Chemia - Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 7.
Synteza jodowodoru przebiega zgodnie z równaniem:
H2 (g) + I2 (g) ⇄ 2HI(g)
Równanie kinetyczne tej syntezy jest następujące: ν = k ⋅ cH2 ⋅ cI2 , gdzie cH2 i cI2 oznaczają stężenie substratów. W temperaturze 400ºC stała szybkości tej reakcji k=2,42⋅10−2 mol−1 ⋅ dm3 ⋅ s−1.
W temperaturze 400ºC do reaktora o stałej pojemności równej 2 dm3 wprowadzono mieszaninę dwóch moli gazowego wodoru i jednego mola gazowego jodu. Po zamknięciu reaktora zainicjowano reakcję, przy czym utrzymywano stałą temperaturę 400ºC.
Oblicz szybkość syntezy jodowodoru w momencie, gdy reakcji uległa połowa początkowej ilości jodu.
Rozwiązanie
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku
z poprawną jednostką.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego.
LUB
– podanie wyniku z błędną jednostką.
0 p. – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Uwaga: należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń.
Przykładowe rozwiązanie
Początkowo 𝑛I2 = 1 mol, a w badanym momencie reakcji uległo Δ𝑛I2 = 12mol ⇒
pozostało 𝑛I2 = 12mol, a wodoru przereagowało Δ𝑛H2 = Δ𝑛I2 = 12mol ⇒
wodoru pozostało 𝑛H2 = 2 mol − 12mol = 112mol ⇒
cI2 = 12mol2 dm3 = 0,25 mol ∙ dm−3
i
cH2 = 32mol2 dm3 = 0,75 mol ∙ dm−3 ⇒
ν = k ⋅ cH2 ⋅ cI2 = 2,24 2,42 ∙ 10−2 mol−1 ∙ dm3 ∙ s−1 ∙ 0,25 mol ∙ dm−3 ∙ 0,75 mol ∙ dm−3
ν = 4,5 ∙ 10−3 mol ∙ dm−3 ∙ s−1
Uwagi od BiologHelp:
Poprawiono błędną wartość stałej szybkości reakcji występującą w oryginalnym kluczu od CKE.
