1. Strona główna
  2. Zadania maturalne z chemii

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

Wpływ czynników na przebieg reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniżej przedstawiono równanie reakcji syntezy amoniaku.

N2 + 3H2 ⇄ 2NH3   ΔH = – 91,8 kJ

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

Wzrost temperatury w układzie reakcyjnym poskutkuje (spadkiem / wzrostem) wydajności syntezy amoniaku. Dodanie do reaktora większej ilości wodoru przyczyni się do (spadku / wzrostu) ilości amoniaku w mieszaninie poreakcyjnej. Obniżenie ciśnienia w układzie reakcyjnym poskutkuje (spadkiem / wzrostem) wydajności syntezy amoniaku.

Matura Marzec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 6. (1 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

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

Działanie katalizatora prowadzi do (obniżenia / podwyższenia) energii aktywacji katalizowanej reakcji. Obecność katalizatora (wpływa / nie wpływa) na wydajność procesu. Katalizatory (zmieniają szybkość / nie zmieniają szybkości), z jaką układ osiąga stan równowagi.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 50. (1 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Stężeniowa stała równowagi reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem:

H2 (g) + CO2 (g) ⇄ CO (g) + H2O (g)   ΔHor = 41,17 kJ ⋅ mol-1

w temperaturze 800 K wynosi 0,24.
Do zamkniętego reaktora o stałej objętości wprowadzono 2 mole CO2 i 2 mole H2. W reaktorze, w którym utrzymywano temperaturę 800 K, ustalił się stan równowagi opisanej reakcji.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997, s. 144.

Określ, czy zmniejszenie o połowę objętości zamkniętego reaktora, do którego wprowadzono 2 mole CO2 i 2 mole H2, spowoduje w temperaturze 800 K wzrost wydajności tworzenia CO i H2O w wyniku tej reakcji. Odpowiedź uzasadnij.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 49. (1 pkt)

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

Stężeniowa stała równowagi reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem:

H2 (g) + CO2 (g) ⇄ CO (g) + H2O (g)   ΔHor = 41,17 kJ ⋅ mol-1

w temperaturze 800 K wynosi 0,24.
Do zamkniętego reaktora o stałej objętości wprowadzono 2 mole CO2 i 2 mole H2. W reaktorze, w którym utrzymywano temperaturę 800 K, ustalił się stan równowagi opisanej reakcji.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997, s. 144.

Zaznacz wykres, który ilustruje zmiany liczby moli CO2 w reaktorze od momentu zapoczątkowania reakcji do osiągnięcia przez układ stanu równowagi.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 47. (1 pkt)

Stan równowagi Podaj/wymień

Stężeniowa stała równowagi reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem:

H2 (g) + CO2 (g) ⇄ CO (g) + H2O (g)   ΔHor = 41,17 kJ ⋅ mol-1

w temperaturze 800 K wynosi 0,24.
Do zamkniętego reaktora o stałej objętości wprowadzono 2 mole CO2 i 2 mole H2. W reaktorze, w którym utrzymywano temperaturę 800 K, ustalił się stan równowagi opisanej reakcji.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997, s. 144.

Napisz wyrażenie na stałą równowagi opisanej reakcji.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 48. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Stężeniowa stała równowagi reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem:

H2 (g) + CO2 (g) ⇄ CO (g) + H2O (g)   ΔHor = 41,17 kJ ⋅ mol-1

w temperaturze 800 K wynosi 0,24.
Do zamkniętego reaktora o stałej objętości wprowadzono 2 mole CO2 i 2 mole H2. W reaktorze, w którym utrzymywano temperaturę 800 K, ustalił się stan równowagi opisanej reakcji.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997, s. 144.

Oblicz, jaki procent początkowej liczby cząsteczek CO2 i H2 uległ przekształceniu w CO i H2O.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 46. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Reakcja tlenku węgla(IV) z wodorem w fazie gazowej przebiega zgodnie z równaniem:

H2 (g) + CO2 (g) ⇄ CO (g) + H2O (g)

Do zamkniętego reaktora o objętości 2 dm3, w którym utrzymywano stałą temperaturę, wprowadzono 6 moli H2 i 4 mole CO2. Stan równowagi ustalił się, gdy powstało po 2 mole produktów.

