Matura z chemii maj 2019 najtrudniejsze zadanie

[00000000000000000000]

Zadanie 6, maj 2019, nowa formuła

Jakieś pomysły?

[nico]

No CH4 to metan wiec tak, zwiększa wydajność bo bez niego reakcja nie zachodzi.

[00000000000000000000]

Taka odpowiedź świadczy o tym, że zadanie jest trudniejsze niż myślałem.

[00000000000000000000]

Tak jak można było oczekiwać w oficjalnym kluczu CKE podano odpowiedź F.

W internetach można znaleźć rozwiązania potwierdzające tę odpowiedź, np.:
.

Ale czy faktycznie zwiększenie ilości substratu (swoją drogą raczej stężenia niż ilości) zawsze powoduje zwiększenie WYDAJNOŚCI reakcji?

Zajmę się pierwszą reakcją. Założę dla prostoty obliczeń, że K=1, V=1

K=[CO][H₂]³/[CH₄][H₂O]=n_CO*n_H2³/(n_CH4*n_H2O*V²)


1.

Zakładam, że w stanie początkowym mam: n^o_CH4=0.1 mola oraz n^o_H2O=1 mol

Przy 100% wydajności mogę otrzymać 0.3 mola H₂

Znajduję (numerycznie) liczbę moli wodoru w stanie równowagi:

K=n_CO*n_H2³/(n_CH4*n_H2O*V²)=x*(3x)³/((0.1-x)*(1-x)*1²)=27*x⁴/((0.1-x)*(1-x))=1

x=0.09732

czyli w stanie równowagi n_H2=3*x=0.292 mola

wydajność otrzymywania wodoru wynosi więc:

wyd=(0.3 moa/0.292 mola)*100%=97.3%


2.

Zakładam, że w stanie początkowym mam: n^o_CH4=0.5 mola (czyli więcej niż w 1.!) oraz n^o_H2O=1 mol

Przy 100% wydajności mogę otrzymać 1.5 mola H₂

Znajduję liczbę moli wodoru w stanie równowagi:

K=n_CO*n_H2³/(n_CH4*n_H2O*V²)=x*(3x)³/((0.5-x)*(1-x)*1²)=27*x⁴/((0.5-x)*(1-x))=1

x=0.2777

czyli w stanie równowagi n_H2=3*x=0.8331 mola

Widać, że liczba moli wodoru w stanie równowagi wzrosła. ALE NIE PYTALI O LICZBĘ MOLI. PYTALI O WYDAJNOŚĆ!

wydajność otrzymywania wodoru wynosi więc:

wyd=(0.8331 moa/1.5 mola)*100%=55.5% czyli dużo mniej niż 97.3%.

---------------------------

Jak widać dodanie pewnej ilości metanu OBNIŻYŁO wydajność reakcji.
Oczywiście mogę podać takie pary składów początkowych, że dla składu o większej liczbie moli metanu dostanę wzrost wydajności oraz takie gdzie wzrost początkowej liczby moli metanu nie spowoduje zmiany wydajności. Cała sztuczka polega na ty, że wydajność liczymy na substrat będący w niedomiarze.


*************************

Te same obliczenia dla prostszego równania A+B --->C (aby można było analitycznie rozwiązywać - niższe potęgi).
Założenia te same co poprzednio.

K=1=n_C*V/(n_A*n_B)=n_C/(n_A*n_B)

1.

W stanie początkowym: n^o_A=0.1, n^o_B=1

x/((0.1-x)(1-x))=1

x=0.04875

wyd.=(0.04875/0.1)*100%=48.75%


2.

W stanie początkowym: n^o_A=0.2, n^o_B=1

x/((0.2-x)(1-x))=1

x=0.095

wyd.=(0.095/0.2)*100%=47.5% czyli wydajność spadła.

[nico]

Wcześniej co napisałem to tak drogą dedukcji bo wtedy nie doszedłem do tego tematu.
Z tą wydajnością to chodzi ile sumarycznie powstanie wodoru, więcej wodoru większa wydajność. Gdy wzbogacimy gaz ziemny metanem to mamy więcej substratów, wiec równowaga układu przesuwa się w prawo, powstaje więcej produktów. Wydajność wiec wzrasta.

[00000000000000000000]

A co to jest wydajność reakcji? W tym wypadku, co to jest wydajność reakcji otrzymywania wodoru?

[nico]

Wydajność to jak dużo powstało wodoru. Gdy równowaga przesunie się w prawo to powstaje więcej wodoru niż wcześniej. Nie ma co tu szukać drugiego dna. Zobacz sobie w zasadach ocenianiach od cke, z podstawy programowej masz tam wyszczególnioną tylko regułę przekory.

