Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA CHM6 - CZERWIEC 2017



PYTANIE NR 28.
W tabeli przedstawiono bilans materiałowy procesu krystalizacji nasyconego wodnego roztworu azotanu(V) sodu. Ile kilogramów kryształów NaNO3 uzyskano w tym procesie?
Ilustracja przedstawia tabelę bilansu materiałowego procesu krystalizacji nasyconego wodnego roztworu azotanu(V) sodu.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Masę kryształów wyznacza się z bilansu NaNO3: ilość azotanu doprowadzona w roztworze minus ilość pozostająca w ługu macierzystym po krystalizacji. Korzystając z danych z tabeli (strumienie i stężenia), otrzymuje się masę wydzielonych kryształów równą 1 280 kg.

Pełne wyjaśnienie:

W krystalizacji roztworu nasyconego produkt stały (kryształy) powstaje dlatego, że część substancji rozpuszczonej przechodzi z fazy ciekłej do fazy stałej. Aby policzyć masę kryształów NaNO3, stosuje się bilans składnika (NaNO3), a nie tylko bilans całkowity masy.

Ogólny tok postępowania jest następujący:

  • Krok 1: z danych tabeli odczytać masę (lub strumień masy) roztworu doprowadzanego oraz jego stężenie NaNO3 (np. udział masowy).
  • Krok 2: obliczyć masę NaNO3 w dopływie: m(NaNO3)in = m(roztworu)in · w(NaNO3)in.
  • Krok 3: z tabeli odczytać masę ługu macierzystego po krystalizacji i jego stężenie NaNO3, a następnie obliczyć masę NaNO3 pozostającą w cieczy: m(NaNO3)ług = m(ługu) · w(NaNO3)ług.
  • Krok 4: masa kryształów (czysty NaNO3) wynika z różnicy: m(kryształów) = m(NaNO3)in − m(NaNO3)ług (przy założeniu, że nie ma innych odpływów NaNO3 ani strat).

Wynik 1 280 kg oznacza ilość NaNO3, która opuściła układ jako faza stała. Pozostałe wartości są błędne typowo z następujących powodów: zaniżenie może wynikać z pomylenia stężeń (np. odczyt innej kolumny) albo nieuwzględnienia części NaNO3 w dopływie; zawyżenie często jest skutkiem założenia, że cały NaNO3 się skrystalizował (ignorowanie ługu macierzystego) lub błędów jednostek (procent vs ułamek). Dobrą kontrolą poprawności jest sprawdzenie, czy bilans całkowity masy i bilans NaNO3 są spójne z danymi tabeli.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Co to jest bilans materiałowy w krystalizacji?
Bilans materiałowy w krystalizacji to zestawienie mas dopływów i odpływów (oraz ewentualnej akumulacji) dla całej mieszaniny i/lub dla wybranego składnika, np. NaNO3. Umożliwia policzenie, ile substancji przeszło do kryształów, a ile zostało w ługu macierzystym.
Jak oblicza się masę kryształów z tabeli bilansowej?
Najczęściej wykonuje się bilans NaNO3: oblicza się masę NaNO3 w dopływie roztworu oraz masę NaNO3 pozostającą w ługu macierzystym (masa ługu × stężenie). Różnica tych ilości daje masę NaNO3 wydzieloną jako kryształy.
Dlaczego w krystalizacji nie cała sól przechodzi do kryształów?
Ponieważ po procesie pozostaje ciecz (ług macierzysty), która nadal rozpuszcza pewną ilość soli zgodnie z rozpuszczalnością w danych warunkach. Nawet po wydzieleniu kryształów roztwór zwykle jest nasycony, więc część NaNO3 musi pozostać w fazie ciekłej.
Co to jest ług macierzysty i jak wpływa na wynik?
Ług macierzysty to roztwór pozostający po oddzieleniu kryształów. Zawiera rozpuszczony NaNO3, więc "zabiera" część produktu. W obliczeniach masy kryształów trzeba odjąć ilość NaNO3 pozostającą w ługu od ilości NaNO3 doprowadzonej w surowcu.
Jakie są najczęstsze błędy w zadaniach z krystalizacji?
Najczęściej myli się stężenie masowe z procentami (np. 30% jako 30 zamiast 0,30), pomija NaNO3 w ługu macierzystym, miesza dopływ z odpływem lub wykonuje bilans całkowity zamiast bilansu składnika. Pomaga kontrola: suma mas i bilans NaNO3 muszą się zgadzać.
Czy do obliczeń masy kryształów potrzebna jest rozpuszczalność z tablic?
Nie zawsze. Jeśli zadanie podaje tabelę bilansu (masy i stężenia roztworów), można policzyć masę kryształów wyłącznie z bilansu składnika. Dane o rozpuszczalności są potrzebne wtedy, gdy trzeba dopiero wyznaczyć stężenie roztworu nasyconego po zmianie temperatury.
Jak sprawdzić, czy wynik masy kryształów jest realistyczny?
Wynik powinien być mniejszy od masy NaNO3 doprowadzonej z surowcem (bo część zostaje w ługu). Dodatkowo warto wykonać szybki bilans kontrolny: obliczyć NaNO3 w dopływie oraz w odpływach i upewnić się, że różnica odpowiada masie kryształów.
Kiedy stosuje się bilans całkowity, a kiedy bilans składnika?
Bilans całkowity (masy mieszaniny) służy do sprawdzenia spójności strumieni i ilości cieczy/ciał stałych. Bilans składnika (np. NaNO3) jest kluczowy do policzenia uzysku krystalizacji, bo bez niego nie rozróżnisz, ile substancji jest w roztworze, a ile w kryształach.
Jak przeliczać stężenie masowe na masę NaNO3 w roztworze?
Jeśli masz masę roztworu m oraz udział masowy w(NaNO3), to masa soli wynosi m(NaNO3) = m · w. Gdy stężenie jest w procentach, najpierw zamień je na ułamek: 25% = 0,25. Ten krok eliminuje wiele typowych pomyłek.
Jak przygotować się do zadań z bilansów w krystalizacji na egzamin?
Ćwicz schemat: wypisz dopływy/odpływy, wybierz składnik do bilansu (zwykle substancja krystalizująca), przelicz masy składnika ze stężeń, zrób różnicę i wykonaj kontrolę bilansu. Pomaga też rysunek blokowy procesu oraz konsekwentne zapisywanie jednostek (kg, %).
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 31% zdających egzamin. bardzo trudne

Eksperci podkreślają: "Masę kryształów wyznacza się z bilansu NaNO3: ilość azotanu doprowadzona w roztworze minus ilość pozostająca w ługu macierzystym po krystalizacji."

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw inżynierii chemicznej: rozdziały o bilansach masowych i procesach rozdzielania
  • Materiały dydaktyczne o krystalizacji (pojęcia: roztwór nasycony, przesycenie, ług macierzysty, uzysk)
  • Zestawy zadań rachunkowych z bilansów materiałowych dla procesów krystalizacji/odparowania
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego