Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA CHM6 - WRZESIEŃ 2014



PYTANIE NR 38.
W pierwszym etapie syntezy kwasu azotowego(V) mieszanina amoniakalno-powietrzna stosowana w reakcji utleniania amoniaku do tlenku azotu(II) NO, zawiera 1 mol NH3 na 1,5-2 mole O2. W mieszaninie tej nie mogą być obecne związki siarki, fosforowodory i pyły. Która z mieszanin gazowych spełnia wymagania ilościowe i może być użyta w tym etapie procesu?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Przy tych samych warunkach T i p objętości gazów są proporcjonalne do liczby moli.
Sprawdzamy więc stosunek O2/NH3 z podanych dm3. Dla 250 dm3 NH3 i 500 dm3 O2 otrzymujemy 500/250 = 2, czyli wartość mieszczącą się w wymaganym zakresie 1,5–2.

Pełne wyjaśnienie:

W zadaniu podano wymaganie ilościowe dla mieszaniny amoniakalno-tlenowej używanej w pierwszym etapie syntezy kwasu azotowego(V): na 1 mol NH3 ma przypadać 1,5–2 mole O2. Odpowiedzi są podane w dm3, czyli w jednostkach objętości gazu.

Kluczowa własność: dla gazów w tych samych warunkach temperatury i ciśnienia objętość jest proporcjonalna do liczby moli (prawo Avogadra). To oznacza, że możemy porównywać stosunek objętości tak samo jak stosunek moli.

Dla mieszaniny "250 dm3 NH3, 500 dm3 O2" liczymy:

  • O2/NH3 = 500 / 250 = 2

Wynik 2 mieści się w dopuszczalnym przedziale 1,5–2, więc ta mieszanina spełnia wymagania ilościowe.

Pozostałe propozycje nie spełniają warunku:

  • "100 dm3 NH3, 900 dm3 O2": 900/100 = 9, czyli zdecydowanie za dużo tlenu w stosunku do amoniaku.
  • "500 dm3 NH3, 250 dm3 O2": 250/500 = 0,5, czyli tlenu jest za mało (poniżej 1,5).
  • "900 dm3 NH3, 100 dm3 O2": 100/900 ≈ 0,11, również zdecydowanie za mało tlenu.

Uwaga technologiczna: w treści wspomniano też o niedopuszczalnych zanieczyszczeniach (związki siarki, fosforowodory, pyły), ale odpowiedzi dotyczą wyłącznie składu ilościowego NH3 i O2, więc rozstrzygające jest tu obliczenie stosunku molowego/objętościowego.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Jak obliczyć stosunek molowy z objętości gazów podanych w dm³?
Jeśli gazy są w tych samych warunkach temperatury i ciśnienia, to stosunek objętości = stosunek moli. Wtedy liczysz po prostu iloraz, np. O2/NH3 = V(O2)/V(NH3). Wynik porównujesz z wymaganym przedziałem.
Dlaczego w zadaniu można porównywać dm³ tak jak mole?
Bo dla gazów spełniających założenia gazu doskonałego, w stałej temperaturze i ciśnieniu liczba moli jest proporcjonalna do objętości (prawo Avogadra). Dlatego zamiast moli można użyć dm³, o ile warunki są takie same dla obu składników.
Co oznacza wymaganie "1 mol NH3 na 1,5–2 mole O2" w praktyce?
Oznacza, że w mieszaninie roboczej na każdą "część" amoniaku musi przypadać od 1,5 do 2 "części" tlenu (w ujęciu molowym). W zadaniach z objętościami gazów zwykle sprawdzasz, czy V(O2)/V(NH3) mieści się w zakresie 1,5–2.
Jak sprawdzić, czy mieszanina 250 dm³ NH3 i 500 dm³ O2 spełnia warunek?
Wyznaczasz stosunek: 500/250 = 2. Następnie porównujesz go z przedziałem 1,5–2. Ponieważ 2 jest wartością graniczną dopuszczalną, mieszanina spełnia wymagania ilościowe dla etapu utleniania amoniaku.
Dlaczego mieszanina z bardzo dużą ilością tlenu nie jest automatycznie dobra?
Bo zadanie wymaga konkretnego zakresu stosunku O2/NH3. Zbyt duży nadmiar tlenu (np. stosunek 9) nie spełnia kryterium ilościowego podanego w treści, nawet jeśli tlen jest reagentem utleniającym. Na egzaminie liczy się zgodność z warunkiem.
Czy w takich zadaniach trzeba przeliczać dm³ na mole z użyciem objętości molowej?
Zwykle nie. Jeśli oba gazy są w tych samych warunkach, wystarczy porównać stosunek objętości. Przeliczanie na mole przez objętość molową nic nie zmieni, bo ta sama stała skraca się w ilorazie. Ważne jest poprawne ustawienie proporcji O2/NH3.
Jakie są najczęstsze błędy w zadaniach o składzie mieszanin gazowych?
Najczęściej: (1) odwrócenie stosunku i policzenie NH3/O2 zamiast O2/NH3, (2) porównywanie wyniku do jednej liczby zamiast do przedziału, (3) mylenie objętości z masą i wyciąganie wniosków "na oko" bez obliczeń.
Co to jest proces Ostwalda w kontekście kwasu azotowego(V)?
To przemysłowa metoda otrzymywania kwasu azotowego(V), w której amoniak jest kolejno utleniany (m.in. do tlenku azotu), a następnie tlenki azotu są dalej przetwarzane do HNO3. W egzaminach często sprawdza się rozumienie etapów i warunków wsadu, np. składu mieszaniny gazowej.
Kiedy w obliczeniach mieszanin gazowych nie wolno używać prostego stosunku objętości?
Gdy gazy są w różnych warunkach temperatury lub ciśnienia, albo gdy rozpatrujesz ilości w stanie innym niż porównywalny (np. część skroplona). Wtedy trzeba sprowadzić dane do tych samych warunków lub liczyć mole z równania stanu gazu.
Jak przygotować się do zadań egzaminacyjnych z obliczeń stechiometrycznych gazów?
Ćwicz schemat: (1) zapisz, jaki stosunek jest wymagany, (2) policz iloraz z danych (często z objętości), (3) porównaj z zakresem, (4) sprawdź jednostki i kierunek stosunku. Pomaga też rozwiązywanie krótkich serii zadań na przedziały i proporcje.
info

Statystycznie 61% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że przy tych samych warunkach T i p objętości gazów są proporcjonalne do liczby moli.Sprawdzamy więc stosunek O2/NH3 z podanych dm3.

Materiały:

  • Podręcznik/rozdział z technologii nieorganicznej: synteza HNO3 metodą Ostwalda (opis etapów i rola składu mieszaniny).
  • Zbiór zadań ze stechiometrii gazów (stosunki molowe i objętościowe).
  • Notatki z kinetyki i katalizy: znaczenie składu mieszaniny i zanieczyszczeń katalizatora w utlenianiu amoniaku.
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego