Chemia - Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5.
W roztworze alkoholowo-wodnym zawierającym bromometan oraz wodorotlenek sodu przebiega reakcja opisana równaniem:
CH3Br + OH− → CH3OH + Br−
Zależność szybkości tej reakcji od stężeń reagentów przedstawia równanie kinetyczne:
v = k ∙ cCH3Br ∙ cOH−
W temperaturze 55 °C wartość k jest równa 2,14 · 10−2 dm3 · mol−1 · s−1.
Opisaną reakcję otrzymywania metanolu prowadzono w jednakowej temperaturze w dwóch roztworach (I i II) o równej początkowej liczbie moli jonów OH– i bromometanu. Wskutek użycia większej ilości rozpuszczalnika objętość roztworu II była dwukrotnie większa. Trzej uczniowie – oznaczeni jako A, B i C – sformułowali wnioski dotyczące wpływu różnicy objętości roztworów na początkową szybkość reakcji. Wnioski poszczególnych uczniów zapisano w tabeli.
| Uczeń | Wniosek |
|---|---|
| A | Początkowa szybkość reakcji w roztworze I jest dwukrotnie większa od początkowej szybkości reakcji w roztworze II. |
| B | Początkowa szybkość reakcji w roztworze I jest czterokrotnie większa od początkowej szybkości reakcji w roztworze II. |
| C | Początkowa szybkość reakcji w roztworze I jest taka sama jak początkowa szybkość reakcji w roztworze II. |
Rozstrzygnij, który uczeń (A, B czy C) sformułował poprawny wniosek. Odpowiedź uzasadnij.
Poprawny wniosek sformułował uczeń
Uzasadnienie:
Rozwiązanie
Zasady oceniania
1 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i poprawne uzasadnienie zawierające porównanie wartości
stężeń substratów w roztworach I i II.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
Poprawny wniosek sformułował uczeń: B
Przykładowe uzasadnienia:
- W równaniu kinetycznym występuje iloczyn stężeń molowych jonów OH– i cząsteczek CH3Br, a każde z nich w roztworze I jest dwukrotnie większe niż w roztworze II.
- Gdy oba stężenia (jonów OH– i cząsteczek CH3Br) są dwa razy większe, to ich iloczyn jest cztery razy większy.
- v1 = k ∙ cCH3Br ∙ cOH−
v2 = k ∙ 12cCH3Br ∙ 12cOH− = 14v1 ⇒ v1 = 4v2
