, 1 mola ditlenku węgla CO2 i 1 mola wody H2O. To oznacza, że współczynniki stechiometryczne są równe, ale nie oznacza to równych mas reagentów.

Aby poprawnie odczytać wykres Sankeya, trzeba pamiętać, że szerokość strumienia przedstawia wielkość przepływu (w takim zadaniu typowo masę). Dlatego porównuje się masy molowe reagentów:

  • NH3: 17 g/mol
  • CO2: 44 g/mol
  • H2O: 18 g/mol
  • NH4HCO3: 79 g/mol (suma mas reagentów dla 1 mola produktu)

Z tego wynika, że w bilansie teoretycznym największy udział masowy w produkcie wnosi CO2 (44/79), a mniejsze odpowiednio H2O (18/79) i NH3 (17/79). Na wykresie Sankeya najszerszy strumień wejściowy powinien więc odpowiadać CO2. Dwa pozostałe strumienie będą do siebie zbliżone, przy czym woda jest nieco "większa" masowo od amoniaku.

Odpowiedzi błędne zwykle wynikają z typowych pomyłek: utożsamienia stosunku molowego 1:1:1 z równymi masami albo z nieuwagi w porównaniu dwóch podobnych strumieni (NH3 i H2O). W praktyce egzaminacyjnej warto zawsze wykonać szybki test: czy wskazany najgrubszy strumień to substancja o największej masie molowej?

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Co to jest bilans teoretyczny (stechiometryczny) procesu chemicznego?
Bilans teoretyczny to obliczenie ilości surowców i produktów wynikające wyłącznie ze stechiometrii równania reakcji, bez strat i reakcji ubocznych. Pokazuje minimalne zużycie reagentów na daną ilość produktu oraz proporcje wynikające z mas molowych i współczynników reakcji.
Jak czytać wykres Sankeya w zadaniach z bilansu masowego?
Na wykresie Sankeya szerokość strumienia jest proporcjonalna do wielkości przepływu (najczęściej masy lub energii). W bilansie masowym porównujesz więc grubości strumieni wejściowych/wyjściowych i przypisujesz im substancje zgodnie z wyliczonymi udziałami masowymi.
Dlaczego w reakcji 1:1:1 nie zużywa się równych mas reagentów?
Stosunek 1:1:1 dotyczy mol, a nie masy. Ponieważ masy molowe są różne (np. CO2 ma większą masę molową niż NH3), to przy tej samej liczbie moli masa CO2 jest większa. Stąd na wykresie masowym strumienie mają różne szerokości.
Jakie masy molowe są kluczowe w bilansie NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3?
Do szybkiej analizy potrzebujesz mas molowych: NH3 ≈ 17 g/mol, CO2 ≈ 44 g/mol, H2O ≈ 18 g/mol, a produktu NH4HCO3 ≈ 79 g/mol. Pozwalają one porównać, który strumień na wykresie masowym powinien być największy.
Jak rozpoznać, który strumień na Sankeyu odpowiada CO2?
W bilansie masowym CO2 wnosi największą część masy do produktu, bo ma największą masę molową spośród reagentów (ok. 44 g/mol). Dlatego na wykresie Sankeya wejściowy strumień CO2 powinien być najszerszy w porównaniu z NH3 i H2O.
Czy z samego równania reakcji da się przypisać X, Y, Z bez wykresu?
Nie wprost, jeśli X, Y, Z oznaczają elementy konkretnego wykresu. Z równania wywnioskujesz jedynie proporcje molowe i masowe. Do przypisania liter potrzebujesz informacji, jak na wykresie oznaczono strumienie (np. ich położenie i szerokość), czyli samego diagramu Sankeya.
Jakie błędy najczęściej pojawiają się przy bilansie stechiometrycznym?
Najczęstsze błędy to: mylenie moli z kilogramami, nieuwzględnienie mas molowych przy porównaniu strumieni oraz założenie, że skoro współczynniki są równe, to masy też muszą być równe. Błąd daje się szybko wykryć, porównując masy molowe reagentów.
Jak sprawdzić poprawność przypisania NH3 i H2O, skoro są podobne masowo?
Porównaj masy molowe: H2O ma ok. 18 g/mol, a NH3 ok. 17 g/mol. W bilansie masowym strumień wody powinien być minimalnie szerszy niż strumień amoniaku (przy idealnej stechiometrii). Na wykresie różnica bywa mała, więc trzeba uważnie ocenić proporcje.
Kiedy w praktyce technologicznej bilans teoretyczny różni się od rzeczywistego?
Prawie zawsze: w praktyce występują straty, niepełne przereagowanie, wilgoć w surowcach, reakcje uboczne i ucieczki gazów. Bilans teoretyczny jest punktem odniesienia do kontroli procesu; różnica między teorią a pomiarem wskazuje na sprawność i miejsca strat.
Jak przygotować się do zadań z wykresami Sankeya na egzaminie?
Ćwicz schemat: (1) zapisz równanie reakcji, (2) policz masy molowe, (3) wyznacz udziały masowe reagentów w produkcie, (4) dopasuj je do szerokości strumieni. Pomaga też szybka kontrola: największy strumień = największa masa molowa przy tych samych molach.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 34% zdających egzamin. bardzo trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że reakcja przebiega w stosunku molowym 1:1:1, ale na wykresie Sankeya porównuje się zwykle strumienie masowe.

Źródła:

  • PubChem: Ammonia (NH3) – molecular weight 17.031 g/mol, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Ammonia (dostęp: 2026-02-28)
  • PubChem: Carbon dioxide (CO2) – molecular weight 44.009 g/mol, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Carbon-dioxide (dostęp: 2026-02-28)
  • PubChem: Water (H2O) – molecular weight 18.015 g/mol, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Water (dostęp: 2026-02-28)

Materiały:

  • Podręcznik do stechiometrii i bilansów w inżynierii/technologii chemicznej (rozdziały: bilans masowy, stechiometria)
  • Materiały dydaktyczne o wykresach Sankeya i diagramach strumieniowych (interpretacja szerokości strumieni)
  • Karty charakterystyki i opisy substancji (NH<sub>3</sub>, CO<sub>2</sub>, H<sub>2</sub>O, NH<sub>4</sub>HCO<sub>3</sub>) dla utrwalenia mas molowych i składu

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego