Stan równowagi

Oto lista zadań maturalnych z danego działu chemii. Aby skorzystać z dodatkowych opcji lub wybrać zadania z pozostałych działów kliknij poniżej.

Przejdź do wyszukiwarki zadań

Zbiór zadań problemowych CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6. (4 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Cząsteczki kwasu etanowego mogą łączyć się wiązaniami wodorowymi i tworzyć dimer:

Ten dimer występuje w stanie gazowym oraz w roztworach kwasu etanowego w rozpuszczalnikach nietworzących z nim wiązań wodorowych.
Roztwór 60,0 g kwasu octowego (1,00 mol) w 100,0 g benzenu wykazuje temperaturę wrzenia wyższą o 20,1°C względem wrzenia czystego benzenu. Podwyższenie temperatury wrzenia rozpuszczalnika jest proporcjonalne do łącznej liczby drobin substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku. Tę zależność opisuje poniższy wzór:

Δ𝑡 = 𝐾_b ∙ 𝑛𝑚_r

gdzie Δ𝑡 to różnica temperatury wrzenia roztworu i czystego rozpuszczalnika (wyrażona w °C), 𝑛 – sumaryczna liczba drobin w roztworze (wyrażona w molach), 𝑚_r – masa rozpuszczalnika (wyrażona w kilogramach), a 𝐾_b – stała ebulioskopowa, której wartość dla benzenu wynosi 2,51°C ∙ kg ∙ mol^–1.

Oblicz stężeniową stałą równowagi reakcji:

2CH₃COOH ⇄ (CH₃COOH)₂

w temperaturze T. W obliczeniach pomiń autodysocjację kwasu octowego i przyjmij, że otrzymany roztwór CH₃COOH w benzenie miał gęstość równą 0,96 g ∙ cm^–3.

Zbiór zadań problemowych CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5. (4 pkt)

Stan równowagi Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

W zamkniętym reaktorze w stałej objętości (V = 1,00 dm³) znajduje się początkowa ilość gazowego substratu A równa 𝑛^o_A =1,100 mol. Układ ogrzano do temperatury 550°C, co zapoczątkowało reakcję rozkładu substratu A do gazowego produktu B. Układ termostatowano przez pewien czas, do ustalenia się równowagi dynamicznej pomiędzy reagentami A i B.

Na wykresie przedstawiono wyniki pomiaru stężeń reagentów A i B w trakcie trwania reakcji do momentu ustalenia się stanu równowagi dynamicznej w podanej temperaturze.

Po trzydziestu minutach od momentu osiągnięcia stanu równowagi do reaktora wprowadzono dodatkowo 0,800 mol reagenta A.

Uzupełnij wykres tak, aby przedstawiał zmiany stężeń reagentów A i B w czasie trwania reakcji, od momentu wprowadzenia do układu dodatkowej ilości reagenta A (𝒕 = 𝟑𝟎 𝐦𝐢𝐧) do momentu zakończenia eksperymentu (𝒕 = 𝟔𝟎 𝐦𝐢𝐧).

Obliczenia:

Test diagnostyczny CKE Grudzień 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 15. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

W wysokiej temperaturze tlenki żelaza można zredukować wodorem do metalicznego żelaza. Redukcja tlenku Fe₃O₄ przebiega zgodnie z równaniem:

Fe₃O₄(s) + 4H₂(g) ⇄ 3Fe(s) + 4H₂O(g)

Z reaktora o pojemności 8,0 dm³, zawierającego 420 g tlenku Fe₃O₄, odpompowano powietrze i wprowadzono 6,0 g wodoru. Zawartość reaktora ogrzano do temperatury 𝑇, w której stała równowagi powyższej reakcji wynosi 0,20.

Oblicz stężenie pary wodnej w reaktorze po ustaleniu się stanu równowagi oraz masę otrzymanego żelaza.

Stężenie pary wodnej:

Masa żelaza:

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 10. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

W temperaturze 1000 K przeprowadzono reakcję opisaną równaniem:

CO(g) + H₂O(g) ⇄ CO₂ (g) + H₂ (g)

Mieszaninę zawierającą 2,00 mole tlenku węgla(II) i 8,00 moli pary wodnej umieszczono w reaktorze o stałej pojemności równej 1 dm³ i zainicjowano reakcję, przy czym utrzymywano temperaturę 1000 K. Po ustaleniu się równowagi stwierdzono, że powstało 1,68 mola tlenku węgla(IV).

Oblicz stężeniową stałą równowagi opisanej reakcji w temperaturze 1000 K.

