Kinetyka i statyka chemiczna

Oto lista zadań maturalnych z danego działu chemii. Aby skorzystać z dodatkowych opcji lub wybrać zadania z pozostałych działów kliknij poniżej.

Przejdź do wyszukiwarki zadań

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 8. (2 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Wodór na skalę przemysłową można otrzymać w wyniku konwersji węglowodorów parą wodną w obecności katalizatorów. W pierwszym etapie powstaje tlenek węgla(II) i wodór. Drugi etap tego procesu przebiega zgodnie z równaniem:

CO (g) + H₂O (g) ⇄ CO₂ (g) + H₂ (g)

ΔH = – 42 kJ

Na podstawie: H.E. Avery, D.J. Shaw, Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej, Warszawa 1974.

8.1. (0–1)

Określ, jak na stałą równowagi, a – w konsekwencji – na wydajność powyższej reakcji, wpłynie ogrzewanie mieszaniny reakcyjnej. Odpowiedź uzasadnij.

8.2. (0–1)

Oceń, jak na wydajność przemiany CO w CO₂ wpłynie dodawanie większej ilości drugiego substratu, oraz podaj inny przykład zewnętrznego działania, które odniesie taki sam skutek.

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 7. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Podczas ogrzewania w zamkniętym naczyniu o stałej pojemności mieszaniny tlenku węgla(IV) i wodoru w temperaturze 850°C ustaliła się równowaga reakcji

CO₂ (g) + H₂ (g) ⇄ CO (g) + H₂O (g)

dla której stała równowagi K = 1.

Oblicz, jaki procent masy tlenku węgla(IV) ulegnie przemianie w tlenek węgla(II), jeżeli reakcji poddano 1 mol tlenku węgla(IV) i 5 moli wodoru.

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 28. (3 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Podstawy chemii organicznej Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Aldehydy i ketony ulegają reakcji z wodą, w wyniku czego tworzą diole. Ta reakcja – nazywana reakcją hydratacji – jest odwracalna, a jej wydajność zależy od struktury związku karbonylowego, np. wodny roztwór metanalu zawiera 0,1% aldehydu i 99,9% produktu jego hydratacji, ale wodny roztwór propanonu zawiera 99,9% ketonu i 0,1% diolu (w temperaturze około 20 ºC). Propanon reaguje z wodą zgodnie z równaniem:

Opisana reakcja w czystej wodzie zachodzi powoli, ale jest katalizowana zarówno przez kwas, jak i przez zasadę. Reakcja hydratacji katalizowana zasadą zachodzi etapami zilustrowanymi poniższymi równaniami (kropkami zaznaczono wolne elektrony walencyjne atomów tlenu).

Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2000.

28.1. (1 pkt)

Uzupełnij poniższe zdania – wybierz i podkreśl jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie.

Hydratacja propanonu jest reakcją (addycji / eliminacji / substytucji). Mechanizm opisanej reakcji jest (elektrofilowy / nukleofilowy / rodnikowy). Przyłączenie jonu hydroksylowego do atomu węgla grupy karbonylowej w cząsteczce propanonu jest możliwe, ponieważ ten atom jest obdarzony cząstkowym ładunkiem (dodatnim / ujemnym) wskutek polaryzacji wiązania z atomem (tlenu / węgla / wodoru).

28.2. (1 pkt)

Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.


1.	W wyniku opisanej reakcji zmienia się hybrydyzacja orbitali walencyjnych drugiego atomu węgla z sp² w cząsteczce ketonu na sp³ w cząsteczce diolu.	P	F
2.	Cząsteczka diolu, który powstaje w opisanej reakcji, występuje w postaci enancjomerów.	P	F
3.	W opisanej reakcji organiczny anion będący produktem pośrednim pełni funkcję zasady Brønsteda.	P	F

28.3. (1 pkt)

Oceń, czy prowadzenie reakcji hydratacji propanonu w obecności mocnej zasady skutkuje większą zawartością diolu w mieszaninie poreakcyjnej (w temperaturze około 20 ºC). Odpowiedź uzasadnij.

