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 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 21. (2 pkt)

Energetyka reakcji Roztwory i reakcje w roztworach wodnych - ogólne Napisz równanie reakcji Podaj/wymień

W celu zbadania efektu cieplnego reakcji chemicznych przeprowadzono cztery doświadczenia oznaczone numerami I–IV. Mieszano po 100 cm3 wodnych roztworów substancji, wymienionych w odpowiednich wierszach tabeli, o stężeniu molowym 0,2 mol ⋅ dm−3 i o początkowej temperaturze równej 25°C. Następnie zmierzono temperaturę każdej z otrzymanych mieszanin.

Numer doświadczenia Substancja rozpuszczona w 1. roztworze Substancja rozpuszczona w 2. roztworze
I chlorek baru siarczan(VI) sodu
II kwas solny wodorotlenek potasu
III wodorotlenek baru kwas siarkowy(VI)
IV kwas azotowy(V) wodorotlenek sodu

Zaobserwowano, że w każdym doświadczeniu temperatura uzyskanych mieszanin była wyższa niż temperatura użytych roztworów i że przyrost temperatury ΔT w niektórych doświadczeniach był taki sam.

21.1. (0–1)

Napisz w formie jonowej równanie reakcji ilustrujące przemiany, które dokonały się podczas doświadczenia oznaczonego numerem III.

21.2. (0–1)

Napisz numery wszystkich doświadczeń, w których zaobserwowany wzrost temperatury ΔT był jednakowy.

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 7. (1 pkt)

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

W wyniku pewnej odwracalnej reakcji chemicznej z dwóch substratów powstaje jeden produkt. Przemiana przebiega w fazie gazowej, co oznacza, że oba substraty i produkt są gazami. Reakcję tę przeprowadzono w zamkniętym reaktorze przy użyciu stechiometrycznych ilości substratów w różnych temperaturach i pod różnym ciśnieniem. Na poniższym diagramie przedstawiono, jaki procent objętości mieszaniny poreakcyjnej w reaktorze stanowiła objętość produktu tej reakcji w zależności od warunków temperatury i ciśnienia, w jakich przebiegała.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Spośród reakcji, których równania przedstawiono poniżej, wybierz tę, do której mógłby odnosić się przedstawiony diagram. Zaznacz wybraną odpowiedź.

  1. H2 (g) + Cl2 (g) ⇄ 2HCl (g)      ΔH < 0
  2. H2 (g) + I2 (g) ⇄ 2HI (g)      ΔH > 0
  3. N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)      ΔH < 0
  4. 2Cl2 (g) + O2 (g) ⇄ 2Cl2O (g)      ΔH > 0

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 6. (1 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W wyniku pewnej odwracalnej reakcji chemicznej z dwóch substratów powstaje jeden produkt. Przemiana przebiega w fazie gazowej, co oznacza, że oba substraty i produkt są gazami. Reakcję tę przeprowadzono w zamkniętym reaktorze przy użyciu stechiometrycznych ilości substratów w różnych temperaturach i pod różnym ciśnieniem. Na poniższym diagramie przedstawiono, jaki procent objętości mieszaniny poreakcyjnej w reaktorze stanowiła objętość produktu tej reakcji w zależności od warunków temperatury i ciśnienia, w jakich przebiegała.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Na podstawie analizy diagramu określ, czy w równaniu stechiometrycznym opisanej reakcji łączna liczba moli substratów jest mniejsza, czy – większa od liczby moli produktu, czy też – równa liczbie moli produktu. Odpowiedź uzasadnij.

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 5. (1 pkt)

Energetyka reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W wyniku pewnej odwracalnej reakcji chemicznej z dwóch substratów powstaje jeden produkt. Przemiana przebiega w fazie gazowej, co oznacza, że oba substraty i produkt są gazami. Reakcję tę przeprowadzono w zamkniętym reaktorze przy użyciu stechiometrycznych ilości substratów w różnych temperaturach i pod różnym ciśnieniem. Na poniższym diagramie przedstawiono, jaki procent objętości mieszaniny poreakcyjnej w reaktorze stanowiła objętość produktu tej reakcji w zależności od warunków temperatury i ciśnienia, w jakich przebiegała.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Na podstawie analizy diagramu określ, czy w czasie opisanej reakcji układ oddaje energię do otoczenia, czy przyjmuje ją od otoczenia. Odpowiedź uzasadnij.

Matura Maj 2017, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 8. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Wpływ czynników na przebieg reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj/wymień

W procesie reformingu metan reaguje z parą wodną w obecności katalizatora, w podwyższonej temperaturze i pod ciśnieniem około 3 MPa zgodnie z równaniem:

CH4 + H2O
p, T, katalizator
CO + 3H2

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

8.1. (1 pkt)

Określ stosunek masowy i objętościowy substratów i produktów opisanej reakcji, jeżeli przebiega ona w warunkach, w których wszystkie te substancje są gazami.

Stosunek masowy:

mCH4 : mH2O : mCO : mH2 = : : :

Stosunek objętościowy:

VCH4 : VH2O : VCO : VH2 = : : :

8.2. (1 pkt)

Opisana reakcja wymaga ogrzewania i prowadzona jest w obecności katalizatora.

Wybierz i podkreśl w każdym nawiasie poprawne uzupełnienie poniższych zdań.

  1. Ogrzewanie układu (skutkuje zwiększeniem szybkości / skutkuje zmniejszeniem szybkości / nie ma wpływu na szybkości) reakcji.
  2. Obecność katalizatora skutkuje (zwiększeniem / zmniejszeniem) szybkości reakcji.

Matura Maj 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 23. (2 pkt)

Energetyka reakcji Oblicz

Standardowa molowa entalpia reakcji spalania glicerolu opisanej równaniem:

C3H5(OH)3 (c) + 312O2 (g) → 3CO2 (g) + 4H2O (c)

wynosi Δsp HoC3H5(OH)3 = − 1655 kJ ⋅ mol−1. Standardowa entalpia tworzenia wody w ciekłym stanie skupienia Δtw HoH2O = − 286 kJ ⋅ mol−1, a standardowa entalpia tworzenia gazowego tlenku węgla(IV) Δtw HoCO2 = − 394 kJ ⋅ mol−1.

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

Na podstawie powyższych danych oblicz standardową entalpię tworzenia glicerolu w ciekłym stanie skupienia ΔtwHox.

Matura Maj 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 9. (5 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Oblicz

W procesie parowego reformingu metanu (konwersji metanu z parą wodną) w pierwszym etapie ten gaz reaguje z parą wodną w obecności katalizatora niklowego – w temperaturze około 1070 K i pod ciśnieniem około 3 · 104 hPa – zgodnie z równaniem:

CH4 (g) + H2O(g) p, T, Ni CO(g) + 3H2 (g)
  ΔHo298 = 206 kJ

Pomimo że stechiometryczny stosunek molowy substratów reakcji jest równy 1, ten proces prowadzi się przy nadmiarze pary wodnej.

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

9.1. (2 pkt)

Określ, czy wzrost temperatury wpływa na zwiększenie wydajności opisanej reakcji konwersji, jeżeli zachodzi ona pod stałym ciśnieniem p, oraz czy wzrost ciśnienia skutkuje wzrostem wydajności tej reakcji. Odpowiedź uzasadnij.

Wpływ wzrostu temperatury na wydajność reakcji (p = const) i uzasadnienie:

Wpływ wzrostu ciśnienia na wydajność reakcji (T = const) i uzasadnienie:

9.2. (1 pkt)

Szybkość opisanej reakcji wzrasta ze wzrostem ciśnienia.
Poniżej zestawiono warunki, w jakich przeprowadza się opisany proces parowego reformingu metanu:

I
II
III
IV
temperatura około 1070 K
ciśnienie około 3 · 104 hPa
katalizator niklowy
stosunek molowy nH2O : nCH4 > 1

Dokończ poniższe zdania – wpisz numery wszystkich warunków prowadzenia procesu, które wpływają na szybkość i wydajność konwersji metanu.

  1. Warunki sprzyjające dużej szybkości reakcji:
  2. Warunki sprzyjające dużej wydajności reakcji:

9.3. (2 pkt)

Oblicz, ile m3 wodoru w przeliczeniu na warunki normalne powstało w pierwszym etapie parowego reformingu metanu prowadzonego w temperaturze 1070 K i pod ciśnieniem 3 · 104 hPa, jeżeli wykorzystano 1 m3 metanu odmierzony w warunkach przemiany oraz nadmiar pary wodnej. Wydajność przemiany metanu była równa 95%. Uniwersalna stała gazowa R = 83,1 dm3·hPa·mol–1·K–1.

