Chemia - Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 14.

Kategoria: Stan równowagi Typ: Oblicz

Dwa gazy A i B zmieszane w stosunku molowym n_A : n_B = 1 : 4 zajmują w warunkach normalnych objętość 1 dm³. Tę mieszaninę umieszczono w reaktorze o stałej pojemności 1 dm³ i w temperaturze T zainicjowano reakcję. W tej temperaturze ustalił się stan równowagi opisany równaniem:

A (g) + 2B (g) ⇄ 2C (g) ΔH < 0

W stanie równowagi stężenie substancji C było równe 0,004 mol · dm^–3.

Oblicz stężeniową stałą równowagi (K_c) opisanej reakcji w temperaturze T.

Rozwiązanie

Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody (w tym poprawne zapisanie wyrażenia na stałą równowagi danej przemiany), poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku.
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
liczba moli A i B w mieszaninie wyjściowej:

n_A = 15 · 122,4 = 0,0089 mol

n_B = 45 · 122,4 = 0,0357 mol

stężenia początkowe A i B:

A : c₀ = 0,00891 = 0,0089 mol·dm^–3

B : c₀ = 0,03571 = 0,0357 mol·dm^–3

w stanie równowagi:

[A] = 0,0089 − 12 ⋅ 0,004 = 0,0069 mol·dm^–3

[B] = 0,0357 − 0,004 = 0,0317 mol·dm^–3

[C] = 0,004 mol·dm^–3

podstawiając do wyrażenia na stałą równowagi K = [C]²[A] ⋅ [B]², uzyskujemy:

K = 0,004²0,0069 ⋅ 0,0317² = 2,31

K = 2,31