Ocena:

Uzasadnienie:

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 30. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Fosgen to silnie trujący związek o wzorze COCl₂. W reakcjach fosgenu z alkoholami otrzymuje się odpowiednie estry kwasu węglowego, a w procesach polikondensacji z udziałem fosgenu powstają poliwęglany – szeroko stosowane tworzywa zastępujące szkło.

Substratami do otrzymywania fosgenu są tlenek węgla(II) i chlor. W mieszaninie tych gazów zachodzi – pod wpływem światła – odwracalna reakcja opisana równaniem:

CO (g) + Cl₂ (g) ⇄ COCl₂ (g)

Do reaktora o pojemności 4,0 dm³ wprowadzono gazowe substraty: 0,40 mol CO i 0,20 mol Cl₂. Gdy w temperaturze 𝑇 ustaliła się równowaga, stwierdzono, że przereagowało 80% chloru.

Oblicz stężeniową stałą równowagi syntezy fosgenu w temperaturze T.

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 25. (2 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Energetyka reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Reakcję hydratacji (uwodnienia) etenu opisuje równanie:

CH₂=CH₂ (g) + H₂O (g) ^{katalizator, 𝑝, 𝑇} CH₃CH₂OH (g)

Równowagowy stopień przereagowania etenu, który jest miarą wydajności przedstawionej reakcji, zależy od warunków prowadzenia procesu: temperatury i ciśnienia. Tę zależność przedstawiono na poniższym wykresie.

Na podstawie: E. Grzywa, J. Molenda, Technologia podstawowych syntez organicznych, Warszawa 2008.

25.1. (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego w danej temperaturze równowagowy stopień przereagowania etenu w opisanej reakcji jest tym większy, im wyższe jest ciśnienie, pod którym prowadzona jest reakcja.

25.2. (0–1)

Rozstrzygnij, czy reakcja hydratacji etenu jest procesem endo- czy egzotermicznym. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 8. (1 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Reakcja rozkładu chlorku bromu(I) przebiega w fazie gazowej zgodnie z równaniem:

2BrCl (g) ⇄ Br₂ (g) + Cl₂ (g)

Wartość stężeniowej stałej równowagi reakcji rozkładu chlorku bromu(I) w temperaturze 500 K jest równa 32.

Na podstawie: L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna, Warszawa 2009.

Reakcja syntezy chlorku bromu(I) przebiega w fazie gazowej zgodnie z równaniem:

Br₂ (g) + Cl₂ (g) ⇄ 2BrCl (g)

Oblicz wartość stężeniowej stałej równowagi reakcji syntezy chlorku bromu(I) w temperaturze 500 K.

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 10. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Reakcja syntezy pewnego związku XY jest opisana równaniem:

X₂(g) + Y₂(g) ⇄ 2XY(g)

Stężeniowa stała równowagi tej przemiany w temperaturze T jest równa K_c = 4,0.

W temperaturze 𝑇 do reaktora o pojemności 1,0 dm³ wprowadzono po 1,5 mol substancji X₂ i Y₂ oraz 3,5 mol substancji XY. Stężeniowa stała równowagi w temperaturze T jest równa K_c = 4,0.

Oblicz stężenie równowagowe substratów (X₂ i Y₂) opisanej przemiany w temperaturze T.

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 9. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Reakcja syntezy pewnego związku XY jest opisana równaniem:

X₂(g) + Y₂(g) ⇄ 2XY(g)

Stężeniowa stała równowagi tej przemiany w temperaturze T jest równa K_c = 4,0.

Aby przewidzieć, czy w układzie – mieszaninie reakcyjnej substratów i produktu – został już osiągnięty stan równowagi, można obliczyć tzw. iloraz reakcji Q. Wyrażenie na iloraz reakcji jest takie samo jak wyrażenie na stałą równowagi, lecz stężenia w nim występujące dotyczą dowolnego stadium przemiany. Obliczoną wartość ilorazu reakcji Q porównuje się z wartością K_c. Jeżeli Q < K_c, to można założyć, że (w dążeniu do osiągnięcia stanu równowagi) reakcja zachodzi w kierunku tworzenia produktów, jeżeli Q > K_c – w kierunku tworzenia substratów.

