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 Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 6. (1 pkt)

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

W przemyśle wodór można otrzymać w procesie konwersji metanu będącego głównym składnikiem gazu ziemnego. W mieszaninie gazu ziemnego i pary wodnej w pewnej temperaturze T i w obecności katalizatora niklowego zachodzą m.in. reakcje opisane poniższymi równaniami.

I     CH4 (g) + H2O (g) ⇄ CO (g) + 3H2 (g)
II     CH4 (g) + 2H2O (g) ⇄ CO2 (g) + 4H2 (g)

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

Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1. Obniżenie ciśnienia w warunkach izotermicznych (T = const) w reaktorze skutkuje wzrostem wydajności otrzymywania wodoru w reakcjach I i II. P F
2. Wzbogacenie gazu ziemnego metanem skutkuje spadkiem wydajności otrzymywania wodoru w reakcjach I i II. P F
3. Gdy do mieszaniny reakcyjnej w stanie równowagi wprowadzi się katalizator niklowy, to nastąpi wzrost wydajności otrzymywania wodoru w reakcjach I i II. P F

Matura Maj 2014, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 33. (1 pkt)

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

Reakcja kwasu etanowego (octowego) z etanolem prowadzona w obecności mocnego kwasu jest reakcją odwracalną, która przebiega według równania:

CH3COOH + CH3CH2OH H+ CH3COOCH2CH3 + H2O

Stężeniowa stała równowagi tej reakcji w temperaturze 25°C wynosi Kc = 4,0. Badając kinetykę reakcji kwasu etanowego z etanolem w środowisku wodnym, stwierdzono, że względny rząd reakcji dla etanolu i kwasu etanowego wynosi 1, a całkowity rząd reakcji jest równy 2. Rząd reakcji ze względu na wybrany substrat to wykładnik potęgi, w której stężenie molowe danego substratu występuje w równaniu kinetycznym tej reakcji.

Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Wrocław 2000.

Podkreśl wszystkie wymienione poniżej działania, które spowodują zwiększenie wydajności opisanej reakcji estryfikacji w temperaturze 25°C.

dodanie etanolu
dodanie wody
dodanie katalizatora
dodanie obojętnej wobec reagentów substancji higroskopijnej

Matura Maj 2014, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 31. (1 pkt)

Szybkość reakcji Napisz równanie reakcji

Reakcja kwasu etanowego (octowego) z etanolem prowadzona w obecności mocnego kwasu jest reakcją odwracalną, która przebiega według równania:

CH3COOH + CH3CH2OH H+ CH3COOCH2CH3 + H2O

Stężeniowa stała równowagi tej reakcji w temperaturze 25°C wynosi Kc = 4,0. Badając kinetykę reakcji kwasu etanowego z etanolem w środowisku wodnym, stwierdzono, że względny rząd reakcji dla etanolu i kwasu etanowego wynosi 1, a całkowity rząd reakcji jest równy 2. Rząd reakcji ze względu na wybrany substrat to wykładnik potęgi, w której stężenie molowe danego substratu występuje w równaniu kinetycznym tej reakcji.

Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Wrocław 2000.

Napisz równanie kinetyczne opisanej reakcji estryfikacji.

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 0,82
NAD+ + H+ + 2e− ⇄ NADH –0,32
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 20. (1 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj/wymień

W reaktorze o pojemności 1 dm3 umieszczono 2,00 mole substancji A oraz 6,00 moli substancji B i w temperaturze T przeprowadzono reakcję egzotermiczną, która przebiegła zgodnie z poniższym schematem.

A (g) + 2B (g) ⇄ 2C (g)

Po osiągnięciu stanu równowagi stwierdzono, że substancja A przereagowała w 78%.

Oceń, czy zmieniła się (wzrosła lub zmalała), czy nie uległa zmianie wydajność reakcji otrzymywania produktu C, jeżeli w układzie będącym w stanie równowagi nastąpił

  • wzrost temperatury w warunkach izobarycznych (p = const).

