{"id":"chemia-2026-maj-matura-rozszerzona/zad/20","paper_id":"chemia-2026-maj-matura-rozszerzona","number":"20","points":3,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2026,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 20. (0-3)\nDo reakcji Hecka użyto 0,1570 g bromobenzenu i 0,1081 g kwasu propenowego. W wyniku\nprzemiany opisanej poniższym równaniem otrzymano 0,1245 g kwasu cynamonowego.\nC6H5Br + C3H4O2 → C9H8O2 + HBr\nbromobenzen kwas propenowy kwas cynamonowy\nOblicz wydajność opisanej przemiany. Wynik podaj w procentach. Napisz nazwę lub\nwzór substancji użytej w nadmiarze.\nObliczenia:\nWydajność przemiany: W nadmiarze użyto:\n19.2.\n0-1-2\n20.\n0-1-\n2-3\nMCHP-R0_100\nInformacja do zadań 21.-22.\nKwas cynamonowy i kwas kawowy są naturalnymi antyoksydantami występującymi\nw roślinach.\nkwas cynamonowy\nkwas kawowy","answer":null,"answer_text":"Zadanie 20. (0-3)\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nI. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie\ninformacji. Zdający:\n1) […] przetwarza informacje\nz różnorodnych źródeł.\nII. Rozumowanie i zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania problemów.\nZdający:\n5) wykorzystuje wiedzę i dostępne\ninformacje do rozwiązywania problemów\nchemicznych […];\n7) wykonuje obliczenia dotyczące praw\nchemicznych.\nI. Atomy, cząsteczki i stechiometria\nchemiczna. Zdający:\n7) wykonuje obliczenia, z uwzględnieniem\nwydajności reakcji, dotyczące: liczby moli\noraz mas substratów i produktów\n(stechiometria wzorów i równań chemicznych)\n[…], po zmieszaniu substratów w stosunku\n[…] niestechiometrycznym.\nXII. Wstęp do chemii organicznej. Zdający:\n1) na podstawie wzoru […], opisu budowy lub\nwłaściwości fizykochemicznych klasyfikuje\ndany związek chemiczny do: […] związków\njednofunkcyjnych ([…] kwasów\nkarboksylowych […]) […].\nZasady oceniania\n3 pkt - zastosowanie poprawnej metody uwzględniającej sprawdzenie na podstawie\nobliczeń, która z substancji została użyta w nadmiarze, poprawne wykonanie\nobliczeń i podanie poprawnej wartości wydajności oraz poprawne wskazanie\nsubstancji użytej w nadmiarze (wzór lub nazwa).\n2 pkt - zastosowanie poprawnej metody bez sprawdzenia na podstawie obliczeń, która\nz substancji została użyta w nadmiarze, poprawne wykonanie obliczeń i podanie\npoprawnej wartości wydajności oraz poprawne wskazanie substancji użytej\nw nadmiarze (wzór lub nazwa)\nALBO\n2 pkt - zastosowanie poprawnej metody uwzględniającej sprawdzenie na podstawie\nobliczeń, która z substancji została użyta w nadmiarze, ale popełnienie błędów\nrachunkowych prowadzących do błędnego wyniku albo wyników i obliczenie\nwydajności oraz poprawne wskazanie substancji użytej w nadmiarze (wzór lub\nnazwa) w odniesieniu do wykonanych obliczeń\nALBO\n2 pkt - zastosowanie poprawnej metody uwzględniającej sprawdzenie na podstawie\nobliczeń, która z substancji została użyta w nadmiarze, poprawne wykonanie\nobliczeń i podanie poprawnej wartości masy kwasu cynamonowego lub poprawnych\nliczb moli kwasu cynamonowego oraz poprawne wskazanie substancji użytej\nw nadmiarze (wzór lub nazwa)\nZasady oceniania rozwiązań zadań\nALBO\n2 pkt - zastosowanie poprawnej metody uwzględniającej sprawdzenie na podstawie\nobliczeń, która z substancji została użyta w nadmiarze, poprawne wykonanie\nobliczeń i podanie poprawnej wartości masy bromobenzenu, który przereagował oraz\npoprawne wskazanie substancji użytej w nadmiarze (wzór lub nazwa).\n1 pkt - poprawne wykonanie obliczeń i wskazanie na podstawie obliczeń substancji użytej\nw nadmiarze (wzór lub nazwa).\n0 pkt - zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.\nPrzykładowe rozwiązania\nSposób 1.\n157,0 g C6H5Br 1 mol\n0,1570 g 𝑥\n𝑥 = 0,001 (mol)\n72,0 g C3H4O2 1 mol\n0,1081 g 𝑦\n𝑦 = 0,0015 (mol)\n(związek użyty w nadmiarze)\nmasa kwasu cynamonowego 𝑚 = 0,001 ∙ 148 = 0,148 (g)\n0,148 g 100 %\n0,1245 g 𝑊 ⇒ 𝑊= 84,1 (%)\nWydajność przemiany: 84,1 (%) W nadmiarze użyto: kwasu propenowego (C3H4O2)\nSposób 2.\n𝑛C6H5Br = 𝑚\n𝑀= 0,1570\n157 = 0,001 (mol)\n𝑛C3H4O2 = 0,1081\n72 = 0,0015 (mol)\n(związek użyty w nadmiarze)\nLiczba moli kwasu cynamonowego 𝑛=\n0,1245\n148 = 0,00084 (mol)\n𝑊= 𝑛𝑟𝑧\n𝑛𝑡\n∙100 % ⇒ 𝑊= 0,00084 (mol)\n0,001 (mol) ∙100 % = 84,0 (%)\nWydajność przemiany: 84,0 (%) W nadmiarze użyto: kwasu propenowego (C3H4O2)\nSposób 3.\n157,0 g C6H5Br 72,0 g C3H4O2\n𝑦 0,1081 g\n𝑦 = 0,2357 (g)\n𝑥 C6H5Br 0,1245 g\n157 g 148 g\n𝑥 = 0,1321 (g)\n𝑊= 0,1321 (𝑔)\n0,1570 (𝑔) ∙100 % ⇒ 𝑊= 84,1 (%)\nWydajność przemiany: 84,1 (%) W nadmiarze użyto: kwasu propenowego (C3H4O2)\nUwaga 1.: Jeżeli zdający poprawnie wykona konieczne obliczenia, a w miejscu\nprzeznaczonym na wskazanie substancji użytej w nadmiarze nie dokona\nwskazania albo wpisze błędną nazwę kwasu lub błędny wzór kwasu, to za swoje\nrozwiązanie może otrzymać maksymalnie 2 punkt.\nUwaga 2.: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń.\nZa poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej\npoprawnej metody i poprawnych obliczeń.","solution":"Odpowiedź: **Krok 1. Masy molowe.** $$M_{\\text{C}_6\\text{H}_5\\text{Br}} = 6\\cdot 12{,}01 + 5\\cdot 1{,}008 + 79{,}90 = 157{,}0\\ \\text{g/mol}$$ $$M_{\\text{C}_3\\text{H}_4\\text{O}_2} = 3\\cdot 12{,}01 + 4\\cdot 1{,}008 + 2\\cdot 16{,}00 = 72{,}0\\ \\text{g/mol}$$ $$M_{\\text{C}_9\\text{H}_8\\text{O}_2} = 9\\cdot 12{,}01 + 8\\cdot 1{,}008 + 2\\cdot 16{,}00 = 148{,}0\\ \\text{g/mol}$$ **Krok 2. Liczby moli substratów — który jest w nadmiarze.** $$n_{\\text{C}_6\\text{H}_5\\text{Br}} = \\frac{0{,}1570}{157{,}0} = 1{,}00\\cdot 10^{-3}\\ \\text{mol}$$ $$n_{\\text{C}_3\\text{H}_4\\text{O}_2} = \\frac{0{,}1081}{72{,}0} = 1{,}50\\cdot 10^{-3}\\ \\text{mol}$$ Stosunek stechiometryczny wynosi **1 : 1**, a moli kwasu propenowego jest więcej — zatem: $$\\boxed{\\text{W nadmiarze użyto kwasu propenowego } (\\text{C}_3\\text{H}_4\\text{O}_2)}$$ **Reagentem limitującym jest bromobenzen** i to on wyznacza wydajność teoretyczną. **Krok 3. Masa teoretyczna produktu.** Z 1 mola bromobenzenu powstaje 1 mol kwasu cynamonowego: $$n_{\\text{teor}} = 1{,}00\\cdot 10^{-3}\\ \\text{mol} \\quad\\Rightarrow\\quad m_{\\text{teor}} = 1{,}00\\cdot 10^{-3}\\cdot 148{,}0 = 0{,}148\\ \\text{g}$$ **Krok 4. Wydajność.** $$W = \\frac{m_{\\text{praktyczna}}}{m_{\\text{teoretyczna}}}\\cdot 100\\% = \\frac{0{,}1245\\ \\text{g}}{0{,}148\\ \\text{g}}\\cdot 100\\%$$ $$\\boxed{W \\approx 84{,}1\\%}$$ *(Metoda równoważna — przez mole: $n_{\\text{prakt}} = \\frac{0{,}1245}{148} = 8{,}41\\cdot 10^{-4}$ mol, więc $W = \\frac{8{,}41\\cdot 10^{-4}}{1{,}00\\cdot 10^{-3}}\\cdot 100\\% = 84{,}1\\%$.)*\n\nTreść zadania (CKE)\n\nAlgorytm zadania na wydajność z dwoma substratami\n\nKrok | Działanie\n1. | oblicz masy molowe wszystkich reagentów\n2. | przelicz masy substratów na mole\n3. | podziel mole przez współczynniki stechiometryczne i porównaj — mniejszy iloraz wskazuje reagent limitujący\n4. | oblicz masę teoretyczną produktu z reagentu limitującego\n5. | $W = \\dfrac{m_{\\text{prakt}}}{m_{\\text{teor}}}\\cdot 100\\%$\n\n$$W = \\frac{n_{\\text{prakt}}}{n_{\\text{teor}}}\\cdot 100\\% = \\frac{m_{\\text{prakt}}}{m_{\\text{teor}}}\\cdot 100\\%$$\n\nObie formy są równoważne, bo masa molowa produktu skraca się.\n\nRachunek w tym zadaniu\n\nReagent | Masa, g | $M$, g/mol | $n$, mol | Rola\nbromobenzen $\\text{C}_6\\text{H}_5\\text{Br}$ | 0,1570 | 157,0 | $1{,}00\\cdot 10^{-3}$ | limitujący\nkwas propenowy $\\text{C}_3\\text{H}_4\\text{O}_2$ | 0,1081 | 72,0 | $1{,}50\\cdot 10^{-3}$ | nadmiar\nkwas cynamonowy $\\text{C}_9\\text{H}_8\\text{O}_2$ | 0,1245 (otrzymano) | 148,0 | $8{,}41\\cdot 10^{-4}$ | produkt\n\n$$m_{\\text{teor}} = 1{,}00\\cdot 10^{-3}\\ \\text{mol}\\cdot 148{,}0\\ \\frac{\\text{g}}{\\text{mol}} = 0{,}148\\ \\text{g}$$\n\n$$W = \\frac{0{,}1245}{0{,}148}\\cdot 100\\% = 84{,}1\\%$$\n\nReagent limitujący a użyty w nadmiarze\n\nPojęcie | Definicja | Skutek\nlimitujący (ograniczający) | zużywa się całkowicie jako pierwszy | wyznacza maksymalną ilość produktu\nw nadmiarze | pozostaje po zakończeniu reakcji | nie wpływa na wydajność\n\nPraktyka laboratoryjna: substrat tańszy lub łatwiej usuwalny stosuje się w nadmiarze, by w pełni przereagował ten droższy — tu kwas propenowy jest tani, a bromobenzen kosztowniejszy.\n\nDlaczego wydajność bywa mniejsza od 100%\n\nPrzyczyna | Opis\nreakcje odwracalne | równowaga ustala się przed pełnym przereagowaniem\nreakcje uboczne | część substratu tworzy inne produkty\nstraty przy wyodrębnianiu | sączenie, przemywanie, krystalizacja\nniecałkowite przereagowanie | zbyt krótki czas, za niska temperatura\nzanieczyszczenia substratów | mniej reagenta niż wynika z masy\n\nKwas cynamonowy — kontekst\n\nCecha | Szczegóły\nwzór | $\\text{C}_6\\text{H}_5\\!-\\!\\text{CH}\\!=\\!\\text{CH}\\!-\\!