Arkusz pokazowy CKE Marzec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 14. (4 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Do reaktora wprowadzono próbkę N₂O₄ o masie równej 4,14 g. W reaktorze utrzymywano stałe ciśnienie równe 1000 hPa i stałą temperaturę 298 K, natomiast zmianie mogła ulegać pojemność. W warunkach prowadzenia eksperymentu ustaliła się równowaga chemiczna opisana równaniem:

N₂O₄ ⇄ 2NO₂

Objętość mieszaniny obu tlenków, po ustaleniu się stanu równowagi, była równa 1,32 dm³.

Oblicz stężeniową stałą równowagi K_c przemiany w opisanych warunkach. Stała gazowa R = 83,14 hPa · dm³ · mol^–1 · K^–1. Przyjmij, że NO₂ i N₂O₄ są gazami doskonałymi.

Matura Czerwiec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 26. (1 pkt)

Stan równowagi Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Do mieszaniny kwasu octowego i etanolu dodano stężony kwas siarkowy(VI) i całość ogrzano. Zaszła reakcja opisana poniższym równaniem.

CH₃COOH + C₂H₅OH ^H₂SO₄ CH₃COOC₂H₅ + H₂O

Na wykresie została przedstawiona zależność liczby moli etanolu i octanu etylu w mieszaninie reakcyjnej w funkcji czasu.

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

W chwili 𝑡₁ w układzie (nie ustalił / ustalił) się stan równowagi chemicznej. W chwili 𝑡₂ w mieszaninie reakcyjnej (zachodzą reakcje estryfikacji i hydrolizy estru / nie zachodzi żadna reakcja). Aby w chwili 𝑡₃ zaczęła w mieszaninie rosnąć liczba moli etanolu, należy do mieszaniny dodać (kwas octowy / wodę).

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 22. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Jon kompleksowy składa się z atomu centralnego i ligandów. Funkcję atomu centralnego spełniają najczęściej kationy metali. Ligandami są drobiny chemiczne, które łączą się z atomem (jonem) centralnym wiązaniem koordynacyjnym za pomocą wolnej pary elektronowej atomu donorowego wchodzącego w skład ligandu. Ligandami mogą być cząsteczki obojętne, np. H₂O, NH₃, lub aniony, np. Cl⁻, OH⁻.

Powstawanie kompleksu jonu metalu M z ligandami L można opisać sumarycznym równaniem:

M + nL ⇄ ML_n

Indeks n oznacza liczbę ligandów, z którymi łączy się jon metalu.

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001 oraz M. Cieślak-Golonka, J. Starosta, M. Wasielewski, Wstęp do chemii koordynacyjnej, Warszawa 2010.

Jony etylenodiaminotetraoctanowe (EDTA) są jednym z najpopularniejszych czynników kompleksujących. Te jony – umownie oznaczone wzorem Y^4– – tworzą kompleks z jonami magnezu zgodnie z równaniem:

Mg²⁺ + Y^4– ⇄ MgY²⁻

Równowagę reakcji kompleksowania opisuje stała trwałości tego kompleksu β, która wyraża się równaniem:

β = [MgY^2–][Mg²⁺] ∙ [Y^4–]

W temperaturze 25ºC stała trwałości tej reakcji jest równa 5 ∙ 10⁸.

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001.

Zmieszano wodny roztwór zawierający jony magnezu Mg²⁺ z wodnym roztworem ligandu Otrzymano 1 dm³ roztworu, w którym po ustaleniu się stanu równowagi w temperaturze 25ºC stężenie jonów MgY^2– było równe 1,00∙10^–1 mol∙dm^–3, a stężenie jonów Y^4– wyniosło 0,05∙10^–1 mol∙dm^–3.

Oblicz stężenie jonów Mg²⁺ w otrzymanym roztworze (w temperaturze 25ºC) i rozstrzygnij, czy prawdziwe jest twierdzenie, że praktycznie wszystkie jony Mg²⁺ użyte do sporządzenia roztworu występują w postaci kompleksu MgY^2–.

Rozstrzygnięcie:

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 5. (1 pkt)

Stan równowagi Podaj/wymień

W pewnych warunkach ciśnienia i temperatury w trzech reaktorach (I, II i III) ustalił się stan równowagi reakcji zilustrowanych równaniami:

I      H₂ (g) + Cl₂ (g) ⇄ 2HCl (g)      ΔH° = – 184,6 kJ
II     H₂ (g) + I₂ (g) ⇄ 2HI (g)          ΔH° = 53,0 kJ
III    N₂ (g) + 3H₂ (g) ⇄ 2NH₃ (g)    ΔH° = – 92,0 kJ

Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2004.

Napisz numer reaktora, w którym pod wpływem wzrostu ciśnienia (T = const) wzrosło stężenie równowagowe odpowiedniego wodorku, oraz numer reaktora, w którym pod wpływem wzrostu temperatury (p = const) wzrosło stężenie równowagowe odpowiedniego wodorku.

