Energetyka reakcji

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 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 7. (1 pkt)

Energetyka reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Do reaktora, w którym znajdowała się stała substancja X, wprowadzono pod ciśnieniem atmosferycznym gazową substancję Y i zapoczątkowano reakcję chemiczną, w wyniku której powstawał gaz Z. Po 10 minutach, w temperaturze T1, ustaliła się równowaga opisana równaniem:

X (s) + Y (g) ⇄ Z (g)

Na wykresie przedstawiono wyniki pomiaru liczby moli gazowych reagentów w trakcie trwania procesu oraz po ustaleniu się stanu równowagi w temperaturze T1. W piętnastej minucie eksperymentu zmieniono w układzie temperaturę na T2 wyższą od T1, czego konsekwencją było ustalenie się nowego stanu równowagi po dwudziestu minutach eksperymentu, co także zilustrowano na poniższym wykresie.

Rozstrzygnij, czy reakcja tworzenia związku Z jest procesem endoenergetycznym. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 58. (2 pkt)

Energetyka reakcji Oblicz
Zadanie anulowane przez CKE jako niezgodne z wymaganiami egzaminacyjnymi

W pracującym ogniwie paliwowym zasilanym bezpośrednio metanolem na elektrodach biegną reakcje chemiczne:

reakcja 1:
O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e → 2H2O (c)
reakcja 2:
CH3OH (g) + H2O (c) → CO2 (g) + 6H+ (aq) + 6e

Oblicz efekt cieplny sumarycznego procesu przebiegającego w opisanym ogniwie paliwowym w przeliczeniu na 1 mol metanolu. Przyjmij, że w warunkach pracy ogniwa:

ΔHtw.(CH3OH (g)) = – 201,0 kJ∙mol–1,
ΔHtw.(H2O (c)) = – 285,8 kJ∙mol–1,
ΔHtw.(CO2 (g)) = – 393,5 kJ∙mol–1.

Biomedica 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 10. (1 pkt)

Energetyka reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniżej przedstawiono zapis dwóch równań reakcji chemicznych:

2C (s) + H2 (g) → C2H2 (g)   ΔH°tw = 226 kJmol

C2H2 (g) + 52 O2 (g) → 2CO2 (g) + H2O (g)   ΔH°sp = −1283 kJmol

Oceń poprawność podanych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe lub F, jeśli zdanie jest fałszywe.

1. Reakcja tworzenia acetylenu jest reakcją endoenergetyczną. P F
2. Reakcja spalania acetylenu jest reakcją endoenergetyczną. P F
3. Jeśli zmniejszymy o połowę ilość substratów w reakcji egzoenergetycznej, to jej efekt energetyczny wyniesie -641,5 kJ. P F
4. Jeśli będziemy chcieli otrzymać 2 mole acetylenu, to efekt energetyczny takiej reakcji wyniesie 452 kJ. P F
To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa Biomedica
Kup pełny zbiór zadań

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 9. (2 pkt)

Energetyka reakcji Oblicz
Zadanie anulowane przez CKE jako niezgodne z wymaganiami egzaminacyjnymi

Reakcja rozkładu azotanu(V) ołowiu(II) jest procesem endoenergetycznym i przebiega zgodnie z równaniem:

2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2↑ + O2

Wartości standardowych entalpii tworzenia związków biorących udział w opisanej reakcji podano w poniższej tabeli.

Pb(NO3)2 PbO NO2
standardowa entalpia tworzenia ΔH°, kJ ⋅ mol−1 −449,2 −218,6 34,2
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Oblicz, ile energii na sposób ciepła należy dostarczyć, aby całkowicie rozłożyć 3,31 g Pb(NO3)2.

