Chemia - Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 7.

Kategoria: Stan równowagi Stechiometryczny stosunek reagentów Typ: Oblicz

W temperaturze 800 K stężeniowa stała równowagi reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem

CO (g) + H₂O (g) ⇄ CO₂ (g) + H₂ (g)

jest równa 4.

Oblicz, ile moli wody (w postaci pary wodnej) należy wprowadzić do reaktora o pojemności 1 dm³, w którym znajduje się 30 moli tlenku węgla(II), aby otrzymać 10 moli wodoru w temperaturze 800 K. Reakcja pary wodnej i tlenku węgla(II) przebiega w zamkniętym reaktorze.

Obliczenia:

Odpowiedź:

Rozwiązanie

Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku w molach.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
lub
– podanie wyniku z błędną jednostką.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.

Przykładowe rozwiązanie
Stałą równowagi można wyrazić za pomocą liczby moli zamiast stężeń molowych, ponieważ reakcja przebiega w stałej objętości V = 1 dm³.

początkowe liczby moli:

n⁰_H₂O = x n⁰_CO = 30 moli n⁰_CO₂ = n⁰_H₂ = 0 moli

równowagowe liczby moli:

[H₂O] = x − 10 moli [CO] = 30 − 10 = 20 moli
[CO₂] = [H₂] = 10 moli

K = [CO₂] ⋅ [H₂] [CO] ⋅ [H₂O] = 10 ⋅ 10 20 ⋅ (x − 10) = 10020x − 200 ⇒ 4 = 10020x − 200 ⇒ x = 11,25 mola