Wzrost ciśnienia skutkuje wzrostem stężenia równowagowego wodorku w reaktorze .
Wzrost temperatury skutkuje wzrostem stężenia równowagowego wodorku w reaktorze .

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 10. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

W zamkniętym zbiorniku znajdowała się pewna ilość NO₂. W temperaturze 800 K gaz ulegał rozkładowi zgodnie z równaniem:

2NO₂ (g) ⇄ 2NO (g) + O₂ (g) ∆H > 0

Po ustaleniu się stanu równowagi w naczyniu znajdowało się 90 g tlenku azotu(II). Wydajność rozkładu NO₂ wyniosła 60%.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2008.

Określ:

stosunek molowy tlenków azotu w zbiorniku w stanie równowagi;
liczbę moli tlenu w zbiorniku w stanie równowagi;
masę tlenku azotu(IV) wprowadzonego do zbiornika przed zainicjowaniem reakcji – w gramach.

Stosunek molowy n_NO₂ : n_NO = :

Liczba moli tlenu n_O₂ = mol

Masa tlenku azotu(IV) przed zainicjowaniem reakcji m_NO₂ = g

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 8. (1 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Do reaktora, w którym znajdowała się stała substancja X, wprowadzono pod ciśnieniem atmosferycznym gazową substancję Y i zapoczątkowano reakcję chemiczną, w wyniku której powstawał gaz Z. Po 10 minutach, w temperaturze T₁, ustaliła się równowaga opisana równaniem:

X (s) + Y (g) ⇄ Z (g)

Na wykresie przedstawiono wyniki pomiaru liczby moli gazowych reagentów w trakcie trwania procesu oraz po ustaleniu się stanu równowagi w temperaturze T₁. W piętnastej minucie eksperymentu zmieniono w układzie temperaturę na T₂ wyższą od T₁, czego konsekwencją było ustalenie się nowego stanu równowagi po dwudziestu minutach eksperymentu, co także zilustrowano na poniższym wykresie.

Napisz wyrażenie na stężeniową stałą równowagi reakcji tworzenia związku Z i oszacuj jej wartość w temperaturze T₁. Uwzględnij fakt, że w wyrażeniu na stałą równowagi tej reakcji pomija się stężenie substancji stałej.

Wyrażenie na stałą równowagi:

Oszacowana wartość stałej równowagi:

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 17. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Jod bardzo słabo rozpuszcza się w wodzie i jego nasycony roztwór, nazywany wodą jodową, w temperaturze 25°C ma stężenie ok. 1,3·10^‒3 mol·dm^‒3. Dużo lepiej jod rozpuszcza się (roztwarza) w roztworze zawierającym jony jodkowe, gdyż przebiega tam reakcja opisana równaniem:

I₂ + I^‒ ⇄ I^–₃

Stężeniowa stała tej równowagi w temperaturze 25°C jest równa 700.
W niektórych schorzeniach tarczycy stosuje się tzw. płyn Lugola, który można przyrządzić, jeśli wymiesza się 1 g jodu i 2 g jodku potasu z 97 g wody.

Oblicz równowagowe stężenie jonów jodkowych (I^‒) w płynie Lugola w temperaturze 25°C. Przyjmij, że gęstość tego roztworu w temperaturze pokojowej jest równa 1,05 g·cm^‒3.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 11. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Skład mieszaniny można wyrazić za pomocą ułamków molowych. Ułamek molowy składnika A, x_n(A), to iloraz liczby moli tego składnika, n_A, i sumy liczb moli wszystkich składników mieszaniny. Np. dla mieszaniny trójskładnikowej A. B. C:

X_n(A) = n_An_A + n_B + n_C

W pewnych warunkach ciśnienia i temperatury sporządzono mieszaninę dwóch gazowych substancji: wodoru i jodu, w zamkniętym reaktorze o objętości V = 20,0 dm³.

Po zainicjowaniu procesu opisanego równaniem:

H₂ (g) + I₂ (g) mieszaninę ⇄ 2HI (g) ∆H = 26,5 kJmol HI (g)

uzyskano w stanie równowagi mieszaninę o składzie m(I₂) = 381 g, n(HI) - 1,50 mol oraz pewną ilość wodoru. Sumaryczna liczba moli wszystkich składników uzyskanej mieszaniny równowagowej wynosiła 6,00 moli.

Oblicz wartość stężeniowej stałej równowagi reakcji syntezy jodowodoru w warunkach temperatury i ciśnienia, w których wykonano pomiar, oraz oblicz skład początkowej mieszaniny substratów reakcji w ułamkach molowych.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 10. (1 pkt)

Stan równowagi Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Do reaktora o stałej pojemności, z którego usunięto powietrze, wprowadzono próbkę gazowego związku A i zainicjowano reakcję. W zamkniętym reaktorze ustaliła się równowaga opisana równaniem:

A (g) ⇄ 2B (g)

Mierzono stężenie związku A w czasie trwania reakcji. Tę zależność przedstawiono na poniższym wykresie:

Z poniższych wykresów wybierz ten, który jest ilustracją zależność stężenia związku B od czasu trwania reakcji. Zaznacz wykres A, B, C albo D i uzasadnij swój wybór.