Obliczenia:

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 8. (1 pkt)

Energetyka reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Przeprowadzono doświadczenie, którego celem była obserwacja zmian energii wewnętrznej badanego układu w wyniku przemiany chemicznej. W procesie przeprowadzonym w warunkach izotermiczno-izobarycznych wprowadzono do cylindra gazowy tlen oraz sproszkowane żelazo i zamknięto ten cylinder ruchomym tłokiem. Schemat doświadczenia przedstawiono na poniższym rysunku.

W warunkach doświadczenia reakcja zachodziła z niewielką szybkością. Ścianki cylindra umożliwiały wymianę ciepła z otoczeniem.

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

W wyniku przebiegu opisanego procesu tlen się zużywa, a tłok przesuwa się (w dół / w górę), wykonując pracę nad układem. Przemianie żelaza w tlenek żelaza(III) towarzyszyło odprowadzenie ciepła do otoczenia, co oznacza, że ta reakcja jest procesem (endoenergetycznym / egzoenergetycznym).

Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 5. (1 pkt)

Energetyka reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W wysokiej temperaturze węgiel reaguje z tlenkiem węgla(IV) i ustala się równowaga chemiczna:

CO2 (g) + C (s) ⇄ 2CO (g)

Objętościową zawartość procentową CO i CO2 w gazie pozostającym w równowadze z węglem w zależności od temperatury (pod ciśnieniem atmosferycznym 1013 hPa) przedstawiono na poniższym wykresie.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.

Rozstrzygnij, czy reakcja pomiędzy tlenkiem węgla(IV) i węglem jest procesem egzoenergetycznym. Uzasadnij swoją odpowiedź.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 10. (1 pkt)

Energetyka reakcji Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj/wymień

Reakcję syntezy tlenku azotu(II) ilustruje równanie:

N2 (g) + O2 (g) ⇄ 2NO(g)

W tabeli podano wartości stężeniowej stałej równowagi Kc reakcji syntezy NO w różnych temperaturach.

Temperatura, K 1000 2000 3000 4000
Kc 6,8 ⋅ 10−9 4,6 ⋅ 10−4 1,7 ⋅ 10−2 8,3 ⋅ 10−2

Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

Oceń, czy opisana reakcja jest procesem egzo- czy endotermicznym, oraz spośród poniższych sposobów prowadzenia reakcji wybierz ten powodujący zwiększenie wydajności tworzenia tlenku azotu(II).

  1. Użycie odpowiedniego katalizatora.
  2. Zmniejszenie objętości mieszaniny reakcyjnej (sprężenie gazów).
  3. Prowadzenie reakcji w możliwie wysokiej temperaturze.
  4. Prowadzenie reakcji pod możliwie niskim ciśnieniem.

Opisana reakcja jest procesem
Numer sposobu zwiększenia wydajności tworzenia tlenku azotu(II):

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 4. (2 pkt)

Wiązania chemiczne - ogólne Energetyka reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W czasie pożarów lasów, wyładowań elektrycznych, podczas pracy urządzeń grzewczych lub silników spalinowych możliwa jest reakcja zachodząca między dwoma składnikami powietrza – azotem i tlenem. Te gazy łączą się z wytworzeniem tlenku azotu(II) zgodnie z równaniem:

N2 (g) + O2 (g) ⇄ 2NO (g)   ΔH° > 0

Powstały bezbarwny i bezwonny tlenek azotu(II) łatwo utlenia się do tlenku azotu(IV) NO2, który jest brunatnym gazem o ostrym zapachu. Tlenek azotu(IV) dimeryzuje z utworzeniem tetratlenku diazotu N2O4, który jest gazem bezbarwnym:

2NO2 (g) ⇄ N2O4 (g)   ΔH° < 0

Na podstawie: G.W. vanLoon, S.J. Duffy, Chemia środowiska, Warszawa 2007, oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997.

4.1. (1 pkt)

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno właściwe określenie spośród podanych w każdym nawiasie.