Na podstawie: L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna, Warszawa 2006.

W temperaturze T do reaktora o pojemności 1,0 dm³ wprowadzono po 1,5 mol substancji X₂ i Y₂ oraz 3,5 mol substancji XY.

Oblicz iloraz reakcji Q w momencie zmieszania reagentów w temperaturze T. Następnie uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w nawiasie.

W momencie zmieszania reagentów w temperaturze 𝑇 szybkość reakcji syntezy produktu XY jest (mniejsza niż / taka sama jak / większa niż) szybkość reakcji rozpadu produktu XY na substraty.

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 8. (1 pkt)

Stan równowagi Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Reakcja syntezy pewnego związku XY jest opisana równaniem:

X₂(g) + Y₂(g) ⇄ 2XY(g)

Stężeniowa stała równowagi tej przemiany w temperaturze T jest równa K_c = 4,0.

Spośród poniższych wykresów wybierz ten, który może przedstawiać zmianę stężenia substratu X₂ i produktu XY w czasie, przy założeniu, że substraty reakcji zmieszano w stosunku stechiometrycznym. Zaznacz literę A, B, C albo D.

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 18. (3 pkt)

Rozpuszczalność substancji Stan równowagi Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Oblicz

W trzech zlewkach umieszczono:

w zlewce A czystą wodę
w zlewce B roztwór węglanu sodu
w zlewce C kwas solny

o równych objętościach. Do każdej zlewki wprowadzono jednakową porcję stałego węglanu wapnia. Zawartość zlewek wymieszano i odstawiono. Stwierdzono, że w żadnej zlewce węglan wapnia nie uległ całkowitemu rozpuszczeniu. Temperatura wszystkich roztworów po zakończeniu doświadczenia wynosiła 25 °C.

18.1. (0–1)

Oblicz stężenie molowe jonów Ca²⁺ w roztworze otrzymanym w zlewce A po zakończeniu doświadczenia.

18.2. (0–2)

Rozstrzygnij, w której ze zlewek (A, B czy C) po zakończeniu doświadczenia znajdował się roztwór o największym stężeniu jonów Ca²⁺, a w której – roztwór o najmniejszym stężeniu jonów Ca²⁺. Zaznacz poprawną odpowiedź w każdym nawiasie i uzasadnij swoje stanowisko. W uzasadnieniu najmniejszego stężenia jonów Ca²⁺ odwołaj się do procesu równowagowego zachodzącego w roztworze.

Najwięcej jonów Ca²⁺ znajdowało się w roztworze otrzymanym w zlewce (A / B / C).
Uzasadnienie:

Najmniej jonów Ca²⁺ znajdowało się w roztworze otrzymanym w zlewce (A / B / C).
Uzasadnienie:

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6. (2 pkt)

Szybkość reakcji Oblicz

W roztworze alkoholowo-wodnym zawierającym bromometan oraz wodorotlenek sodu przebiega reakcja opisana równaniem:

CH₃Br + OH⁻ → CH₃OH + Br⁻

Zależność szybkości tej reakcji od stężeń reagentów przedstawia równanie kinetyczne:

v = k ∙ c_CH₃Br ∙ c_OH⁻

W temperaturze 55 °C wartość k jest równa 2,14 · 10⁻² dm³ · mol⁻¹ · s⁻¹.

Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.

Reakcję CH₃Br z NaOH prowadzono w temperaturze 55 °C. Po pewnym czasie stężenie jonów OH⁻ – wskutek przebiegu reakcji chemicznej – zmalało z 0,060 mol ∙ dm⁻³ do wartości 0,050 mol ∙ dm⁻³, a szybkość reakcji wynosiła 1,07 · 10⁻⁵ mol ∙ dm⁻³ ∙ s⁻¹.