  • wzrost ciśnienia w warunkach izotermicznych (T = const).

Matura Czerwiec 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 19. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

W reaktorze o pojemności 1 dm3 umieszczono 2,00 mole substancji A oraz 6,00 moli substancji B i w temperaturze T przeprowadzono reakcję egzotermiczną, która przebiegła zgodnie z poniższym schematem.

A (g) + 2B (g) ⇄ 2C (g)

Po osiągnięciu stanu równowagi stwierdzono, że substancja A przereagowała w 78%.

Oblicz stężeniową stałą równowagi w temperaturze T prowadzenia procesu. Wynik zaokrąglij do drugiego miejsca po przecinku.

Matura Czerwiec 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 14. (1 pkt)

Szybkość reakcji Podaj/wymień

W celu wyznaczenia równania kinetycznego reakcji opisanej równaniem:

2H2 (g) + 2NO (g) ⇄ N2 (g) + 2H2O (g)

do sześciu reaktorów wprowadzono jednocześnie tlenek azotu(II) i wodór. Początkowe stężenia obu reagentów oraz początkowe szybkości reakcji w każdym reaktorze (w temperaturze T) podane są w poniższej tabeli.

Reaktor Stężenie, mol · dm−3 Początkowa szybkość reakcji, mol · dm−3 · s−1
NO H2
I 0,005 0,001 v
II 0,005 0,002 2v
III 0,005 0,003 3v
IV 0,001 0,005 0,2v
V 0,002 0,005 0,8v
VI 0,003 0,005 1,8v

Przeanalizuj dane umieszczone w powyższej tabeli i napisz równanie kinetyczne opisanej w informacji reakcji, zastępując wykładniki potęg x i y w poniższym zapisie

v = k · cxNO ⋅ cyH2

odpowiednimi wartościami liczbowymi.

Matura Czerwiec 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 13. (1 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj/wymień

W celu wyznaczenia równania kinetycznego reakcji opisanej równaniem:

2H2 (g) + 2NO (g) ⇄ N2 (g) + 2H2O (g)

do sześciu reaktorów wprowadzono jednocześnie tlenek azotu(II) i wodór. Początkowe stężenia obu reagentów oraz początkowe szybkości reakcji w każdym reaktorze (w temperaturze T) podane są w poniższej tabeli.

Reaktor Stężenie, mol · dm−3 Początkowa szybkość reakcji, mol · dm−3 · s−1
NO H2
I 0,005 0,001 v
II 0,005 0,002 2v
III 0,005 0,003 3v
IV 0,001 0,005 0,2v
V 0,002 0,005 0,8v
VI 0,003 0,005 1,8v

Podaj, ile razy zwiększy się początkowa szybkość reakcji, jeżeli w temperaturze T

  • stężenie wodoru podwoi się przy niezmienionym stężeniu tlenku azotu(II).

  • stężenie tlenku azotu(II) wzrośnie trzykrotnie przy niezmienionym stężeniu wodoru.

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.

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

Napisz wzór tej odmiany alotropowej tlenu, która jest trwalsza.

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 Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 15. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

W zamkniętym reaktorze o stałej pojemności umieszczono n moli jodowodoru i utrzymywano stałą temperaturę. W reaktorze zachodziła reakcja rozkładu jodowodoru opisana równaniem:

2HI (g) ⇄ H2 (g) + I2 (g)

Po ustaleniu się stanu równowagi stwierdzono, że rozkładowi uległo 16,7% początkowej liczby moli jodowodoru.

Oblicz stężeniową stałą równowagi rozkładu jodowodoru w opisanych warunkach.

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 13. (2 pkt)

Kinetyka i statyka chemiczna - ogólne Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz

W odpowiednich warunkach cyklopropan przekształca się w propen według schematu

cyklopropan (g) → propen (g)

Szybkość przemiany cyklopropanu w propen jest wprost proporcjonalna do stężenia molowego cyklopropanu i wyraża się równaniem v = k·ccyklopropanu. W temperaturze 500°C stała szybkości tej reakcji k wynosi około 7 s–1.

Na podstawie: P.W. Atkins, Chemia fizyczna, Warszawa 2001.

W reaktorze o objętości równej 1 dm3 umieszczono 12 moli cyklopropanu i ogrzano do temperatury 500°C. Stwierdzono, że po 17 minutach od momentu zapoczątkowania reakcji liczba moli cyklopropanu wyniosła 6, po 34 minutach wyniosła 3, a po 51 minutach była równa 1,5.

13.1. (0-1)

Oblicz szybkość opisanej reakcji w następujących momentach:

  • początkową, v0
  • po 17 minutach od momentu zapoczątkowania reakcji, v1
  • po 34 minutach od momentu zapoczątkowania reakcji, v2
  • po 51 minutach od momentu zapoczątkowania reakcji, v3.

Wypełnij poniższą tabelę.
Czas, minuty 0 17 34 51
Szybkość, mol ⋅ dm−3 ⋅ s−1 v0 =         v1 =         v2 =         v3 =        

13.2. (0-1)

Zaznacz literę P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, lub literę F, jeżeli jest fałszywe.
Stosunek v1v0 jest równy stosunkowi v2v1 oraz v3v2 i wynosi 12 P F
Okres półtrwania cyklopropanu w opisanej reakcji jest równy 17 minut. P F
Szybkość opisanej reakcji jest wprost proporcjonalna do odwrotności czasu, a można więc ją wyrazić równaniem: v = at, w którym a oznacza wielkość stałą, t zaś oznacza czas. P F

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 11. (1 pkt)

Szybkość reakcji Oblicz

W temperaturze 25°C sacharoza hydrolizuje w środowisku o odczynie kwasowym, tak że po upływie 192 minut reakcji ulega połowa początkowej ilości disacharydu. Oznacza to, że okres półtrwania sacharozy w opisanych warunkach jest równy 192 minuty.

Na podstawie: P.W. Atkins, Chemia fizyczna, Warszawa 2001.

Oblicz, po ilu minutach ulegnie hydrolizie w opisanych warunkach 75% początkowej ilości sacharozy. Wynik podaj w zaokrągleniu do jedności.

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 10. (1 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj/wymień

W temperaturze 20°C i pod ciśnieniem 1005 hPa wykonano eksperyment, którego przebieg przedstawiono na rysunku. W kolbie zaszła reakcja opisana równaniem:

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

W opisanych warunkach eksperymentu reakcja magnezu z kwasem solnym zachodziła bardzo szybko.

Wymień dwa sposoby zmiany warunków wykonania eksperymentu, w których wyniku szybkość zachodzącej reakcji będzie mniejsza.

I sposób:
II sposób:

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

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

Tlenek siarki(IV) na skalę techniczną można otrzymać w wyniku redukcji siarczanu(VI) wapnia (anhydrytu) węglem w temperaturze 900°C. Proces ten opisano poniższym równaniem.

2CaSO4 + C T 2CaO + CO2 + 2SO2   ∆H = 1090 kJ

Na podstawie: H. Koneczny, Podstawy technologii chemicznej, Warszawa 1973.

Uzupełnij poniższe zdania. Podkreśl właściwe określenie spośród wymienionych w każdym nawiasie.

Podniesienie temperatury, w której prowadzony jest proces otrzymywania tlenku siarki(IV), będzie przyczyną (zmniejszenia / zwiększenia) wydajności reakcji, gdyż jest to proces (egzoenergetyczny / endoenergetyczny). Stopień rozdrobnienia anhydrytu i węgla (ma wpływ / nie ma wpływu) na szybkość tej reakcji.

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 12. (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.

Strony