Matura Maj 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 25. (1 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W wysokiej temperaturze może zachodzić rozkład metanu na substancje proste zgodnie z równaniem:

CH4 (g) ⇄ C (s) + 2H2 (g)

Miarą wydajności tej reakcji jest równowagowy stopień przemiany metanu x, który wyraża się wzorem:

x = n0[CH4] − n[CH4]n0[CH4]

W tym wzorze n0[CH4] oznacza początkową liczbę moli metanu, a n[CH4] – liczbę moli tego gazu pozostałego po ustaleniu się stanu równowagi. Poniżej przedstawiono zależność równowagowego stopnia przemiany metanu x od temperatury dla trzech wartości ciśnienia.

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

Wyjaśnij, dlaczego wydajność opisanej reakcji maleje ze wzrostem ciśnienia.

Matura Maj 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 24. (1 pkt)

Energetyka reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W wysokiej temperaturze może zachodzić rozkład metanu na substancje proste zgodnie z równaniem:

CH4 (g) ⇄ C (s) + 2H2 (g)

Miarą wydajności tej reakcji jest równowagowy stopień przemiany metanu x, który wyraża się wzorem:

x = n0[CH4] − n[CH4]n0[CH4]

W tym wzorze n0[CH4] oznacza początkową liczbę moli metanu, a n[CH4] – liczbę moli tego gazu pozostałego po ustaleniu się stanu równowagi. Poniżej przedstawiono zależność równowagowego stopnia przemiany metanu x od temperatury dla trzech wartości ciśnienia.

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

Określ, czy ΔH opisanej reakcji rozkładu metanu jest większa od zera, czy – mniejsza od zera. Odpowiedź uzasadnij.

Matura Maj 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 7. (1 pkt)

Szybkość reakcji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Do reaktora wprowadzono próbkę gazowego związku A i zainicjowano reakcję:

A (g) ⇄ 2B (g)

Przemianę prowadzono w stałej objętości. Mierzono stężenie związku A w czasie trwania reakcji. Tę zależność przedstawiono na poniższym wykresie.

Na podstawie powyższych informacji narysuj wykres przedstawiający zależność stężenia związku B od czasu trwania reakcji.

Matura Maj 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 5. (1 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj/wymień

Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:

N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)

W poniższej tabeli zestawiono wartości stałej równowagi reakcji syntezy amoniaku w różnych temperaturach.
Temperatura, K 673 723 773 823 873
Stała równowagi 1,82 ⋅ 10−4 4,68 ⋅ 10−5 1,48 ⋅ 10−5 5,25 ⋅ 10−6 2,14 ⋅ 10−6

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

Przeanalizuj dane dotyczące syntezy amoniaku. Następnie uzupełnij zdania wyrażeniami spośród podanych poniżej.

zmaleje
wzrośnie
się nie zmieni

Jeżeli w układzie będącym w stanie równowagi nastąpi wzrost temperatury w warunkach izobarycznych (p = const), to wydajność reakcji syntezy amoniaku , natomiast przy wzroście ciśnienia w warunkach izotermicznych (T = const) wydajność tego procesu . Jeżeli zmaleje temperatura w układzie, to szybkość reakcji syntezy amoniaku .

Matura Maj 2018, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 16. (1 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj/wymień

Przeprowadzono doświadczenie zgodnie z poniższym rysunkiem.

Podczas doświadczenia w kolbie przebiegła reakcja chemiczna zilustrowana równaniem

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

Oceń, czy zmieni się (wzrośnie albo zmaleje), czy też nie ulegnie zmianie szybkość opisanej reakcji magnezu z kwasem solnym, jeżeli

  • zamiast użytych w doświadczeniu wiórków magnezu użyje się pyłu magnezowego

  • zamiast użytego do reakcji kwasu solnego o stężeniu cm użyje się kwasu solnego o stężeniu 12 cm.

Matura Maj 2018, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 8. (1 pkt)

Energetyka reakcji Podaj/wymień

Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym schemacie. Do obu naczyń wprowadzono oczyszczone z nalotu niewielkie kawałki sodu i wapnia. Początkowa temperatura wody w każdym naczyniu była równa 20°C.

Podczas przeprowadzonego doświadczenia przebiegły reakcje chemiczne zilustrowane poniższymi równaniami:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
oraz
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2

Stwierdzono, że:

  • w obu naczyniach wydzielał się gaz
  • temperatura obu roztworów wzrosła.

Określ, czy reakcje przebiegające w naczyniach I i II są egzotermiczne, czy – endotermiczne.

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 8. (1 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj/wymień

Na poniższym wykresie zilustrowano zmianę energii potencjalnej podczas reakcji opisanej równaniem X2 (g) + Y2 (g) ⇄ 2XY (g).

Oceń, czy zmieni się (wzrośnie albo zmaleje), czy też nie ulegnie zmianie wydajność reakcji otrzymywania produktu XY, jeżeli w układzie będącym w stanie równowagi nastąpi

  • wzrost temperatury w warunkach izobarycznych (p = const)

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

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 40. (1 pkt)

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

Hydrolizę sacharozy można opisać równaniem:

Podczas przebiegu tego procesu w wodnym roztworze o pH = 4,5 mierzono stężenie sacharozy w stałych odstępach czasu i wyniki eksperymentu zestawiono w poniższej tabeli.
czas pomiaru, min 0 30 60 90 120 150 180
csacharozy, mol · dm−3 1,000 0,899 0,807 0,726 0,653 0,587 0,531
Na podstawie: H.E. Avery, D.J. Shaw, Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej, Warszawa 1974.

Uzupełnij poniższe zdania – wybierz i podkreśl jedno określenie spośród podanych w nawiasie oraz wpisz wartość stężenia molowego glukozy.

Reakcja hydrolizy sacharozy biegła szybciej w ciągu (pierwszych / ostatnich) 30 minut trwania eksperymentu, ponieważ szybkość reakcji zależy od stężenia substratów, które (maleje / rośnie) w miarę biegu reakcji. Stężenie molowe glukozy w badanym roztworze w czasie równym połowie całkowitego czasu wykonywania pomiarów było równe mol · dm−3.

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15. (1 pkt)

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

Dwa gazy A i B zmieszane w stosunku molowym nA : nB = 1 : 4 zajmują w warunkach normalnych objętość 1 dm3. Tę mieszaninę umieszczono w reaktorze o stałej pojemności 1 dm3 i w temperaturze T zainicjowano reakcję. W tej temperaturze ustalił się stan równowagi opisany równaniem:

A (g) + 2B (g) ⇄ 2C (g)       ΔH < 0

W stanie równowagi stężenie substancji C było równe 0,004 mol · dm–3.

Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1. W stałej temperaturze T ciśnienie w reaktorze w stanie równowagi było niższe niż w chwili początkowej. P F
2. W warunkach izotermicznych (T = const) wzrost ciśnienia wywołany sprężeniem mieszaniny gazów w stanie równowagi poskutkuje spadkiem wydajności otrzymywania substancji C. P F
3. W warunkach izobarycznych (p = const) wzrost temperatury mieszaniny gazów w stanie równowagi poskutkuje spadkiem wydajności otrzymywania substancji C. P F

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 14. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Dwa gazy A i B zmieszane w stosunku molowym nA : nB = 1 : 4 zajmują w warunkach normalnych objętość 1 dm3. Tę mieszaninę umieszczono w reaktorze o stałej pojemności 1 dm3 i w temperaturze T zainicjowano reakcję. W tej temperaturze ustalił się stan równowagi opisany równaniem:

A (g) + 2B (g) ⇄ 2C (g)       ΔH < 0

W stanie równowagi stężenie substancji C było równe 0,004 mol · dm–3.

Oblicz stężeniową stałą równowagi (Kc) opisanej reakcji w temperaturze T.

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 6. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

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.

Oblicz wyrażoną w procentach masowych zawartość tlenu, wchodzącego w skład CO2 i CO, w pozostającej w równowadze mieszaninie tych związków z węglem w temperaturze 873 K i pod ciśnieniem 1013 hPa. Możesz przyjąć, że sumaryczna liczba moli gazowego substratu i gazowego produktu reakcji jest równa 1. W opisanych warunkach 1 mol gazu zajmuje objętość 71,6 dm3.

Matura Maj 2018, 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.

Oceń, czy reakcja pomiędzy tlenkiem węgla(IV) i węglem jest procesem endo- czy egzoenergetycznym. Odpowiedź uzasadnij.

Strony