Oblicz początkowe stężenie molowe bromometanu.

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5. (1 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W roztworze alkoholowo-wodnym zawierającym bromometan oraz wodorotlenek sodu przebiega reakcja opisana równaniem:

CH₃Br + OH⁻ → CH₃OH + Br⁻

Zależność szybkości tej reakcji od stężeń reagentów przedstawia równanie kinetyczne:

v = k ∙ c_CH₃Br ∙ c_OH⁻

W temperaturze 55 °C wartość k jest równa 2,14 · 10⁻² dm³ · mol⁻¹ · s⁻¹.

Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.

Opisaną reakcję otrzymywania metanolu prowadzono w jednakowej temperaturze w dwóch roztworach (I i II) o równej początkowej liczbie moli jonów OH^– i bromometanu. Wskutek użycia większej ilości rozpuszczalnika objętość roztworu II była dwukrotnie większa. Trzej uczniowie – oznaczeni jako A, B i C – sformułowali wnioski dotyczące wpływu różnicy objętości roztworów na początkową szybkość reakcji. Wnioski poszczególnych uczniów zapisano w tabeli.

Uczeń	Wniosek
A	Początkowa szybkość reakcji w roztworze I jest dwukrotnie większa od początkowej szybkości reakcji w roztworze II.
B	Początkowa szybkość reakcji w roztworze I jest czterokrotnie większa od początkowej szybkości reakcji w roztworze II.
C	Początkowa szybkość reakcji w roztworze I jest taka sama jak początkowa szybkość reakcji w roztworze II.

Rozstrzygnij, który uczeń (A, B czy C) sformułował poprawny wniosek. Odpowiedź uzasadnij.

Poprawny wniosek sformułował uczeń

Uzasadnienie:

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 28. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Substratami do otrzymywania fosgenu są tlenek węgla(II) i chlor. W mieszaninie tych gazów zachodzi – pod wpływem światła – odwracalna reakcja opisana równaniem:

CO (g) + Cl₂ (g) ⇄ COCl₂ (g)

Do reaktora o pojemności 4,0 dm³ wprowadzono gazowe substraty: 0,40 mol CO i 0,20 mol Cl₂. Gdy w temperaturze 𝑇 ustaliła się równowaga, stwierdzono, że przereagowało 80% chloru.

Oblicz stężeniową stałą równowagi syntezy fosgenu w temperaturze T.

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 22. (1 pkt)

Energetyka reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Reakcję hydratacji (uwodnienia) etenu opisuje równanie:

CH₂=CH₂ (g) + H₂O (g) ^{katalizator, 𝑝, 𝑇} CH₃CH₂OH (g)

Na podstawie: E. Grzywa, J. Molenda, Technologia podstawowych syntez organicznych, Warszawa 2008.

Rozstrzygnij, czy reakcja hydratacji etenu jest procesem endo- czy egzotermicznym. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 21. (1 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Reakcję hydratacji (uwodnienia) etenu opisuje równanie:

CH₂=CH₂ (g) + H₂O (g) ^{katalizator, 𝑝, 𝑇} CH₃CH₂OH (g)

Na podstawie: E. Grzywa, J. Molenda, Technologia podstawowych syntez organicznych, Warszawa 2008.

Wyjaśnij, dlaczego w danej temperaturze równowagowy stopień przereagowania etenu w opisanej reakcji jest tym większy, im wyższe jest ciśnienie, pod którym prowadzona jest reakcja.

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6. (2 pkt)

Szybkość reakcji Oblicz

Pewna reakcja chemiczna:

2A (g) + B (g) ⇄ 2C (g)

przebiega w temperaturze 298 K według równania kinetycznego: 𝑣 = 𝑘 ∙ c²_A ∙ c_B.
Stała szybkości 𝑘 opisanej przemiany w temperaturze 298 K jest równa
6,7 ∙ 10³ dm⁶ ∙ mol^–2 ∙ s^–1. Początkowe stężenie substancji A wynosiło 4 mol ∙ dm⁻³, a początkowe stężenie substancji B było równe 3 mol ∙ dm⁻³.

