MCHP-R0-100-2405 • Otwarte krótkie • 3 pkt • Trudność: ★★★★☆

Zadanie 13

Matura z chemii, maj 2024, poziom rozszerzony

Wymaganie:

Wymagania egzaminacyjne 2024 (zasady oceniania CKE): IV. Kinetyka i statyka chemiczna — 6) stan równowagi dynamicznej i stała równowagi; pisze wyrażenie na stałą równowagi; 7) oblicza wartość stałej równowagi reakcji odwracalnej, stężenia równowagowe albo początkowe reagentów; 8) stosuje regułę Le Chateliera–Brauna (regułę przekory) do jakościowego określenia wpływu zmian temperatury i ciśnienia na układ w stanie równowagi.

Treść zadania

Stężeniowa stała równowagi reakcji:

CO₂ (g) + H₂ (g) ⇄ CO (g) + H₂O (g) ΔH > 0

w temperaturze T wynosi 1,0.

13.1. (0–1) Oceń prawdziwość zdań:

Zwiększenie ciśnienia w warunkach izotermicznych (T = const) w opisanym układzie będącym w stanie równowagi będzie skutkowało wzrostem wydajności reakcji otrzymywania tlenku węgla(II) i pary wodnej.
Obniżenie temperatury w warunkach izobarycznych (p = const) w opisanym układzie będącym w stanie równowagi będzie skutkowało zmniejszeniem wartości stałej równowagi reakcji otrzymywania tlenku węgla(II) i pary wodnej.

13.2. (0–2) W reaktorze o pojemności 1,0 dm³ zmieszano w temperaturze T tlenek węgla(IV) i wodór. Sumaryczna liczba moli tych reagentów była równa 10. Oblicz początkową liczbę moli tlenku węgla(IV) i początkową liczbę moli wodoru w mieszaninie, jeżeli wiadomo, że do momentu ustalenia się stanu równowagi w temperaturze T przereagowało 60% wodoru.

Źródło: arkusz CKE MCHP-R0-100-2405. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

Według zasad oceniania CKE 2024:

13.1. 1. F (liczba moli gazów po obu stronach jest taka sama, więc ciśnienie nie przesuwa równowagi); 2. P (reakcja jest endotermiczna, obniżenie temperatury zmniejsza K).

13.2. Niech x – początkowa liczba moli H₂, wtedy CO₂: 10 − x. Przereagowało 0,6x mola H₂ i tyle samo CO₂. W równowadze: CO₂ 10 − 1,6x; H₂ 0,4x; CO i H₂O po 0,6x.

$1 = \frac{( 0 , 6 x ) ^{2}}{( 10 - 1 , 6 x ) \cdot 0 , 4 x} \Rightarrow x^{2} - 4 x = 0 \Rightarrow x = 4$

Początkowo: H₂ – 4 mol, CO₂ – 6 mol. Sprawdzenie: (2,4)² / (3,6 · 1,6) = 5,76 / 5,76 = 1.

Typowy błąd / pułapka

60% dotyczy wodoru, a nie sumy reagentów — ubytek CO₂ jest równy ubytkowi H₂ (0,6x), a nie 60% początkowej ilości CO₂.

Strona arkusza CKE z treścia zadania

Zadanie 13 - chemia 2024 PR — Strona arkusza CKE 2024 PR chemia — zadanie 13. Na podstawie: CKE 2024 Oryginalny PDF CKE, str. 15

Po co to umieć

Gdy liczba moli gazowych substratów i produktów jest taka sama, zmiana ciśnienia nie przesuwa równowagi. Zmiana temperatury zmienia wartość stałej równowagi — dla reakcji endotermicznej K maleje przy obniżeniu temperatury.

Podobne zadania

równowaga chemiczna, synteza amoniaku, stała Kc, ciśnienie, Haber-Bosch

Zadanie 13 (2 pkt)

maj 2025 • PR

W celu wyznaczenia stężeniowej stałej równowagi syntezy amoniaku w temperaturze T do reaktora o stałej pojemności wprowadzono azot i wodór. Początkowe stężenie azotu było równe 0,20 mol·dm⁻³, a początkowe stężenie wodoru wynosiło 0,60 mol·dm⁻³. Następnie reaktor zamknięto i utrzymywano stałą temperaturę T. W reaktorze zaszła reakcja opisana poniższym równaniem: $$N_2 + 3\,H_2 \rightleftharpoons 2\,NH_3$$ Po pewnym czasie stwierdzono, że ciśnienie w reaktorze obniżyło się do 75% początkowej wartości i już się nie zmieniało. ### Zadanie 13. (0–2) Oblicz stężeniową stałą równowagi syntezy amoniaku w temperaturze T. Obliczenia: ............

Rozumiesz, jak to rozwiązać?

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji

matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „równowaga chemiczna, reguła przekory, stała równowagi Kc” zrobisz samodzielnie.

Otwórz matury-online.pl