Chemia - Matura Czerwiec 2026, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 10.
Amoniak można otrzymać w wyniku reakcji azotu z wodorem w podwyższonej temperaturze:
N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g) Δ𝐻 = –91,9 kJ
Przeprowadzono doświadczenie, w którym do reaktora o stałej pojemności wprowadzono pewne ilości wodoru oraz azotu i pozostawiono mieszaninę do czasu ustalenia się stanu równowagi. Reaktor był izolowany termicznie – wymiana energii na sposób ciepła między reaktorem a otoczeniem była niemożliwa. Po ustaleniu się stanu równowagi temperatura w reaktorze wynosiła 240 °C.
Po 40 minutach od ustalenia się stanu równowagi do układu wprowadzono dodatkową ilość jednego z substratów ogrzanego do temperatury 240 °C (wprowadzenie reagenta do układu początkowo nie spowodowało zmiany temperatury). W kolejnych minutach zarejestrowano zmiany stężeń wszystkich reagentów – patrz wykres. Zaobserwowano także powolną zmianę temperatury w reaktorze.
10.1. (0–1)
Zidentyfikuj reagenty A, B i C. Wpisz w odpowiednie miejsca wzory: N2, H2 , NH3.
A:
B:
C:
10.2. (0–1)
Rozstrzygnij, czy temperatura w reaktorze między 40. a 80 . minutą malała, czy – rosła. Uzasadnij odpowiedź.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
10.3. (0–1)
W 80. minucie prowadzonego doświadczenia w układzie ustalił się stan równowagi dynamicznej, co oznacza, że szybkość reakcji tworzenia amoniaku jest taka sama jak szybkość reakcji do niej odwrotnej.
Rozstrzygnij, czy zastosowanie poniższych czynników poskutkuje zwiększeniem szybkości reakcji rozkładu amoniaku, biegnącej w opisanym układzie. Zaznacz TAK, jeśli dany czynnik spowoduje zwiększenie szybkości reakcji rozkładu, albo NIE – jeśli tego nie spowoduje.
| Ochłodzenie układu reakcyjnego. | TAK | NIE |
| Zwiększenie stężenia azotu. | TAK | NIE |
| Zmniejszenie objętości układu reakcyjnego. | TAK | NIE |
Rozwiązanie
10.1. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – poprawne zidentyfikowanie trzech reagentów.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
A: H2
B: N2
C: NH3
10.2. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – napisanie poprawnego rozstrzygnięcia i poprawnego uzasadnienia.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązanie
Rozstrzygnięcie: (temperatura) rosła
Uzasadnienie:
Wprowadzenie substratu skutkowało powstaniem dodatkowej porcji
amoniaku. Reakcja tworzenia amoniaku jest reakcją egzotermiczną, co
spowodowało wzrost temperatury w izolowanym układzie.
10.3. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – poprawne rozstrzygnięcie dla trzech wymienionych czynników
0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
1. NIE 2. NIE 3. TAK