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

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 17. (2 pkt)

Stan równowagi Wpływ czynników na przebieg reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Do reaktora wprowadzono pod ciśnieniem atmosferycznym gazową substancję X i zapoczątkowano reakcje chemiczną, w wyniku której powstał gaz Y. Po pewnym czasie, w temperaturze T₁, ustaliła się równowaga opisana równaniem:

X (g) ⇄ Y (g) ΔH > 0

Na wykresie przedstawiono wyniki pomiaru stężeń reagentów X i Y w trakcie trwania procesu oraz po ustaleniu się stanu równowagi dynamicznej w temperaturze T₁.

Następnie powtórzono ten eksperyment przy tym samym stężeniu początkowym substancji X i tym samym ciśnieniu, ale w temperaturze T₂ wyższej od temperatury T₁.

17.1. (1 pkt)

Zaznacz wykres, który przedstawia zmianę stężenia reagentów w czasie trwania procesu pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze T₂ (linia przerywana), wyższej niż temperatura T₁ (linia ciągła).

17.2. (1 pkt)

Oceń, czy zmieni się (wzrośnie albo zmaleje), czy też nie ulegnie zmianie wydajność reakcji otrzymywania substancji Y, jeśli w układzie będącym w stanie równowagi nastąpi wzrost ciśnienia w warunkach izotermicznych. Odpowiedź uzasadnij.

Zbiór zadań problemowych CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6. (4 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Cząsteczki kwasu etanowego mogą łączyć się wiązaniami wodorowymi i tworzyć dimer:

Ten dimer występuje w stanie gazowym oraz w roztworach kwasu etanowego w rozpuszczalnikach nietworzących z nim wiązań wodorowych.
Roztwór 60,0 g kwasu octowego (1,00 mol) w 100,0 g benzenu wykazuje temperaturę wrzenia wyższą o 20,1°C względem wrzenia czystego benzenu. Podwyższenie temperatury wrzenia rozpuszczalnika jest proporcjonalne do łącznej liczby drobin substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku. Tę zależność opisuje poniższy wzór:

Δ𝑡 = 𝐾_b ∙ 𝑛𝑚_r

gdzie Δ𝑡 to różnica temperatury wrzenia roztworu i czystego rozpuszczalnika (wyrażona w °C), 𝑛 – sumaryczna liczba drobin w roztworze (wyrażona w molach), 𝑚_r – masa rozpuszczalnika (wyrażona w kilogramach), a 𝐾_b – stała ebulioskopowa, której wartość dla benzenu wynosi 2,51°C ∙ kg ∙ mol^–1.

Oblicz stężeniową stałą równowagi reakcji:

2CH₃COOH ⇄ (CH₃COOH)₂

w temperaturze T. W obliczeniach pomiń autodysocjację kwasu octowego i przyjmij, że otrzymany roztwór CH₃COOH w benzenie miał gęstość równą 0,96 g ∙ cm^–3.

Zbiór zadań problemowych CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5. (4 pkt)

Stan równowagi Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

W zamkniętym reaktorze w stałej objętości (V = 1,00 dm³) znajduje się początkowa ilość gazowego substratu A równa 𝑛^o_A =1,100 mol. Układ ogrzano do temperatury 550°C, co zapoczątkowało reakcję rozkładu substratu A do gazowego produktu B. Układ termostatowano przez pewien czas, do ustalenia się równowagi dynamicznej pomiędzy reagentami A i B.

Na wykresie przedstawiono wyniki pomiaru stężeń reagentów A i B w trakcie trwania reakcji do momentu ustalenia się stanu równowagi dynamicznej w podanej temperaturze.

Po trzydziestu minutach ~~od momentu osiągnięcia stanu równowagi~~ od początku eksperymentu, po osiągnięciu stanu równowagi, do reaktora wprowadzono dodatkowo 0,800 mol reagenta A.