Uzasadnienie:

Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 6. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

W wysokiej temperaturze węgiel reaguje z tlenkiem węgla(IV) i ustala się równowaga chemiczna:

CO₂ (g) + C (s) ⇄ 2CO (g)

Objętościową zawartość procentową CO i CO₂ w gazie pozostającym w równowadze z węglem w zależności od temperatury (pod ciśnieniem atmosferycznym 1013 hPa) przedstawiono na poniższym wykresie.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.

W mieszaninie gazów doskonałych sumaryczne stężenie molowe wyraża się wzorem:

c = pR ∙ T

gdzie:
p – ciśnienie w hPa
T – temperatura w K
R – stała gazowa równa 83,1 hPa∙dm³ ∙K^–1∙mol^–1.

Ponadto

c = CO + CO₂

oraz

[CO][CO₂] = n_con_co₂

Oblicz wartość stężeniowej stałej równowagi opisanej przemiany w temperaturze 873 K i pod ciśnieniem 1013 hPa. Wyrażenie na stężeniową stałą równowagi tej reakcji przyjmuje postać:

K = [CO]²[CO₂]

Załóż, że CO i CO₂ są gazami doskonałymi.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 51. (1 pkt)

Stan równowagi Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Stężeniowa stała równowagi reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem:

H₂ (g) + CO₂ (g) ⇄ CO (g) + H₂O (g) ΔH^o_r = 41,17 kJ ⋅ mol^-1

w temperaturze 800 K wynosi 0,24.
Do zamkniętego reaktora o stałej objętości wprowadzono 2 mole CO₂ i 2 mole H₂. W reaktorze, w którym utrzymywano temperaturę 800 K, ustalił się stan równowagi opisanej reakcji.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997, s. 144.

Określ, czy w temperaturze 400 K stężeniowa stała równowagi opisanej reakcji jest większa, czy mniejsza od 0,24. Odpowiedź uzasadnij.

Matura Marzec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 34. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

W temperaturze 25°C do 1 mola kwasu etanowego dodano 1 mol etanolu i uzyskano mieszaninę o objętości V. Do otrzymanej mieszaniny dodano niewielką ilość stężonego kwasu siarkowego(VI). Przebiegła reakcja i w temperaturze 25°C ustalił się stan równowagi, co zilustrowano równaniem:

CH₃COOH + CH₃CH₂OH ^H⁺ CH₃COOCH₂CH₃ + H₂O

Stężeniowa stała równowagi tej reakcji w temperaturze 25°C jest równa K_c = 4.

Oblicz wydajność opisanej reakcji estryfikacji w temperaturze 25°C.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 49. (1 pkt)

Stan równowagi Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Stężeniowa stała równowagi reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem:

H₂ (g) + CO₂ (g) ⇄ CO (g) + H₂O (g) ΔH^o_r = 41,17 kJ ⋅ mol^-1

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997, s. 144.

Zaznacz wykres, który ilustruje zmiany liczby moli CO₂ w reaktorze od momentu zapoczątkowania reakcji do osiągnięcia przez układ stanu równowagi.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 47. (1 pkt)

Stan równowagi Podaj/wymień

Stężeniowa stała równowagi reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem:

H₂ (g) + CO₂ (g) ⇄ CO (g) + H₂O (g) ΔH^o_r = 41,17 kJ ⋅ mol^-1

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997, s. 144.

Napisz wyrażenie na stałą równowagi opisanej reakcji.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 48. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Stężeniowa stała równowagi reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem:

H₂ (g) + CO₂ (g) ⇄ CO (g) + H₂O (g) ΔH^o_r = 41,17 kJ ⋅ mol^-1

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997, s. 144.

Oblicz, jaki procent początkowej liczby cząsteczek CO₂ i H₂ uległ przekształceniu w CO i H₂O.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 46. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Reakcja tlenku węgla(IV) z wodorem w fazie gazowej przebiega zgodnie z równaniem:

H₂ (g) + CO₂ (g) ⇄ CO (g) + H₂O (g)

Do zamkniętego reaktora o objętości 2 dm³, w którym utrzymywano stałą temperaturę, wprowadzono 6 moli H₂ i 4 mole CO₂. Stan równowagi ustalił się, gdy powstało po 2 mole produktów.

Oblicz stężenia wodoru i tlenku węgla(IV) po ustaleniu się stanu równowagi oraz stężeniową stałą równowagi tej reakcji w temperaturze, która panowała w reaktorze.

Stan równowagi

Strony