Chemia - Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 28.
Mieszanina tlenku węgla(II) i wodoru to gaz syntezowy, który stosuje się do otrzymywania wielu związków organicznych. Proces produkcji metanolu z gazu syntezowego zilustrowano poniższym równaniem.
CO + 2H2 kat., p, T CH3OH
Na podstawie: E. Grzywa, J. Molenda, Technologia podstawowych syntez organicznych, Warszawa 2008.
Oblicz, ile m3 gazu syntezowego odmierzonego w warunkach normalnych potrzeba do otrzymania 2 · 1025 cząsteczek metanolu, jeżeli reakcja przebiega z wydajnością równą 70%. Przyjmij, że stosunek molowy nCO : nH2 jest równy 1 : 2. Wynik zaokrąglij do jednego miejsca po przecinku.
Rozwiązanie
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku
w m3 z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego.
lub
– podanie wyniku z niewłaściwą jednostką i/lub niewłaściwą dokładnością.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Poprawne rozwiązania
Rozwiązanie I
Obliczenie liczby cząsteczek metanolu otrzymanych przy wydajności 100%
2 ⋅ 1025y = 70%100%
y = 2,9 · 1025 cząsteczek
Obliczenie objętości gazu syntezowego w warunkach normalnych
6,02 ⋅ 10232,9 ⋅ 1025 = 67,2 dm3x
x = 3237 dm3 ≈ 3,2 (m3)
Rozwiązanie II
6,02·1023 cząsteczek
⸺
1 mol
x = 33,22 mola
33,22 mola metanolu
⸺
y moli gazu
y = 99,66 moli gazu
z moli gazu
⸺
100%
z = 142,37 moli
1 mol
⸺
22,4 dm3
w = 3189,088 dm3 ≈ 3,2 (m3)