\\text{COOH}$\nmasa molowa | 148 g/mol\nwystępowanie | cynamonowiec, balsam peruwiański, miód\nwłaściwości | antyoksydant, prekursor aromatów\nizomeria | geometryczna cis–trans (w naturze dominuje trans)\npochodne | kwas kawowy, kwas ferulowy, kwas p-kumarowy\n\nPunktacja CKE\n\n- 3 pkt — poprawna metoda z obliczeniowym sprawdzeniem, który substrat jest w nadmiarze, poprawne obliczenia, wynik 84,1% oraz wskazanie kwasu propenowego jako użytego w nadmiarze.\n- 2 pkt — m.in.: poprawny wynik i wskazanie nadmiaru, ale bez obliczeniowego sprawdzenia; albo poprawna metoda z błędem rachunkowym i konsekwentnym wskazaniem; albo obliczenie masy/moli produktu przy poprawnym wskazaniu nadmiaru.\n- 1 pkt — poprawne obliczenia i wskazanie na ich podstawie substancji użytej w nadmiarze.\n- Razem: 3 pkt.\n\nTypowy błąd: **Największa pułapka: liczenie wydajności względem złego substratu.** Wydajność zawsze odnosi się do **reagentu limitującego** — tego, którego jest **mniej w stosunku stechiometrycznym**. Tu bromobenzenu jest 1,00 mmol, a kwasu propenowego 1,50 mmol; przy stosunku 1:1 limituje **bromobenzen**. **Klucz CKE nagradza sprawdzenie nadmiaru rachunkiem, nie na oko.** Pełne 3 punkty wymagają **obliczeniowego ustalenia**, który substrat jest w nadmiarze. Podanie samej odpowiedzi bez obliczeń obniża punktację do 2. **Nie sugeruj się masami substratów.** 0,1570 g i 0,1081 g — pierwsza liczba jest większa, ale to nie ona decyduje. Liczą się **mole**, a masy molowe różnią się ponad dwukrotnie. **Uwaga na wymóg wskazania substancji.** Klucz zaznacza: przy poprawnych obliczeniach, ale braku wskazania (albo błędnym wskazaniu) substancji użytej w nadmiarze, maksimum to **2 punkty**. Warto więc zawsze wpisać odpowiedź w obu polach. **Sprawdź, czy stosunek molowy naprawdę wynosi 1:1.** Gdyby równanie miało inne współczynniki, trzeba by porównywać **ilorazy** $\\frac{n}{\\text{współczynnik}}$, a nie same mole. **Wydajność nie może przekroczyć 100%.** Wynik powyżej setki oznacza błąd — najczęściej pomylenie masy teoretycznej z praktyczną albo użycie złej masy molowej.","image":"img/chemia-2026-maj-matura-rozszerzona/zad-20.webp","solution_image":null,"topics":"wydajnosc reakcji, reagent limitujacy, obliczenia stechiometryczne, kwas cynamonowy, reakcja Hecka","page_from":23,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2026 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 20. (0-3)
Do reakcji Hecka użyto 0,1570 g bromobenzenu i 0,1081 g kwasu propenowego. W wyniku
przemiany opisanej poniższym równaniem otrzymano 0,1245 g kwasu cynamonowego.
C6H5Br + C3H4O2 → C9H8O2 + HBr
bromobenzen kwas propenowy kwas cynamonowy
Oblicz wydajność opisanej przemiany. Wynik podaj w procentach. Napisz nazwę lub
wzór substancji użytej w nadmiarze.
Obliczenia:
Wydajność przemiany: W nadmiarze użyto:
19.2.
0-1-2
20.
0-1-
2-3
MCHP-R0_100
Informacja do zadań 21.-22.
Kwas cynamonowy i kwas kawowy są naturalnymi antyoksydantami występującymi
w roślinach.
kwas cynamonowy
kwas kawowy