Uwagi od BiologHelp:
Zmodyfikowano oryginalną treść zadania od CKE, aby pokrywała się ona z poniższym wykresem załączonym do zadania oraz treścią polecenia.

Uzupełnij wykres tak, aby przedstawiał zmiany stężeń reagentów A i B w czasie trwania reakcji, od momentu wprowadzenia do układu dodatkowej ilości reagenta A (𝒕 = 𝟑𝟎 𝐦𝐢𝐧) do momentu zakończenia eksperymentu (𝒕 = 𝟔𝟎 𝐦𝐢𝐧).

Obliczenia:

Zbiór zadań problemowych CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 4. (4 pkt)

Szybkość reakcji Oblicz

Wpływ temperatury na szybkość reakcji tłumaczy się wykładniczym wzrostem wartości stałej szybkości reakcji 𝑘. Tę zależność opisuje równanie Arrheniusa:

𝑘 = 𝐴 ∙ e^{–𝐸_a𝑅∙𝑇}

gdzie 𝐸_a oznacza energię aktywacji, 𝑅 – uniwersalną stałą gazową, a 𝑇 – temperaturę bezwzględną wyrażoną w kelwinach. Czynnik e^{–𝐸_a𝑅∙𝑇} informuje o tym, jaka część zderzających się molekuł ma energię większą lub równą energii aktywacji, natomiast czynnik 𝐴, nazywany czynnikiem przedwykładniczym, określa częstotliwości zderzeń efektywnych. Wartość czynnika 𝐴 jest w praktyce niezależna od temperatury. Równanie Arrheniusa może być przekształcone do postaci logarytmicznej:

ln(𝑘) = – 𝐸_a𝑅 ∙ 1𝑇 + ln𝐴

będącej równaniem liniowym (𝑦=𝑎𝑥+𝑏), opisującym zależność logarytmu naturalnego¹ ze stałej szybkości reakcji ln(𝑘) od odwrotności temperatury 1𝑇. Wartość (– 𝐸_a𝑅) jest współczynnikiem kierunkowym tej prostej.

Badano przebieg reakcji chemicznej, zachodzącej między wodorem i chlorkiem bromu, przebiegającej według następującego równania reakcji:

H₂ (g) + 2BrCl (g) → Br₂ (g) + 2HCl (g)

Po ustaleniu mechanizmu opisanej reakcji określono jej równanie kinetyczne jako:

𝑣 = 𝑘 ∙ 𝑐_H₂ ∙ 𝑐_BrCl

Tę reakcję przeprowadzano w różnych temperaturach należących do przedziału od 310 K do 380 K i za każdym razem wyznaczono wartość jej stałej szybkości. Otrzymane dane zestawiono w tabeli.

Nr pomiaru	Temperatura 𝑇, K	Stała szybkości reakcji 𝑘, dm³ ∙ mol⁻¹ ∙ s⁻¹
1	310	5,33∙10^–3
2	320	6,90∙10^–3
3	330	8,78∙10^–3
4	340	11,02∙10^–3
5	350	13,66∙10^–3
6	360	16,73∙10^–3
7	370	20,26∙10^–3
8	380	24,29∙10^–3

¹ logarytm o podstawie równej liczbie Eulera, wynoszącej e ≈ 2,7183, podlega takim samym regułom działań jak pozostałe logarytmy o innych podstawach należących do zbioru liczb rzeczywistych.

Uzupełnij tabelę brakującymi wartościami ln(𝒌) (z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku) oraz narysuj wykres zależności logarytmu naturalnego ze stałej szybkości reakcji pomiędzy wodorem a chlorkiem bromu ln(𝒌) od odwrotności temperatury 1𝑇. Następnie oblicz wartość energii aktywacji tej reakcji.

Obliczenia pomocnicze do narysowania wykresu:


1𝑇 ∙ 10⁵, K^–1	323	313
ln(𝑘)	–5,23	–4,98

Wykres:

Obliczenia:

Kinetyka i statyka chemiczna

Strony