Chemia - Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 7.
W reaktorze o stałej pojemności znajdowały się tlenek węgla(II) i para wodna zmieszane w stosunku masowym 1 : 1, a sumaryczna liczba moli tych reagentów była równa 20. Stężeniowa stała równowagi reakcji
CO (g) + H2O (g) ⇄ CO2 (g) + H2 (g)
w warunkach prowadzenia procesu wynosi 1.
Oblicz, ile moli wodoru znajdowało się w reaktorze po osiągnięciu stanu równowagi przez układ.
Rozwiązanie
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie liczby
moli wodoru.
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.
Uwagi:
- Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku końcowego od przyjętych zaokrągleń wyników pośrednich. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.
- Za rozwiązanie, w którym zdający nie przedstawi toku rozumowania prowadzącego do obliczenia początkowej liczby moli CO i H2O, należy przyznać 0 pkt.
Poprawne rozwiązanie
Kc = [CO2] ⋅ [H2] [CO] ⋅ [H2O]
początkowa liczba moli
mH2O : mCO = 1 : 1, stąd nH2O · MH2O = nCO · MCO
nH2O : nCO = 28 : 18
nH2O + nCO = 20 moli
nH2O = 12,2 mola
nCO = 7,8 mola
| liczba moli | początkowa | reakcja | równowaga |
|---|---|---|---|
| CO | 7,8 | –x | 7,8 – x |
| H2O | 12,2 | –x | 12,2 – x |
| H2 | 0 | x | x |
| CO2 | 0 | x | x |
Ponieważ V = const, działania na stężeniach są równoznaczne z działaniami na molach.
Kc = 1, stąd
[CO2][H2] = [CO][H2O]
x2 = (7,8 – x) (12,2 – x)
x2 = 7,8 · 12,2 – 7,8x – 12,2x + x2
x = n = 4,76 (mola) ≈ 4,8 (mola)