","answer_text_html":"

Zadanie 20. (0-3)
Wymagania ogólne
Wymagania szczegółowe
I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie
informacji. Zdający:

\n
  1. […] przetwarza informacje
\n

z różnorodnych źródeł.
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej
wiedzy do rozwiązywania problemów.
Zdający:

\n
  1. wykorzystuje wiedzę i dostępne
\n

informacje do rozwiązywania problemów
chemicznych […];

\n
  1. wykonuje obliczenia dotyczące praw
\n

chemicznych.
I. Atomy, cząsteczki i stechiometria
chemiczna. Zdający:

\n
  1. wykonuje obliczenia, z uwzględnieniem
\n

wydajności reakcji, dotyczące: liczby moli
oraz mas substratów i produktów
(stechiometria wzorów i równań chemicznych)
[…], po zmieszaniu substratów w stosunku
[…] niestechiometrycznym.
XII. Wstęp do chemii organicznej. Zdający:

\n
  1. na podstawie wzoru […], opisu budowy lub
\n

właściwości fizykochemicznych klasyfikuje
dany związek chemiczny do: […] związków
jednofunkcyjnych ([…] kwasów
karboksylowych […]) […].
Zasady oceniania
3 pkt - zastosowanie poprawnej metody uwzględniającej sprawdzenie na podstawie
obliczeń, która z substancji została użyta w nadmiarze, poprawne wykonanie
obliczeń i podanie poprawnej wartości wydajności oraz poprawne wskazanie
substancji użytej w nadmiarze (wzór lub nazwa).
2 pkt - zastosowanie poprawnej metody bez sprawdzenia na podstawie obliczeń, która
z substancji została użyta w nadmiarze, poprawne wykonanie obliczeń i podanie
poprawnej wartości wydajności oraz poprawne wskazanie substancji użytej
w nadmiarze (wzór lub nazwa)
ALBO
2 pkt - zastosowanie poprawnej metody uwzględniającej sprawdzenie na podstawie
obliczeń, która z substancji została użyta w nadmiarze, ale popełnienie błędów
rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku albo wyników i obliczenie
wydajności oraz poprawne wskazanie substancji użytej w nadmiarze (wzór lub
nazwa) w odniesieniu do wykonanych obliczeń
ALBO
2 pkt - zastosowanie poprawnej metody uwzględniającej sprawdzenie na podstawie
obliczeń, która z substancji została użyta w nadmiarze, poprawne wykonanie
obliczeń i podanie poprawnej wartości masy kwasu cynamonowego lub poprawnych
liczb moli kwasu cynamonowego oraz poprawne wskazanie substancji użytej
w nadmiarze (wzór lub nazwa)
Zasady oceniania rozwiązań zadań
ALBO
2 pkt - zastosowanie poprawnej metody uwzględniającej sprawdzenie na podstawie
obliczeń, która z substancji została użyta w nadmiarze, poprawne wykonanie
obliczeń i podanie poprawnej wartości masy bromobenzenu, który przereagował oraz
poprawne wskazanie substancji użytej w nadmiarze (wzór lub nazwa).
1 pkt - poprawne wykonanie obliczeń i wskazanie na podstawie obliczeń substancji użytej
w nadmiarze (wzór lub nazwa).
0 pkt - zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązania
Sposób 1.
157,0 g C6H5Br 1 mol
0,1570 g 𝑥
𝑥 = 0,001 (mol)
72,0 g C3H4O2 1 mol
0,1081 g 𝑦
𝑦 = 0,0015 (mol)
(związek użyty w nadmiarze)
masa kwasu cynamonowego 𝑚 = 0,001 ∙ 148 = 0,148 (g)
0,148 g 100 %
0,1245 g 𝑊 ⇒ 𝑊= 84,1 (%)
Wydajność przemiany: 84,1 (%) W nadmiarze użyto: kwasu propenowego (C3H4O2)
Sposób 2.
𝑛C6H5Br = 𝑚
𝑀= 0,1570
157 = 0,001 (mol)
𝑛C3H4O2 = 0,1081
72 = 0,0015 (mol)
(związek użyty w nadmiarze)
Liczba moli kwasu cynamonowego 𝑛=
0,1245
148 = 0,00084 (mol)
𝑊= 𝑛𝑟𝑧
𝑛𝑡
∙100 % ⇒ 𝑊= 0,00084 (mol)
0,001 (mol) ∙100 % = 84,0 (%)
Wydajność przemiany: 84,0 (%) W nadmiarze użyto: kwasu propenowego (C3H4O2)
Sposób 3.
157,0 g C6H5Br 72,0 g C3H4O2
𝑦 0,1081 g
𝑦 = 0,2357 (g)
𝑥 C6H5Br 0,1245 g
157 g 148 g
𝑥 = 0,1321 (g)
𝑊= 0,1321 (𝑔)
0,1570 (𝑔) ∙100 % ⇒ 𝑊= 84,1 (%)
Wydajność przemiany: 84,1 (%) W nadmiarze użyto: kwasu propenowego (C3H4O2)
Uwaga 1.: Jeżeli zdający poprawnie wykona konieczne obliczenia, a w miejscu
przeznaczonym na wskazanie substancji użytej w nadmiarze nie dokona
wskazania albo wpisze błędną nazwę kwasu lub błędny wzór kwasu, to za swoje
rozwiązanie może otrzymać maksymalnie 2 punkt.
Uwaga 2.: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń.
Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej
poprawnej metody i poprawnych obliczeń.

","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"

Odpowiedź: Krok 1. Masy molowe. $$M_{\\text{C}6\\text{H}_5\\text{Br}} = 6\\cdot 12{,}01 + 5\\cdot 1{,}008 + 79{,}90 = 157{,}0\\ \\text{g/mol}$$ $$M{\\text{C}3\\text{H}_4\\text{O}_2} = 3\\cdot 12{,}01 + 4\\cdot 1{,}008 + 2\\cdot 16{,}00 = 72{,}0\\ \\text{g/mol}$$ $$M{\\text{C}9\\text{H}_8\\text{O}_2} = 9\\cdot 12{,}01 + 8\\cdot 1{,}008 + 2\\cdot 16{,}00 = 148{,}0\\ \\text{g/mol}$$ Krok 2. Liczby moli substratów — który jest w nadmiarze. $$n{\\text{C}6\\text{H}_5\\text{Br}} = \\frac{0{,}1570}{157{,}0} = 1{,}00\\cdot 10^{-3}\\ \\text{mol}$$ $$n{\\text{C}3\\text{H}_4\\text{O}_2} = \\frac{0{,}1081}{72{,}0} = 1{,}50\\cdot 10^{-3}\\ \\text{mol}$$ Stosunek stechiometryczny wynosi 1 : 1, a moli kwasu propenowego jest więcej — zatem: $$\\boxed{\\text{W nadmiarze użyto kwasu propenowego } (\\text{C}_3\\text{H}_4\\text{O}_2)}$$ Reagentem limitującym jest bromobenzen i to on wyznacza wydajność teoretyczną. Krok 3. Masa teoretyczna produktu. Z 1 mola bromobenzenu powstaje 1 mol kwasu cynamonowego: $$n{\\text{teor}} = 1{,}00\\cdot 10^{-3}\\ \\text{mol} \\quad\\Rightarrow\\quad m_{\\text{teor}} = 1{,}00\\cdot 10^{-3}\\cdot 148{,}0 = 0{,}148\\ \\text{g}$$ Krok 4. Wydajność. $$W = \\frac{m_{\\text{praktyczna}}}{m_{\\text{teoretyczna}}}\\cdot 100\\% = \\frac{0{,}1245\\ \\text{g}}{0{,}148\\ \\text{g}}\\cdot 100\\%$$ $$\\boxed{W \\approx 84{,}1\\%}$$ (Metoda równoważna — przez mole: $n_{\\text{prakt}} = \\frac{0{,}1245}{148} = 8{,}41\\cdot 10^{-4}$ mol, więc $W = \\frac{8{,}41\\cdot 10^{-4}}{1{,}00\\cdot 10^{-3}}\\cdot 100\\% = 84{,}1\\%$.)

\n

Treść zadania (CKE)

\n

Algorytm zadania na wydajność z dwoma substratami

\n

Krok | Działanie

\n
  1. | oblicz masy molowe wszystkich reagentów
  2. | przelicz masy substratów na mole
  3. | podziel mole przez współczynniki stechiometryczne i porównaj — mniejszy iloraz wskazuje reagent limitujący
  4. | oblicz masę teoretyczną produktu z reagentu limitującego
  5. | $W = \\dfrac{m_{\\text{prakt}}}{m_{\\text{teor}}}\\cdot 100\\%$
\n

$$W = \\frac{n_{\\text{prakt}}}{n_{\\text{teor}}}\\cdot 100\\% = \\frac{m_{\\text{prakt}}}{m_{\\text{teor}}}\\cdot 100\\%$$

\n

Obie formy są równoważne, bo masa molowa produktu skraca się.

\n

Rachunek w tym zadaniu

\n

Reagent | Masa, g | $M$, g/mol | $n$, mol | Rola
bromobenzen $\\text{C}_6\\text{H}_5\\text{Br}$ | 0,1570 | 157,0 | $1{,}00\\cdot 10^{-3}$ | limitujący
kwas propenowy $\\text{C}_3\\text{H}_4\\text{O}_2$ | 0,1081 | 72,0 | $1{,}50\\cdot 10^{-3}$ | nadmiar
kwas cynamonowy $\\text{C}_9\\text{H}_8\\text{O}_2$ | 0,1245 (otrzymano) | 148,0 | $8{,}41\\cdot 10^{-4}$ | produkt

\n

$$m_{\\text{teor}} = 1{,}00\\cdot 10^{-3}\\ \\text{mol}\\cdot 148{,}0\\ \\frac{\\text{g}}{\\text{mol}} = 0{,}148\\ \\text{g}$$

\n

$$W = \\frac{0{,}1245}{0{,}148}\\cdot 100\\% = 84{,}1\\%$$

\n

Reagent limitujący a użyty w nadmiarze

\n

Pojęcie | Definicja | Skutek
limitujący (ograniczający) | zużywa się całkowicie jako pierwszy | wyznacza maksymalną ilość produktu
w nadmiarze | pozostaje po zakończeniu reakcji | nie wpływa na wydajność

\n

Praktyka laboratoryjna: substrat tańszy lub łatwiej usuwalny stosuje się w nadmiarze, by w pełni przereagował ten droższy — tu kwas propenowy jest tani, a bromobenzen kosztowniejszy.

\n

Dlaczego wydajność bywa mniejsza od 100%

\n

Przyczyna | Opis
reakcje odwracalne | równowaga ustala się przed pełnym przereagowaniem
reakcje uboczne | część substratu tworzy inne produkty
straty przy wyodrębnianiu | sączenie, przemywanie, krystalizacja
niecałkowite przereagowanie | zbyt krótki czas, za niska temperatura
zanieczyszczenia substratów | mniej reagenta niż wynika z masy

\n

Kwas cynamonowy — kontekst

\n

Cecha | Szczegóły
wzór | $\\text{C}_6\\text{H}_5\\!-\\!\\text{CH}\\!=\\!\\text{CH}\\!-\\!\\text{COOH}$
masa molowa | 148 g/mol
występowanie | cynamonowiec, balsam peruwiański, miód
właściwości | antyoksydant, prekursor aromatów
izomeria | geometryczna cis–trans (w naturze dominuje trans)
pochodne | kwas kawowy, kwas ferulowy, kwas p-kumarowy

\n

Punktacja CKE

\n\n

Typowy błąd: Największa pułapka: liczenie wydajności względem złego substratu. Wydajność zawsze odnosi się do reagentu limitującego — tego, którego jest mniej w stosunku stechiometrycznym. Tu bromobenzenu jest 1,00 mmol, a kwasu propenowego 1,50 mmol; przy stosunku 1:1 limituje bromobenzen. Klucz CKE nagradza sprawdzenie nadmiaru rachunkiem, nie na oko. Pełne 3 punkty wymagają obliczeniowego ustalenia, który substrat jest w nadmiarze. Podanie samej odpowiedzi bez obliczeń obniża punktację do 2. Nie sugeruj się masami substratów. 0,1570 g i 0,1081 g — pierwsza liczba jest większa, ale to nie ona decyduje. Liczą się mole, a masy molowe różnią się ponad dwukrotnie. Uwaga na wymóg wskazania substancji. Klucz zaznacza: przy poprawnych obliczeniach, ale braku wskazania (albo błędnym wskazaniu) substancji użytej w nadmiarze, maksimum to 2 punkty. Warto więc zawsze wpisać odpowiedź w obu polach. Sprawdź, czy stosunek molowy naprawdę wynosi 1:1. Gdyby równanie miało inne współczynniki, trzeba by porównywać ilorazy $\\frac{n}{\\text{współczynnik}}$, a nie same mole. Wydajność nie może przekroczyć 100%. Wynik powyżej setki oznacza błąd — najczęściej pomylenie masy teoretycznej z praktyczną albo użycie złej masy molowej.

"},{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź: wydajność ≈ 84 %; w nadmiarze użyto kwasu propenowego (akrylowego), C₃H₄O₂

\n
Krok 1 - liczby moli substratów
\n

Masy molowe: bromobenzen \\(C_6H_5Br\\): \\(M=157\\text{ g·mol}^{-1}\\); kwas propenowy \\(C_3H_4O_2\\): \\(M=72\\text{ g·mol}^{-1}\\); kwas cynamonowy \\(C_9H_8O_2\\): \\(M=148\\text{ g·mol}^{-1}\\).

\n

$$n_{C_6H_5Br}=\\frac{0,1570}{157}=0,00100\\text{ mol}$$
$$n_{C_3H_4O_2}=\\frac{0,1081}{72}=0,00150\\text{ mol}$$

\n
Krok 2 - który substrat w nadmiarze
\n

Reakcja przebiega w stosunku molowym 1:1:

\n

$$\\ce{C6H5Br + C3H4O2 -> C9H8O2 + HBr}$$

\n

Potrzeba 0,00100 mol kwasu propenowego, a jest 0,00150 mol - kwas propenowy jest w nadmiarze. Substratem ograniczającym (limitującym) jest bromobenzen (0,00100 mol).

\n
Krok 3 - wydajność
\n

Maksymalna (teoretyczna) liczba moli kwasu cynamonowego = liczbie moli bromobenzenu = 0,00100 mol.

\n

Masa teoretyczna produktu:

\n

$$m_{teor}=0,00100 \\cdot 148 = 0,1480\\text{ g}$$

\n

Wydajność:

\n

$$W=\\frac{m_{otrzymana}}{m_{teor}}\\cdot 100\\% = \\frac{0,1245}{0,1480}\\cdot 100\\% \\approx 84,1\\%$$

\n

$$\\boxed{W \\approx 84\\%}$$

\n

Uwaga: wydajność trzeba liczyć względem substratu ograniczającego (bromobenzenu), nie względem kwasu propenowego. Poprawny wynik to ~84 % (nie ~75 %). W nadmiarze: kwas propenowy (akrylowy).

\n

Zasady oceniania CKE

\n"}]}