Reakcja syntezy tlenku azotu(II) jest reakcją (endotermiczną / egzotermiczną), o czym świadczy (dodatnia / ujemna) wartość ΔH°.
Reakcja dimeryzacji tlenku azotu(IV) ma tym większą wydajność, w im (niższej / wyższej) temperaturze zachodzi. Po ochłodzeniu zabarwienie zawartości zamkniętego naczynia, do którego wprowadzono świeżo otrzymany tlenek azotu(IV) NO2, (nie ulegnie zmianie / stanie się mniej intensywne / stanie się bardziej intensywne).

4.2. (1 pkt)

Oceń, czy cząsteczka tlenku azotu(IV) NO2 jest rodnikiem. Odpowiedź uzasadnij – uwzględnij elektronową strukturę tej cząsteczki.

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 10. (1 pkt)

Energetyka reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Przemysłowa produkcja kwasu azotowego(V) jest procesem kilkuetapowym. Pierwszym etapem jest katalityczne utlenienie amoniaku tlenem z powietrza do tlenku azotu(II). W drugim etapie otrzymany tlenek azotu(II) utlenia się do tlenku azotu(IV). Ta reakcja przebiega zgodnie z poniższym równaniem:

2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)

Powstały tlenek azotu(IV) jest następnie wprowadzany do wody, w wyniku czego powstaje roztwór kwasu azotowego(V) o stężeniu w zakresie 50%–60% (w procentach masowych).

Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.

Na poniższym wykresie przedstawiono zależność równowagowego stopnia przemiany NO w NO2 od temperatury dla dwóch różnych wartości ciśnienia p1 i p2. Wydajność tworzenia NO2 jest tym większa, im większa jest wartość równowagowego stopnia przemiany.

 zależność równowagowego stopnia przemiany NO w NO2 od temperatury dla dwóch różnych wartości ciśnienia p1 i p2

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Ciśnienie p1 jest (wyższe / niższe) od ciśnienia p2. Przemiana NO w NO2 to reakcja (endotermiczna / egzotermiczna), co oznacza, że wartość ΔH przemiany jest (dodatnia / ujemna).

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 3. (2 pkt)

Wiązania chemiczne - ogólne Energetyka reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W czasie pożarów lasów, wyładowań elektrycznych, podczas pracy urządzeń grzewczych lub silników spalinowych możliwa jest reakcja zachodząca między dwoma składnikami powietrza – azotem i tlenem. Te gazy łączą się z wytworzeniem tlenku azotu(II) zgodnie z równaniem:

N2 (g) + O2 (g) ⇄ 2NO (g)     ΔH° > 0

Powstały bezbarwny i bezwonny tlenek azotu(II) łatwo utlenia się do tlenku azotu(IV) NO2 , który jest brunatnym gazem o ostrym zapachu. Tlenek azotu(IV) dimeryzuje z utworzeniem tetratlenku diazotu N2O4 , który jest gazem bezbarwnym:

2NO2 (g) ⇄ N2O4 (g)     ΔH° < 0

Na podstawie: G.W. vanLoon, S.J. Duffy, Chemia środowiska, Warszawa 2007, oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997.

3.1. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno właściwe określenie spośród podanych w każdym nawiasie.

Reakcja syntezy tlenku azotu(II) jest reakcją (endotermiczną / egzotermiczną), o czym świadczy (dodatnia / ujemna) wartość ΔH°.
Reakcja dimeryzacji tlenku azotu(IV) ma tym większą wydajność, w im (niższej / wyższej) temperaturze zachodzi. Po ochłodzeniu zabarwienie zawartości zamkniętego naczynia, do którego wprowadzono świeżo otrzymany tlenek azotu(IV) NO2, (nie ulegnie zmianie / stanie się mniej intensywne / stanie się bardziej intensywne).

3.2. (0–1)

Oceń, czy cząsteczka tlenku azotu(IV) NO2 jest rodnikiem. Odpowiedź uzasadnij – uwzględnij elektronową strukturę tej cząsteczki.

