Chemia - Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6.
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.
Reakcję CH3Br z NaOH prowadzono w temperaturze 55 °C. Po pewnym czasie stężenie jonów OH− – wskutek przebiegu reakcji chemicznej – zmalało z 0,060 mol ∙ dm−3 do wartości 0,050 mol ∙ dm−3, a szybkość reakcji wynosiła 1,07 · 10−5 mol ∙ dm−3 ∙ s−1.
Oblicz początkowe stężenie molowe bromometanu.
Rozwiązanie
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody prowadzącej do obliczenia stężenia bromometanu,
poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wartości stężenia molowego
bromometanu w mol ∙ dm–3.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody prowadzącej do obliczenia stężenia bromometanu,
ale:
▪ popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
LUB
▪ podanie wyniku liczbowego w innej jednostce niż mol ∙ dm–3 lub bez jednostki,
ALBO
1 pkt – obliczenie stężenia bromometanu odpowiadającego stężeniu jonów OH– równemu
0,05 mol ∙ dm–3.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązania
Sposób 1.
| 𝑐0, mol ∙ dm–3 | Δc, mol ∙ dm–3 | 𝑐𝑘, mol ∙ dm–3 | |
| CH3Br | x | –0,01 | x – 0,01 |
| OH– | 0,06 | –0,01 | 0,05 |
v = k ∙ cCH3Br ∙ cOH−
v = 2,14 · 10–2 dm3 ∙ mol–1 ·s–1 ∙ (x – 0,01) mol ∙ dm–3 ∙ 0,05 mol ∙ dm–3
v = 1,07·10–5 mol ∙ dm–3 ∙ s–1
x = 0,020
Początkowe stężenie bromometanu wynosiło 0,020 mol ∙ dm–3
Sposób 2.
v = k ∙ cCH3Br ∙ cOH−
𝑥 = v𝑘 ∙ 𝑐OH−
𝑥 = 1,07 · 10–52,14 · 10–2 ∙ 0,05 ⇒
𝑥 = 0,010
cCH3Br = 𝑥 + 0,010 = 0,020
Początkowe stężenie bromometanu wynosiło 0,020 mol ∙ dm–3
