Chemia - Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 11.
Skład mieszaniny można wyrazić za pomocą ułamków molowych. Ułamek molowy składnika A, xn(A), to iloraz liczby moli tego składnika, nA, i sumy liczb moli wszystkich składników mieszaniny. Np. dla mieszaniny trójskładnikowej A. B. C:
Xn(A) = nAnA + nB + nC
W pewnych warunkach ciśnienia i temperatury sporządzono mieszaninę dwóch gazowych substancji: wodoru i jodu, w zamkniętym reaktorze o objętości V = 20,0 dm3.
Po zainicjowaniu procesu opisanego równaniem:
H2 (g) + I2 (g) mieszaninę ⇄ 2HI (g) ∆H = 26,5 kJmol HI (g)
uzyskano w stanie równowagi mieszaninę o składzie m(I2) = 381 g, n(HI) - 1,50 mol oraz pewną ilość wodoru. Sumaryczna liczba moli wszystkich składników uzyskanej mieszaniny równowagowej wynosiła 6,00 moli.
Oblicz wartość stężeniowej stałej równowagi reakcji syntezy jodowodoru w warunkach temperatury i ciśnienia, w których wykonano pomiar, oraz oblicz skład początkowej mieszaniny substratów reakcji w ułamkach molowych.
Rozwiązanie
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wartości
stałej równowagi oraz zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń
oraz podanie składu mieszaniny substratów reakcji wyrażonego w ułamkach
molowych.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
wartości stałej równowagi.
LUB
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnych wyników liczbowych
wartości ułamków molowych mieszaniny substratów.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia stałej równowagi lub składu mieszaniny
substratów albo brak rozwiązania.
Rozwiązanie
Obliczenie równowagowej liczby moli jodu i wodoru:
nR(I2) = 381 g254 g ∙ mol−1 = 1,5 mol
nR(H2) = 6 - 1,5 - 1,5 = 3,0 mol
Obliczenie wartości stężeniowej stałej równowagi:
Kc = nR(HI)2V2nR(H2)V ∙ nR(I2)V = 1,523,0 ∙ 1,5 = 0,5
Ułożenie bilansu materiałowego i obliczenie początkowych liczb moli substratów:
Obliczenie ułamków molowych mieszaniny substratów:
xn(H2) = aa +b = 3,753,75 + 2,25 = 0,625
xn(I2) = ba + b = 2,253,75 + 2,25 = 0,375 ALBO xn(I2) = 1 - xn(H2) = 0,375