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 17. (3 pkt)

Energetyka reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Oblicz

W tabeli podano wartości standardowej entalpii spalania metanu, wodoru i węgla.

Δsp H °, kJ·mol−1
metan* − 891
węgiel − 394
wodór* − 286

*Produktem spalania jest woda ciekła.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2003.

Oblicz standardową entalpię tworzenia metanu. Oceń, czy poprawne jest twierdzenie, że w reakcji syntezy metanu z pierwiastków produkt ma energię wyższą od substratów. Uzasadnij swoją ocenę.

Ocena wraz z uzasadnieniem:

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 14. (1 pkt)

Energetyka reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

W czystej wodzie ustala się stan równowagi reakcji autoprotolizy, która zachodzi zgodnie z równaniem:

2H2O ⇄ H3O+ + OH

Tę reakcję opisuje stała równowagi nazywana iloczynem jonowym wody. Wyraża się ona równaniem:

Kw = [H3O+] ⋅ [OH]

Poniżej przedstawiono wartości iloczynu jonowego wody Kw w zakresie temperatury 0°C–100°C (pod ciśnieniem atmosferycznym).

Temperatura, °C 0 20 40 60 80 100
Kw 0,1 ⋅ 10−14 0,7 ⋅ 10−14 3,0 ⋅ 10−14 9,6 ⋅ 10−14 25,1 ⋅ 10−14 55,0 ⋅ 10−14

Na podstawie: W. Ufnalski, Równowagi jonowe, Warszawa 2004

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie.

Reakcja autodysocjacji wody jest (egzoenergetyczna / endoenergetyczna). Wraz ze wzrostem temperatury pH czystej wody (maleje / rośnie / nie ulega zmianie).

Matura Maj 2014, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 27. (2 pkt)

Energetyka reakcji Elektrochemia - pozostałe Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz

Jeżeli w reakcji redoks biorą udział jony H+, to potencjał układu zależy od stężenia tych jonów, czyli od pH roztworu. Dla takich układów potencjał odnosi się do roztworów, w których cH+ = 1 mol · dm–3, a więc pH = 0. Wartości potencjałów redoks wielu ważnych biologicznie układów utleniacz – reduktor przedstawiane są dla przyjętego przez biochemików stanu, w którym pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K. Różnica pH roztworu wpływa na wartość potencjału półogniwa. Potencjał półogniwa wodorowego EH2/H+ w środowisku o pH różnym od zera można obliczyć (w woltach), korzystając z następującej zależności:

EH2/H+ = EoH2/H+ + 0,06 log cH+

gdzie EoH2/H+ oznacza potencjał standardowy półogniwa wodorowego.

Na podstawie: Lubert Stryer, Biochemia, Warszawa 2003 oraz
K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

a)Oblicz potencjał półogniwa wodorowego w stanie, w którym pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K.

Poniżej przedstawiono równania reakcji i potencjały redoks dwóch układów biologicznych dla pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K.

Równanie reakcji Potencjał E, V
12 + O2 + 2H+ + 2e ⇄ H2O
NAD+ + H+ + 2e ⇄ NADH
b) Oceń, czy reakcja zilustrowana równaniem H2O + NAD+12O2 + H+ + NADH zachodzi samorzutnie, czy do jej zajścia konieczne jest dostarczenie energii. Uzupełnij poniższe zdanie: wybierz i podkreśl jedno określenie w każdym nawiasie.

Aby mogła zajść opisana reakcja, (jest / nie jest) konieczne dostarczenie energii, ponieważ woda jest reduktorem (silniejszym / słabszym) niż NADH.

