Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA CHM3 - WRZESIEŃ 2014



PYTANIE NR 19.
W skali laboratoryjnej benzoesan metylu otrzymuje się z kwasu benzoesowego i metanolu.
Oblicz masę benzoesanu metylu, jaką można otrzymać z 12,2 g kwasu benzoesowego, jeżeli wydajność reakcji wynosi 90%.
Ilustracja przedstawia schemat reakcji chemicznej, w której kwas benzoesowy reaguje z metanolem, tworząc benzoesan metylu.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Reakcja estryfikacji zachodzi w stosunku molowym 1:1, więc liczba moli produktu równa się liczbie moli kwasu. Z 12,2 g C6H5COOH (M≈122,12 g/mol) otrzymujemy ok. 0,100 mol. Teoretycznie daje to ok. 13,6 g benzoesanu metylu (M≈136,15 g/mol), a przy 90% wydajności ok. 12,24 g.

Pełne wyjaśnienie:

W syntezie benzoesanu metylu z kwasu benzoesowego i metanolu (estryfikacja) kluczowa jest stechiometria: z 1 mola kwasu powstaje 1 mol estru. Zakładamy, że metanol jest w nadmiarze, więc reagentem ograniczającym jest kwas benzoesowy.

Krok 1: oblicz liczbę moli kwasu
Przyjmujemy masę molową kwasu benzoesowego M≈122,12 g/mol.
n = m/M = 12,2 g / 122,12 g/mol ≈ 0,100 mol.

Krok 2: wyznacz ilość produktu (teoretycznie)
Stosunek molowy kwas : ester = 1 : 1, więc n(estru) ≈ 0,100 mol.

Krok 3: przelicz mole produktu na masę
Masa molowa benzoesanu metylu M≈136,15 g/mol.
mteor = n·M ≈ 0,100 mol · 136,15 g/mol ≈ 13,6 g.

Krok 4: uwzględnij wydajność 90%
m = mteor · 0,90 ≈ 13,6 g · 0,90 ≈ 12,24 g.

  • 12,24 g — poprawne: to masa po uwzględnieniu wydajności.
  • 13,60 g — błąd: to w przybliżeniu masa teoretyczna przy 100% wydajności (pominięto 90%).
  • 1,36 g — błąd skali: zwykle wynika z przesunięcia przecinka lub użycia 0,01 mola zamiast 0,1 mola.
  • 1,22 g — podobny błąd: nieprawidłowe przeliczenie m/M lub zbyt agresywne zaokrąglenia.