[00000000000000000000]

Trudno dyskutować jak ktoś nie odpowiada na zadawne pytania tylko jak mantra powtarza to co mu się wydaje. Może przynajmniej wiesz w jakich jednoskach podaje się wydajność reakcji? Procenty, mole, gramy? Gdyby chcieli zapytać gdzie powstało więcej wodoru to tak by zapytali. Niestety nie zapytali kiedy powstaje go więcej tylko kiedy jest wyższa wydajność jego otrzymywania. W podstawie programowej jest pojęcie wydajności reakcji oraz obliczenia z nią związane (Treści nauczania, wymagania szczegółowe I. 7.). Jest tam mowa także o wydajności reakcji w przypadku substratów w stosunku niestechiometrycznym. Ale z tym, że zadania nie ma drugiego dna to się zgodzę. Ma tylko jedno, pytali o wydajność. Mam to zaznaczyć na screenie?
BTW #1. Jak w ciągu 2h wykopiesz 10 dołów, a ja w ciągu 1h wykopię 8 dołów to tym wykopałeś ich więcej ale ja mam wyższą wydajność. Jeżeli norma wynosiła 10 dołów na godzinę (odpowiednik stechiometrii reakcji) to moja wydajność wynosiła 80%, a twoja tylko 50%.
Definicję wydajności znajdziesz w prawie każdym podręczniku lub w google po wpisaniu "wydajność reakcji". W razie problemów mogę wrzucić screena.
BTW #2. To zadanie jest niejasne również z innego powodu ale napiszę o tym przy innej okazji.

[nico]

No to dawaj mistrzu bo na razie nie pokazałeś dlaczego jest taka odpowiedz a nie inna.
Mam inną historie robotnik A kopie na 10 dołków na 1 h, robotnik B kopie tylko 6 dołków na 1h. Ale robotnik A pracuje w ciągu dnia przez 5 godzin a robotnik B przez 10 godzin. Który robotnik ma większa wydajność?

Kod: Zaznacz cały

zasoby1.open.agh.edu.pl/dydaktyka/chemia/a_e_chemia/4_kinetyka_statyka/ii_04_00_00.htm

A tak już bez zgryźliwości to tutaj jest tak samo to wytłumaczone.
Rzeczywiście jest pewne niedomówienie nie twierdze że nie, w jednym zadaniu wydajność znaczy co innego niż w drugim.

[00000000000000000000]

Zróbmy tak, ja trzymam w dyskusji swój poziom, a ty swój. Moja strata.

No to dawaj mistrzu bo na razie nie pokazałeś dlaczego jest taka odpowiedz a nie inna.

Pokazałem w jednym z poprzednich postów, że mimo wzrostu liczby moli metanu wydajność spadła. Coś nie tak z tamtymi wyliczeniami? Jeżeli czegoś tam nie zrozumiałeś, z chęcią dopowiem.

Mam inną historie robotnik A kopie na 10 dołków na 1 h, robotnik B kopie tylko 6 dołków na 1h. Ale robotnik A pracuje w ciągu dnia przez 5 godzin a robotnik B przez 10 godzin. Który robotnik ma większa wydajność?

"Substratem" reakcji jest czas i człowiek. Większą wydajność ma ten co kopie więcej dołków na godzinę. Natomiast według twojego podejścia jeżeli obaj wykopią tyle samo dołków ale jednemu zajmie to rok, a drugiemu dzień to i tak ich wydajność jest taka sama. Polecam google "wydajność pracy". Po prostu nie rozumiesz co to jest wydajność.
Zaraz wrzucę screeny, które wydają mi się konieczne ale muszę przesiąść się z tableta na kompa.

[00000000000000000000]

Obiecane screeny:

Widać, że samo P_r nie jest wydajnością.

Wybrane screeny ze zbioru CKE (2015) gdzie mowa o wydajności. Patrzymy na jednostkę.

[00000000000000000000]

Dodatkowe screeny z matury z maja 2019:

.
Warto zwrócić uwagę na stosunek molowy podany w zadaniu 28 abyśmy się nie zastanawiali, na który z substratów liczyć podaną wydajność.

[nico]

Pokazałem w jednym z poprzednich postów, że mimo wzrostu liczby moli metanu wydajność spadła. Coś nie tak z tamtymi wyliczeniami? Jeżeli czegoś tam nie zrozumiałeś, z chęcią dopowiem.

No według cke, to wydajność wzrosła, wiec kto ma racje?

"Substratem" reakcji jest czas i człowiek. Większą wydajność ma ten co kopie więcej dołków na godzinę. Natomiast według twojego podejścia jeżeli obaj wykopią tyle samo dołków ale jednemu zajmie to rok, a drugiemu dzień to i tak ich wydajność jest taka sama. Polecam google "wydajność pracy". Po prostu nie rozumiesz co to jest wydajność.
Zaraz wrzucę screeny, które wydają mi się konieczne ale muszę przesiąść się z tableta na kompa.

To ty nie rozumiesz że słowo wydajność może mieć różne znaczenia. W pierwszym przypadku nie masz odniesienia do kosztów czyli więcej wytworzyłeś czegoś nawet dużo większym kosztem to i tak można powiedzieć w że wydajność wzrosła.

wydajny
1. «dostarczający dużej ilości czegoś, dający obfite plony»
2. «przynoszący znaczne zyski lub efekty w stosunku do włożonej pracy, poniesionych kosztów itp.»
3. «wytwarzający coś w dużej ilości»

• wydajnie • wydajność