Oblicz stężenia wodoru i tlenku węgla(IV) po ustaleniu się stanu równowagi oraz stężeniową stałą równowagi tej reakcji w temperaturze, która panowała w reaktorze.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 45. (2 pkt)

Szybkość reakcji Podaj/wymień Oblicz

Reakcja wodoru z jodem w fazie gazowej przebiega zgodnie z równaniem:

H2 (g) + I2 (g) ⇄ 2HI (g)   ΔH > 0

Do zamkniętego reaktora wprowadzono wodór i pary jodu, uzyskując stężenie początkowe wodoru równe 1,5 mol · dm−3, a jodu 1,0 mol · dm−3 i utrzymując stałą temperaturę. Szybkość reakcji chemicznej zależy od stężenia substratów. Równanie kinetyczne opisujące tę zależność dla syntezy jodowodoru ma postać: v = k ⋅ cH2 ⋅ cI2,
gdzie v jest szybkością reakcji, k jest stałą szybkości reakcji, która nie zależy od stężeń substratów, a cH2 i cI2 oznaczają stężenia substratów reakcji.

a)Wykonując obliczenia, określ, jak zmieni się (wzrośnie czy zmaleje) i ile razy szybkość tej reakcji po przereagowaniu 50% początkowej ilości jodu w stosunku do szybkości początkowej.
b)Oceń, jak zmieni się wydajność tworzenia jodowodoru (wzrośnie, zmaleje, nie zmieni się), jeżeli w reaktorze, w którym ustaliła się równowaga tej reakcji:
1) tylko wzrośnie temperatura układu.
2) tylko zmaleje ciśnienie wewnątrz reaktora.
3) tylko zwiększy się ilość jodu.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 44. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Szybkość reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Oblicz

Przeprowadzono dwa doświadczenia A i B zilustrowane poniższymi rysunkami. W każdej probówce znajdowały się kawałki blaszki cynkowej o masie 1 g i jednakowym stopniu rozdrobnienia.

a)Podaj numer probówki, w której w doświadczeniu A i w doświadczeniu B szybkość reakcji była większa. Uzasadnij swój wybór.

Reakcja kwasu octowego z cynkiem przebiega zgodnie z równaniem:

Zn + 2CH3COOH → (CH3COO)2Zn + H2

b)Wykonując obliczenia, sprawdź, czy 10 cm3 roztworu CH3COOH o stężeniu molowym równym 0,1 mol · dm−3 wystarczy do roztworzenia 1 g cynku.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 42. (1 pkt)

Stan równowagi Właściwości fizyczne cieczy i gazów Oblicz

Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:

N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)   Δ H = –92,4 kJ

Na położenie stanu równowagi tej reakcji wpływ mają temperatura i ciśnienie. W poniższej tabeli przedstawiono równowagowe zawartości amoniaku (w procentach objętościowych) w stechiometrycznej mieszaninie azotu i wodoru pod różnym ciśnieniem i w różnych temperaturach.

Temperatura, °C Ciśnienie, MPa
0,1 3 10 20 100
200 15,2 67,6 80,6 85,8 98,3
300 2,18 31,8 52,1 62,8 92,6
400 0,44 10,7 25,1 36,3 79,8
500 0,129 3,62 10,4 17,6 57,5
600 0,049 1,43 4,47 8,25 31,4
700 0,0223 0,66 2,14 4,11 12,9
900 0,000212 0,0044 0,13 0,44 0,87
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 649.

Zależność wiążąca wszystkie parametry określające stan gazowy materii, czyli podająca zależność pomiędzy ciśnieniem (p), objętością (V), temperaturą (T) oraz liczbą moli gazu (n) zwana jest równaniem stanu gazu doskonałego lub równaniem Clapeyrona. Równanie ma postać:

p · V = n · R · T

R oznacza uniwersalną stałą gazową. Wartość R odczytaną z zestawu Wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki można używać w równaniu Clapeyrona, jeżeli p wyrażone jest w paskalach, V w metrach sześciennych, n w molach i T w kelwinach.

Oblicz, ile moli amoniaku znajduje się w 2 m3 mieszaniny reakcyjnej w temperaturze 300°C i pod ciśnieniem 10 MPa (107 Pa) po ustaleniu stanu równowagi.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 41. (2 pkt)

Stan równowagi Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:

N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)   Δ H = –92,4 kJ

Na położenie stanu równowagi tej reakcji wpływ mają temperatura i ciśnienie. W poniższej tabeli przedstawiono równowagowe zawartości amoniaku (w procentach objętościowych) w stechiometrycznej mieszaninie azotu i wodoru pod różnym ciśnieniem i w różnych temperaturach.

Temperatura, °C Ciśnienie, MPa
0,1 3 10 20 100
200 15,2 67,6 80,6 85,8 98,3
300 2,18 31,8 52,1 62,8 92,6
400 0,44 10,7 25,1 36,3 79,8
500 0,129 3,62 10,4 17,6 57,5
600 0,049 1,43 4,47 8,25 31,4
700 0,0223 0,66 2,14 4,11 12,9
900 0,000212 0,0044 0,13 0,44 0,87

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 649.

a)Dokonaj analizy danych zawartych w tabeli i uzupełnij poniższe zdanie. Podkreśl właściwe określenie w każdym nawiasie.

Po ustaleniu się stanu równowagi ilość amoniaku w układzie jest tym większa, im (niższa/wyższa) jest temperatura oraz im (niższe/wyższe) jest ciśnienie.

b)Uzasadnij na podstawie reguły przekory Le Chateliera zmianę zawartości amoniaku w stechiometrycznej mieszaninie azotu i wodoru w zależności od ciśnienia i temperatury.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 6. (1 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:

N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g) Δ H = –92,4 kJ

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 648.

Początkowe stężenia substratów reakcji były równe cN2 = 2 mol · dm−3 , cH2 = 6 mol · dm−3 i przebiegała ona w reaktorze o objętości 1 dm3 w stałej temperaturze T.

Oblicz stężenia H2, N2 i NH3 po osiągnięciu stanu równowagi w temperaturze T, jeżeli ustalił się on po przereagowaniu 30% początkowej ilości wodoru.

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 30. (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°C). 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.

30.1. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdania – wybierz i podkreśl jedno właściwe 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).

30.2. (0–1)

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

30.3. (0–1)

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

Ocena:

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 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 9. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Reakcja tlenku węgla(II) z parą wodną przebiega zgodnie z równaniem:

CO (g) + H2O (g) ⇄ H2 (g) + CO2 (g)

W temperaturze 800 K stężeniowa stała równowagi tej reakcji jest równa 4,0.

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

W zamkniętym reaktorze o stałej pojemności zmieszano 1 mol tlenku węgla(II) z parą wodną w ilości trzykrotnie większej od ilości stechiometrycznej. Mieszaninę utrzymywano w temperaturze 800 K aż do osiągnięcia stanu równowagi dynamicznej przez układ.

Oblicz liczbę moli każdej substancji znajdującej się w reaktorze po ustaleniu się stanu równowagi opisanej reakcji.

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 8. (2 pkt)

Szybkość reakcji Oblicz

Reakcja redukcji tlenku azotu(II) wodorem przebiega zgodnie z równaniem:

2NO (g) + 2H2 (g) → N2 (g) + 2H2O (g)

Szybkość tej reakcji wyraża się następującym równaniem kinetycznym:

v = k ⋅ c2NO ⋅ cH2

W tym równaniu k jest współczynnikiem proporcjonalności zwanym stałą szybkości reakcji, cNO i cH 2 oznaczają stężenia molowe odpowiednio tlenku azotu(II) i wodoru. Stała szybkości k jest charakterystyczna dla danej reakcji, zależy od temperatury, ale nie zależy od stężenia substratów.

Na podstawie: K. Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna. Podstawy fenomenologiczne, Warszawa 2007.

W zamkniętym reaktorze o pojemności 2 dm3 zmieszano 6 moli tlenku azotu(II) i 4 mole wodoru. Podczas reakcji utrzymywano stałą temperaturę.

Oblicz stosunek szybkości opisanej reakcji w chwili, gdy przereaguje 50% początkowej ilości tlenku azotu(II), do szybkości początkowej tej reakcji.

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 27. (2 pkt)

Energetyka reakcji Oblicz

Poniżej podano wartości standardowej entalpii spalania acetylenu i benzenu.

C2H2 (g)
C6H6 (c)
Δ sp H° = – 1300,3 kJ·mol–1
Δsp H° = – 3268,4 kJ·mol–1
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Na podstawie powyższych danych oblicz entalpię ΔHox reakcji trimeryzacji acetylenu, która zachodzi zgodnie z równaniem:

3C2H2 (g) → C6H6 (c)

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 6. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Stężeniowa stała równowagi reakcji

CO (g) + H2O (g) ⇄ CO2 (g) + H2 (g)

w temperaturze 1000 K jest równa 1.

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

W reaktorze o stałej pojemności znajdowało się 6 moli tlenku węgla(II).

Oblicz, ile moli wody (w postaci pary wodnej) należy wprowadzić do reaktora, aby po ustaleniu się równowagi w temperaturze 1000 K liczba moli wodoru była dwa razy większa od liczby moli tlenku węgla(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 12. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Do zbiornika, z którego wypompowano powietrze, wprowadzono tlenek azotu(IV) o wzorze NO2 i po zamknięciu utrzymywano temperaturę 25°C do momentu osiągnięcia przez układ stanu równowagi opisanej poniższym równaniem:

2NO2 ⇄ N2O4
ΔH < 0

Zmiany stężenia obu reagentów przedstawiono na poniższym wykresie.

zmiany stężenia reagentów

Na podstawie: J. McMurry, R. Fay, Chemistry, Upper Saddle River 2001.

Oblicz stężeniową stałą równowagi opisanej reakcji w temperaturze 25 °C oraz uzupełnij zdanie – wybierz i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych w nawiasie.

Obliczenia:

Stężeniowa stała równowagi opisanej reakcji w temperaturze wyższej niż 25°C jest (mniejsza niż / większa niż / taka sama jak) stężeniowa stała równowagi tej reakcji w temperaturze 25°C.

Strony