Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA CHM3 - STYCZEŃ 2017


PYTANIE NR 23.
W wyniku krystalizacji 210 g technicznego bezwodnego siarczanu(VI) cynku otrzymano 250 g ZnSO4 x 7H2O. Wydajność krystalizacji wyniosła około
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wydajność liczymy jako (uzysk rzeczywisty/uzysk teoretyczny)·100%. Najpierw wyznacza się masy molowe: M(ZnSO4)=161 g/mol, M(ZnSO4·7H2O)=287 g/mol. Z 210 g ZnSO4 teoretycznie powstanie 210·287/161≈374,5 g hydratu, więc 250/374,5≈0,668, czyli ok. 66,8%.

Pełne wyjaśnienie:

Krystalizacja ZnSO4 do postaci ZnSO4·7H2O nie zmienia liczby moli "rdzenia" soli (ZnSO4), ale zwiększa masę produktu, bo do sieci krystalicznej wbudowuje się 7 moli wody na 1 mol soli. Dlatego nie wolno porównywać bezpośrednio 250 g do 210 g.

1) Masy molowe
Przy danych masach atomowych: Zn=65, S=32, O=16, H=1.
M(ZnSO4) = 65 + 32 + 4·16 = 65 + 32 + 64 = 161 g/mol.
M(7H2O) = 7·(2·1 + 16) = 7·18 = 126 g/mol.
M(ZnSO4·7H2O) = 161 + 126 = 287 g/mol.

2) Uzysk teoretyczny produktu
Zakładamy stosunek molowy 1:1: 1 mol ZnSO4 daje 1 mol ZnSO4·7H2O.
Masę teoretyczną hydratu liczymy proporcją mas molowych:
mteor = 210 g · 287/161 ≈ 374,5 g.

3) Wydajność krystalizacji
W = (mrzecz/mteor)·100% = (250/374,5)·100% ≈ 66,8%.

Dlaczego pozostałe wartości są niepoprawne?

  • "202%" wynika zwykle z błędu myślenia, że skoro masa wzrosła (hydrat jest cięższy), to "wydajność" może przekroczyć 100%. Wydajność odnosi się jednak do masy teoretycznej hydratu, a ta jest dużo większa niż 210 g.
  • "63,5%" może wynikać z użycia błędnej masy molowej (np. pominięcie części wody krystalizacyjnej albo błąd rachunkowy w sumowaniu mas atomowych).
  • "84%" często pojawia się, gdy ktoś przyjmie niewłaściwą proporcję lub pomyli, co jest reagującą substancją (bezwodny ZnSO4) i co jest produktem (hydrat), albo wykona skrócone obliczenie bez wyznaczenia masy teoretycznej.