Matura Maj 2014, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 17. (2 pkt)

Energetyka reakcji Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Do wodnego roztworu kwasu cytrynowego dodano nadmiar wodnego roztworu wodorowęglanu sodu NaHCO3. Stwierdzono, że temperatura mieszaniny poreakcyjnej jest znacznie niższa niż temperatura roztworów przed ich zmieszaniem. Zaobserwowano także wydzielanie bezbarwnego gazu.

a)Spośród podanych zależności wybierz i podkreśl tę, która jest prawdziwa dla entalpii procesu dokonującego się w opisanym doświadczeniu.

ΔH < 0     ΔH = 0     ΔH > 0

b)Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji, która zaszła w czasie doświadczenia. Przyjmij, że kwas cytrynowy przereagował z wodorowęglanem sodu w stosunku molowym 1 : 3. Zastosuj następujący wzór kwasu cytrynowego: C3H4(OH)(COOH)3.

Matura Maj 2014, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 13. (2 pkt)

Energetyka reakcji Oblicz

W tabeli podano wartości standardowej molowej entalpii trzech reakcji.

Równanie reakcji Standardowa molowa entalpia
C2H6 (g) + 312O2 (g) → 2CO2 (g) + 3H2O (c) Δsp HoC2H6 = −1560,7 kJ ⋅ mol−1
C2H4 (g) + 3O2 (g) → 2CO2 (g) + 2H2O (c) Δsp HoC2H4 = −1411,2 kJ ⋅ mol−1
H2 (g) + 12O2 (g) → H2O (c) Δtw HoH2O = −285,8 kJ ⋅ mol−1

J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2001.

Na podstawie powyższych danych oblicz standardową molową entalpię reakcji uwodornienia etenu Hox, która zachodzi zgodnie z równaniem:

C2H4 (g) + H2 (g) → C2H6 (g)

Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku.

Matura Czerwiec 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 7. (1 pkt)

Energetyka reakcji Podaj/wymień

Entalpia reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem:

2O3 (g) → 3O2 (g)

jest równa ∆H° = – 285 kJ.
Na podstawie: M. Sienko, R. Plane, Chemia, Warszawa 1996.

7.1. Określ, czy przemiana opisana równaniem jest egzotermiczna, czy endotermiczna.

7.2. Napisz wzór tej odmiany alotropowej tlenu, która jest trwalsza.

7.3. Podaj wartość (z jednostką) standardowej entalpii tworzenia ozonu.

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 23. (2 pkt)

Energetyka reakcji Oblicz

Standardowa molowa entalpia reakcji spalania kwasu benzoesowego opisanej równaniem

C6H5COOH (s) + 712O2 (g) → 7CO2 (g) + 3H2O(c)

wynosi ΔspHoC6H5COOH = − 3227 kJ ⋅ mol−1 . Standardowa entalpia tworzenia wody w ciekłym stanie skupienia ma wartość ΔtwHoH2O = − 286 kJ ⋅ mol−1 , a standardowa entalpia tworzenia gazowego tlenku węgla(IV) wynosi ΔtwHoCO2 = − 394 kJ ⋅ mol−1.

Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2001.

Na podstawie powyższych danych oblicz standardową entalpię tworzenia kwasu benzoesowego w stałym stanie skupienia ΔtwHox . Wynik podaj w zaokrągleniu do jedności.

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 8. (2 pkt)

Energetyka reakcji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Podaj/wymień

Na poniższym wykresie przedstawiono zmiany energii układu podczas pewnej reakcji.

8.1. (0-1)

Zaznacz na wykresie energię aktywacji zachodzącego procesu (Ea) oraz zmianę entalpii tej reakcji (ΔH).

8.2. (0-1)

Uzupełnij zdania – wpisz typ procesu opisanego w podpunkcie 8.1. ze względu na efekt energetyczny (zdanie 1.) i podkreśl odpowiednie wyrażenie dotyczące zmiany entalpii tej reakcji (zdanie 2.).

  1. Na wykresie przedstawiono zmiany energii układu podczas reakcji
    .
  2. Zmianę entalpii opisanego procesu przedstawia nierówność (ΔH < 0 / ΔH > 0).

Strony