Chemia - Arkusz pokazowy CKE Marzec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 15.
Równanie kinetyczne reakcji opisanej równaniem:
2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g)
ma postać:
v = 𝑘 ∙ c2NO ∙ cO2
Szybkość reakcji chemicznej v, wyrażona w jednostce: mol ∙ dm−3 ∙ s−1, zależy od stężeń molowych substratów reakcji oraz od stałej szybkości reakcji 𝑘 – współczynnika charakterystycznego dla danej reakcji. Stała szybkości reakcji zależy od temperatury, a nie zależy od stężenia substratów.
15.1. (0–1)
Napisz jednostkę stałej szybkości reakcji 𝒌 w równaniu kinetycznym opisanej reakcji.
15.2. (0–2)
W zamkniętym reaktorze o pojemności 2 dm3 zmieszano 6 moli tlenku azotu(II) i 4 mole tlenu. Podczas reakcji utrzymywano stałą temperaturę T.
Oblicz, ile razy zmaleje szybkość opisanej reakcji w stosunku do szybkości początkowej, w momencie, w którym stężenie tlenu zmniejszy się o 1 mol ∙ dm−3.
Rozwiązanie
15.1. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – poprawne napisanie jednostki stałej szybkości.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
(dm3)2·mol–2·s–1
ALBO
dm6·mol–2·s–1
15.2. (0–2)
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i podanie ile razy zmaleje szybkość reakcji.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego.
LUB
– podanie wyniku z błędną jednostką.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązanie
Stężenia początkowe i początkowa szybkość (v1) reakcji wynoszą:
CNO = 6 mol2 dm3 = 3 mol·dm–3; CO2 = 4 mol2 dm3 = 2 mol·dm–3
v1 = 𝑘·𝐶2NO ·𝐶O2 = 𝑘·32·2 = 18𝑘 (mol·dm–3·s–1)
Jeśli w czasie zachodzenia reakcji stężenie tlenu zmniejszy się o 1 mol∙dm−3 to znaczy, że przereagowały 2 mole tlenu i 4 moli tlenku azotu(II). Stężenia reagentów i szybkość reakcji (v2) w tym momencie wynoszą:
CNO = 2 mol2 dm3 = 1 mol·dm–3; CO2 = 2 mol2 dm3 = 1 mol·dm–3
v2 = 𝑘·𝐶2NO·𝐶O2 = 𝑘·12·1 = 1 𝑘 (mol·dm–3·s–1)
Stosunek szybkości reakcji:
v2v1 = 1𝑘18𝑘 = 118
Szybkość opisanej reakcji zmaleje 18 razy.