Wskazówka egzaminacyjna: przy hydratacji zawsze licz masę teoretyczną produktu z użyciem mas molowych obu form (bezwodnej i uwodnionej). Dopiero potem licz procentową wydajność.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Co to jest hydrat i czym różni się od soli bezwodnej?
Hydrat to związek krystaliczny zawierający określoną liczbę cząsteczek wody w sieci krystalicznej, np. ZnSO4·7H2O. Sól bezwodna (ZnSO4) nie ma tej wody w strukturze. Różnica wpływa na masę molową, a więc i na obliczenia uzysku.
Jak obliczyć masę molową ZnSO4·7H2O krok po kroku?
Najpierw policz M(ZnSO4) = M(Zn)+M(S)+4·M(O). Potem policz M(7H2O)=7·(2·M(H)+M(O)). Na końcu dodaj oba wyniki. To kluczowe, bo masa molowa hydratu jest większa niż bezwodnej soli.
Dlaczego w obliczeniach wydajności nie porównuje się 250 g do 210 g?
Bo 210 g dotyczy soli bezwodnej, a 250 g dotyczy hydratu, który ma dodatkową masę wody krystalizacyjnej. Wydajność trzeba liczyć względem masy teoretycznej hydratu, wynikającej z proporcji mas molowych, a nie względem masy wyjściowej soli.
Jakie jest najczęstsze źródło błędu w zadaniach o krystalizacji hydratów?
Najczęściej pomija się wodę krystalizacyjną (albo liczy ją błędnie), przez co wychodzi zła masa molowa produktu. Drugim typowym błędem jest traktowanie stosunku mas 250/210 jako "wydajności", bez obliczenia masy teoretycznej produktu uwodnionego.
Jak rozpoznać, że wynik typu 202% jest nierealny w tym zadaniu?
Wydajność masowa procesu (uzysk rzeczywisty/teoretyczny) nie powinna przekraczać 100%. Jeśli wychodzi >100%, to znaczy, że porównano złą wielkość (np. masę hydratu z masą soli bezwodnej) albo błędnie policzono masę teoretyczną produktu.
Jak przeliczyć, ile teoretycznie powstanie hydratu z danej masy soli bezwodnej?
Użyj proporcji mas molowych: mteor(hydratu) = m(soli bezwodnej) · M(hydratu)/M(soli). To działa, gdy stosunek molowy wynosi 1:1, czyli 1 mol soli daje 1 mol hydratu (zmienia się tylko masa przez dołączenie wody).
Czy woda krystalizacyjna powinna być traktowana jak reagent w obliczeniach?
W praktyce tak: aby utworzyć hydrat, potrzebna jest dostępna woda (np. z roztworu matki). W obliczeniach stechiometrycznych najczęściej zakłada się, że wody jest nadmiar, a czynnikiem ograniczającym jest sól bezwodna. Stąd masa teoretyczna zależy od moli soli.
Jakie są jednostki wydajności i jak ją poprawnie zapisać na egzaminie?
Wydajność to wielkość bezwymiarowa, najczęściej podawana w procentach: W = (uzysk rzeczywisty/uzysk teoretyczny)·100%. W zapisie egzaminacyjnym warto dopisać, że chodzi o "wydajność krystalizacji" i zaokrąglić wynik zgodnie z poleceniem (np. do 0,1%).
Jakie dane są potrzebne, żeby policzyć wydajność krystalizacji hydratu?
Potrzebujesz: masy użytej soli bezwodnej, masy otrzymanego produktu (hydratu) oraz mas atomowych do wyznaczenia mas molowych obu związków. Potem wyznaczasz masę teoretyczną hydratu z proporcji i porównujesz ją z masą rzeczywistą.
Jak przygotować się do zadań z hydratów na egzamin technika analityka?
Ćwicz schemat: (1) policz masy molowe, (2) wyznacz masę teoretyczną produktu, (3) policz wydajność. Zwracaj uwagę na zapis typu "·nH2O" oraz na zaokrąglenia. Pomaga też sprawdzanie sensu wyniku: wydajność zwykle jest ≤100%.
info

Statystycznie 37% uczniów zna prawidłową odpowiedź. bardzo trudne

Eksperci podkreślają: "Wydajność liczymy jako (uzysk rzeczywisty/uzysk teoretyczny)·100%."

Źródła:

  • OpenStax Chemistry 2e, rozdział "Composition of Substances and Solutions" (hydrated compounds / hydrates) – https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/3-introduction (dostęp: 2026-02-27)
  • IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights – Standard Atomic Weights – https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/ (dostęp: 2026-02-27)
  • Khan Academy, materiał: "Hydrates" (stechiometria hydratów i woda krystalizacyjna) – https://www.khanacademy.org/science/chemistry/chemical-reactions-stoichiome/stoichiometry-ideal-gas-law/a/hydrates (dostęp: 2026-02-27)

Materiały:

  • Podręcznik chemii ogólnej/nieorganicznej – dział: hydraty i stechiometria
  • Zadania maturalne/techniczne z obliczeń stechiometrycznych hydratów (arkusze ćwiczeniowe)
  • Tablice chemiczne z masami atomowymi i wzorami na wydajność
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego