Chemia - Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 4.
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).
Rozwiązanie
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie
wyniku w molach.
1 p. – zastosowanie poprawnej metody, ale
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
lub
– niepodanie wyniku w molach.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Poprawne rozwiązanie
Ponieważ V = const i łączna liczba moli gazowych substratów jest równa łącznej liczbie moli
gazowych produktów, w obliczeniach z zastosowaniem stałej równowagi reakcji stężenie
molowe można zastąpić liczbą moli reagentów.
| Wzór reagenta | CO | H2O | CO2 | H2 |
| Początkowa liczba moli | 6 | x | 0 | 0 |
| Zmiana liczby moli | – y | – y | + y | + y |
| Liczba moli w stanie równowagi | 6 – y | x – y | y | y |
K = [CO2] ⋅ [H2][CO] ⋅ [H2O] ⇒ 1 = y ⋅ y(6 − y) ⋅ (x − y)
i nH2nCO = 2 ⇒ y(6 − y) = 2 ⇒ y = 4 mole ⇒
1 = 4 ⋅ 4(6 − 4) ⋅ (x − 4) ⇒ x = 12 (moli)