Wskazówka egzaminacyjna: najpierw zawsze licz mole reagentu ograniczającego, dopiero potem masę produktu i na końcu zastosuj wydajność jako mnożnik (np. 90% = 0,90).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Jak zapisać reakcję otrzymywania benzoesanu metylu z kwasu benzoesowego?
To klasyczna estryfikacja: kwas benzoesowy reaguje z metanolem, tworząc benzoesan metylu i wodę. Najważniejsze do obliczeń jest to, że 1 mol kwasu daje 1 mol estru (stosunek 1:1), więc liczba moli produktu wynika bezpośrednio z moli kwasu.
Dlaczego w tym zadaniu przyjmuje się stosunek molowy 1:1?
W estryfikacji jeden cząsteczkowy "fragment kwasowy" łączy się z jedną cząsteczką alkoholu, tworząc jedną cząsteczkę estru. Dlatego (przy współczynnikach 1 i 1) z 1 mola kwasu powstaje 1 mol estru, o ile alkohol nie ogranicza przebiegu reakcji.
Co to jest wydajność reakcji i jak ją zastosować w obliczeniach?
Wydajność mówi, jaka część produktu teoretycznego została realnie uzyskana. W obliczeniach najpierw liczysz masę teoretyczną (100%), a potem mnożysz przez ułamek wydajności, np. 90% = 0,90. To daje masę rzeczywistą możliwą do otrzymania.
Jak obliczyć liczbę moli z masy w takich zadaniach?
Użyj zależności n = m/M, gdzie n to liczba moli, m to masa w gramach, a M to masa molowa w g/mol. To krok obowiązkowy, bo reakcje chemiczne "liczą się" w molach, a nie w gramach. Dopiero potem przechodzisz z moli produktu na jego masę.
Jakie masy molowe są potrzebne do obliczenia masy benzoesanu metylu?
Potrzebujesz masy molowej kwasu benzoesowego (aby przeliczyć 12,2 g na mole) oraz masy molowej benzoesanu metylu (aby mole produktu przeliczyć na gramy). Jeśli użyjesz wartości z tablic lub bazy danych, pamiętaj o spójnych zaokrągleniach, bo wpływają na końcowy wynik.
Dlaczego odpowiedź 13,60 g może kusić, ale jest błędna?
13,60 g odpowiada w przybliżeniu wydajności 100%, czyli masie teoretycznej wynikającej ze stechiometrii i mas molowych. Ponieważ w treści podano wydajność 90%, trzeba wynik teoretyczny pomniejszyć (pomnożyć przez 0,90). Pominięcie wydajności to bardzo częsty błąd.
Czy metanol trzeba uwzględniać w obliczeniach masy produktu?
W tym typie zadania zwykle zakłada się, że metanol jest w nadmiarze, a ogranicza kwas. Wtedy do wyznaczenia maksymalnej masy estru wystarczy ilość kwasu i stechiometria 1:1. Gdyby metanol był ograniczający, trzeba byłoby policzyć mole obu reagentów i wybrać mniejszą ilość "reakcyjną".
Jakie są najczęstsze błędy w zadaniach z wydajnością reakcji?
Najczęściej: (1) liczenie w gramach zamiast w molach, (2) zastosowanie wydajności na złym etapie (np. przed przeliczeniem na produkt), (3) użycie 90 zamiast 0,90, (4) złe zaokrąglanie pośrednich wyników. Pomaga schemat: mole → masa teoretyczna → wydajność → masa rzeczywista.
Jak sprawdzić, czy wynik jest sensowny bez kalkulatora?
Możesz ocenić rząd wielkości: 12,2 g kwasu o M≈122 g/mol to ok. 0,1 mola. Produkt ma M≈136 g/mol, więc teoretycznie wyjdzie ok. 13,6 g. Po 90% wydajności ma być trochę mniej, czyli około 12–13 g. Wyniki około 1 g są więc podejrzane.
Jak przygotować się do zadań stechiometrycznych na egzamin technika analityka?
Ćwicz stały algorytm: 1) zapisz stosunek molowy z równania, 2) przelicz masy na mole, 3) wyznacz mole produktu, 4) przelicz na masę, 5) uwzględnij wydajność. Warto też powtarzać typowe reakcje organiczne (np. estryfikację) i pracę z masami molowymi.
info

Około 52% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Reakcja estryfikacji zachodzi w stosunku molowym 1:1, więc liczba moli produktu równa się liczbie moli kwasu."

Źródła:

  • NIST Chemistry WebBook: Benzoic acid (molar mass) – https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C65850 (dostęp 2026-02-18)
  • NIST Chemistry WebBook: Methyl benzoate (molar mass) – https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C93458 (dostęp 2026-02-18)
  • OpenStax Chemistry 2e: "Stoichiometry of Chemical Reactions" (moles, n=m/M, stechiometria) – https://openstax.org/details/books/chemistry-2e (dostęp 2026-02-18)

Materiały:

  • Podręcznik z chemii ogólnej: rozdziały o stechiometrii i obliczeniach molowych
  • Skrypty z chemii organicznej: estryfikacja i reakcje kondensacji
  • Karty charakterystyki i dane substancji (m.in. masy molowe) z wiarygodnych baz danych
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego