Zadanie 6

Matura z chemii, maj 2023, poziom rozszerzony

Wymaganie:

IV. Kinetyka i statyka chemiczna. Energetyka reakcji chemicznych. Zdający: 1) definiuje i oblicza szybkość reakcji […]; 2) przewiduje wpływ: stężenia […] substratów […] na szybkość reakcji […].

Treść zadania

Pewna reakcja chemiczna:

$2 A_{(g)} + B_{(g)} ⇌ 2 C_{(g)}$

przebiega w temperaturze 298 K według równania kinetycznego: $v = k \cdot c_{A}^{2} \cdot c_{B}$ .

Stała szybkości $k$ opisanej przemiany w temperaturze 298 K jest równa $6, 7 \cdot 1 0^{3} dm^{6} \cdot mol^{- 2} \cdot s^{- 1}$ . Początkowe stężenie substancji A wynosiło $4 mol \cdot dm^{- 3}$ , a początkowe stężenie substancji B było równe $3 mol \cdot dm^{- 3}$ .

Oblicz szybkość opisanej reakcji w momencie, w którym przereagowało 50% początkowej ilości substancji B.

Źródło: arkusz CKE MCHP-R0-100-2305. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

Krok 1: stechiometria zużycia

Z równania: $2 A + B \to 2 C$ . Gdy zużywa się 1 mol B, zużywa się 2 mole A.

Przereagowało 50% B → $Δ c_{B} = 0, 5 \cdot 3 = 1, 5 mol/dm^{3}$
Stąd $Δ c_{A} = 2 \cdot 1, 5 = 3 mol/dm^{3}$ .

Krok 2: aktualne stężenia

$c_{A} = 4 - 3 = 1 mol/dm^{3}$
$c_{B} = 3 - 1, 5 = 1, 5 mol/dm^{3}$

Krok 3: szybkość

$v = k \cdot c_{A}^{2} \cdot c_{B} = 6, 7 \cdot 1 0^{3} \cdot (1)^{2} \cdot 1, 5$

$v = 6, 7 \cdot 1 0^{3} \cdot 1, 5 = 1, 005 \cdot 1 0^{4} \approx 1, 0 \cdot 1 0^{4} \frac{mol}{dm ^{3} \cdot s}$

Odpowiedź: $v \approx 1, 0 \cdot 1 0^{4} mol \cdot dm^{- 3} \cdot s^{- 1}$ .

Typowy błąd / pułapka

Stechiometria: zużycie A jest dwa razy większe niż B (współczynnik 2:1). Błąd: zmniejszanie stężenia A o tyle samo co B.
Wzór kinetyczny korzysta z aktualnych stężeń, nie początkowych.
Jednostka $k$ $[dm^{6} \cdot mol^{- 2} \cdot s^{- 1}]$ odpowiada rzędowi reakcji 3 (2 z A + 1 z B).

Strona arkusza CKE z trescia zadania

Zadanie 6 - chemia 2023 PR — Arkusz CKE 2023 PR chemia - zadanie 6 (kinetyka, obliczanie szybkości reakcji). Na podstawie: CKE 2023 Oryginalny PDF CKE, str. 7

Klucz: kinetyka

Rząd reakcji = suma wykładników w równaniu kinetycznym (tu: 2+1=3, reakcja III rzędu).
Jednostka stałej k zależy od rzędu: dla III rzędu — $dm^{6} \cdot mol^{- 2} \cdot s^{- 1}$ .
Reguła van’t Hoffa: wzrost T o 10°C → szybkość rośnie 2–4×.

Rozumiesz, jak to rozwiązać?

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji

matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „kinetyka chemiczna, szybkość reakcji, równanie kinetyczne” zrobisz samodzielnie.

Otwórz matury-online.pl