Jak obliczyć ilość produktu po reakcji znając jej wydajność?

Rozwiązywanie zadań, w treści których pojawia się hasło: wydajność reakcji chemicznej nierzadko stanowi spore wyzwanie dla przyszłych maturzystów. W tym wpisie pokażę, krok po kroku, jak rozwiązać kolejny z trzech typów zadań związanych z wydajnością. Przykładowe zadanie wraz z rozwiązaniem krok po kroku poniżej.

Oblicz, jaką objętość zajmie w warunkach normalnych dwutlenek węgla otrzymany w wyniku prażenia $30\ g$ wapienia $(CaCO_3)$ jeśli wydajność reakcji wynosi 70%.

Rozwiązanie zadania:

Rozwiązanie zadania z obliczaniem ilości produktu po reakcji przy określonej wydajności można podzielić na dwa etapy.

Etap 1 – Wykorzystując metodę 6 kroków obliczamy teoretyczną ilość produktu

Rozwiązanie zadania rozpoczynamy od obliczenia objętości dwutlenku węgla, który powstaje w reakcji rozkładu 30 g węglanu wapnia. Na tym etapie nie zajmujemy się wydajnością reakcji, tzn. postępujemy tak jakby reakcja zachodziła ze 100% wydajnością. Skorzystamy z “metody 6 kroków”. Dokładnie omawiam ją w kursie 3 dotyczącym mola i stechiometrii. Link znajdziesz tutaj.

Krok 1. Zapisujemy równanie zachodzącej reakcji chemicznej.

W tym zadaniu mowa jest o rozkładzie wapienia pod wpływem temperatury. \[CaCO_3 \xrightarrow{T} CaO+CO_2 \]

Warto zaznaczyć, że w większości obecnie pojawiających się na egzaminach zadań równania zachodzących reakcji chemicznych są podane w treści zadania lub w informacji wstępnej. Reakcja rozkładu wapienia pod wpływem temperatury jest prosta i każdy maturzysta powinien ją znać, stąd jej brak w treści zadania nie powinien nikogo martwić.

Krok 2. Dobieramy współczynniki stechiometryczne.

W przypadku tej reakcji współczynniki się zgadzają. \[CaCO_3 \xrightarrow{T} CaO+CO_2 \]

Krok 3. Podkreślamy istotne reagenty.

W tym zadaniu mowa o 30 g wapienia oraz objętości dwutlenku węgla. \[ \underline{CaCO_3} \xrightarrow{T} CaO+ \underline{CO_2} \]

Krok 4. Wybieramy jednostki dla podkreślonych reagentów.

Dla wapienia będzie to jednostka $masy\ (g)$, ponieważ w zadaniu jest informacja o 30 g wapienia. Dla dwutlenku węgla jednostka to $dm^3$, ponieważ mamy do czynienia z gazem będącym w warunkach normalnych. \[ \underset{g}{\underline{CaCO_3}} \xrightarrow{T} CaO+ \underset{dm^3}{\underline{CO_2}} \]

Krok 5. Zapisujemy dane teoretyczne wynikające z układu okresowego oraz naszej wiedzy.

W równaniu reakcji występuje 1 mol wapienia. Masa jednego mola $CaCO_3$ z układu okresowego to $100\ g$. W równaniu występuje również jeden mol $CO_2$. Jak pamiętamy 1 mol każdego gazu (doskonałego) w warunkach normalnych zajmuje objętość $22,4\ dm^3$. \[ \underset{100\ g}{\underline{CaCO_3}} \xrightarrow{T} CaO+ \underset{22,4\ dm^3}{\underline{CO_2}} \]

Krok 6. Zapisujemy dane z zadania i niewiadomą.

Zgodnie z treścią zadania dysponujemy 30 g wapienia. Objętość dwutlenku węgla chcemy obliczyć, tam pojawia się niewiadoma np. x. \[ \underset{30\ g}{\underset{100\ g}{\underline{CaCO_3}}} \xrightarrow{T} CaO+ \underset{x\ dm^3}{\underset{22,4\ dm^3}{\underline{CO_2}}} \] Otrzymujemy: $x = 6,72\ dm^3$.

Etap 2 – Obliczamy rzeczywistą ilość produktu

Na drugim etapie wykorzystujemy informację o wydajności reakcji. Jeśli wydajność nie wynosi 100% to znaczy, że produktu powstaje mniej niż wynika to ze stechiometrii. W omawianym zadaniu wydajność wynosi 70%. Układamy proporcję: \[6,72\ dm^3-100\% \]\[ y\ dm^3-70\% \] Otrzymujemy: $y = 4,7\ dm^3$.

Odpowiedź: Otrzymany dwutlenek węgla zajmie objętość 4,7 dm3.

Czy macie jakieś pytania albo uwagi? A może zauważyliście literówkę albo błąd? Piszcie w komentarzach.

PS: Dokładne omówienie tego zadania znajdziecie w Zadaniu Dnia #12 na moim kanale na YouTube:

Pobierz zbiór zadań w formacie PDF

Jeżeli przygotowujesz się do matury z chemii i szukasz przydatnych materiałów do nauki, to koniecznie sprawdź także przygotowany przeze mnie zbiór zadań maturalnych z chemii. Możesz pobrać go całkowicie za darmo w formacie PDF.

Sprawdź zbiór zadań

Cześć! Nazywam się Krystian Jakubczyk i odkąd napisałem maturę z chemii na 100%, uczę innych jak tego dokonać.

Od kilku lat skutecznie pomagam moim uczniom w przygotowaniach do matury z chemii. W tym czasie ukończyłem studia na Wydziale Chemicznym Politechniki Gdańskiej oraz opracowałem program, który pomógł już wielu osobom dobrze przygotować się do matury i w efekcie zdobyć indeks na wymarzone studia (m.in. na medycynę, farmację).

Na podstawie moich doświadczeń w pracy z uczniami na indywidualnych zajęciach oraz wiedzy zdobytej na studiach opracowałem kursy video pokazujące, że nawet na etapie rozszerzonej matury chemia jest nauką, którą da się zrozumieć. W 2015 roku ruszyła pierwsza edycja kursów „Chemia na 100%”, która spotkała się z bardzo pozytywnymi reakcjami ze strony moich uczniów. Po jej sukcesie, na przełomie 2017 i 2018 roku stworzyłem rozszerzoną i udoskonaloną 2 edycję kursów. Dzięki nim możesz przygotować się do sprawdzianów i egzaminu maturalnego samodzielnie, bez pomocy korepetytora i bez wychodzenia z domu.

Zadaj pytanie