Chemia - Matura Maj 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 13.
Reakcja rozkładu NO2 przebiega zgodnie z równaniem:
2NO2 (g) ⇄ 2NO (g) + O2 (g)
W zamkniętym reaktorze prowadzono reakcję do momentu ustalenia się stanu równowagi. Zależność stałej równowagi 𝐾 opisanej reakcji rozkładu od temperatury przedstawiono na poniższym wykresie.
Do reaktora o stałej pojemności równej 1,0 dm3 wprowadzono tlenek azotu(II) oraz tlen. W temperaturze 900 K zainicjowano reakcję syntezy tlenku azotu(IV). Stwierdzono, że po osiągnięciu stanu równowagi stężenie tlenku azotu(II) w reaktorze było równe 1,0 mol · dm–3, a stężenie tlenu wynosiło 2,0 mol · dm–3.
Oblicz wydajność reakcji utleniania tlenku azotu(II) prowadzonej w temperaturze 900 K. Wynik podaj w procentach.
Rozwiązanie
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyniku w procentach.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:
• popełnienie błędów rachunkowych
LUB
• niepodanie wyniku w procentach
ALBO
– zastosowanie poprawnej metody i obliczenie poprawnej wartości równowagowego stężenia tlenku azotu(IV).
0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązanie
K = [NO2]2[NO]2[O2] = 14
| Stężenie molowe, mol ∙ dm–3 | początkowe | zmiana | równowagowe |
|---|---|---|---|
| NO (g) | 1 + 2x | –2x | 1 |
| O2 (g) | 2 + x | –x | 2 |
| NO2 (g) | 0 | +2x | 2x |
0,25 = 4x22 ⋅ 1 ⟹ x = 0,3536
𝑐NO = 1 + 2x = 1 + 0,7072 = 1,7072 mol ∙ dm–3
Stężenie równowagowe [NO2]:
[NO2] = 2x = 0,7072 mol ∙ dm–3
𝑊 (%) = [NO2]𝑐NO ∙ 100% = 0,70721,7072 ∙ 100% = 41,4 (%) ≈ 41 (%)
Uwaga 1.: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.
Uwaga 2.: Odczytanie wartości stałej równowagi 𝐾 różnej od 4, ale z przedziału (2, 6] skutkuje utratą 1 pkt. Każdy inny odczyt wartości stałej 𝐾 traktuje się jako błąd metody.
