1. Strona główna
  2. Zadania maturalne z chemii

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

 

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, xn(A), to iloraz liczby moli tego składnika, nA, i sumy liczb moli wszystkich składników mieszaniny. Np. dla mieszaniny trójskładnikowej A. B. C:

Xn(A) = nAnA + nB + nC

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.

A.
B.
C.
D.

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] = nconco2

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)   ΔHor = 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 Kc = 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)   ΔHor = 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.

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)   ΔHor = 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.

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)   ΔHor = 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.

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.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 42. (1 pkt)

Stan równowagi Właściwości fizyczne cieczy i gazów Oblicz

Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:

N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)   Δ H = –92,4 kJ

Na położenie stanu równowagi tej reakcji wpływ mają temperatura i ciśnienie. W poniższej tabeli przedstawiono równowagowe zawartości amoniaku (w procentach objętościowych) w stechiometrycznej mieszaninie azotu i wodoru pod różnym ciśnieniem i w różnych temperaturach.

Temperatura, °C Ciśnienie, MPa
0,1 3 10 20 100
200 15,2 67,6 80,6 85,8 98,3
300 2,18 31,8 52,1 62,8 92,6
400 0,44 10,7 25,1 36,3 79,8
500 0,129 3,62 10,4 17,6 57,5
600 0,049 1,43 4,47 8,25 31,4
700 0,0223 0,66 2,14 4,11 12,9
900 0,000212 0,0044 0,13 0,44 0,87
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 649.

Zależność wiążąca wszystkie parametry określające stan gazowy materii, czyli podająca zależność pomiędzy ciśnieniem (p), objętością (V), temperaturą (T) oraz liczbą moli gazu (n) zwana jest równaniem stanu gazu doskonałego lub równaniem Clapeyrona. Równanie ma postać:

p · V = n · R · T

R oznacza uniwersalną stałą gazową. Wartość R odczytaną z zestawu Wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki można używać w równaniu Clapeyrona, jeżeli p wyrażone jest w paskalach, V w metrach sześciennych, n w molach i T w kelwinach.

Oblicz, ile moli amoniaku znajduje się w 2 m3 mieszaniny reakcyjnej w temperaturze 300°C i pod ciśnieniem 10 MPa (107 Pa) po ustaleniu stanu równowagi.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 41. (2 pkt)

Stan równowagi Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:

N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)   Δ H = –92,4 kJ

Na położenie stanu równowagi tej reakcji wpływ mają temperatura i ciśnienie. W poniższej tabeli przedstawiono równowagowe zawartości amoniaku (w procentach objętościowych) w stechiometrycznej mieszaninie azotu i wodoru pod różnym ciśnieniem i w różnych temperaturach.

Temperatura, °C Ciśnienie, MPa
0,1 3 10 20 100
200 15,2 67,6 80,6 85,8 98,3
300 2,18 31,8 52,1 62,8 92,6
400 0,44 10,7 25,1 36,3 79,8
500 0,129 3,62 10,4 17,6 57,5
600 0,049 1,43 4,47 8,25 31,4
700 0,0223 0,66 2,14 4,11 12,9
900 0,000212 0,0044 0,13 0,44 0,87

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 649.

a)Dokonaj analizy danych zawartych w tabeli i uzupełnij poniższe zdanie. Podkreśl właściwe określenie w każdym nawiasie.

Po ustaleniu się stanu równowagi ilość amoniaku w układzie jest tym większa, im (niższa/wyższa) jest temperatura oraz im (niższe/wyższe) jest ciśnienie.

b)Uzasadnij na podstawie reguły przekory Le Chateliera zmianę zawartości amoniaku w stechiometrycznej mieszaninie azotu i wodoru w zależności od ciśnienia i temperatury.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 6. (1 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:

N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g) Δ H = –92,4 kJ

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 648.

Początkowe stężenia substratów reakcji były równe cN2 = 2 mol · dm−3 , cH2 = 6 mol · dm−3 i przebiegała ona w reaktorze o objętości 1 dm3 w stałej temperaturze T.

Oblicz stężenia H2, N2 i NH3 po osiągnięciu stanu równowagi w temperaturze T, jeżeli ustalił się on po przereagowaniu 30% początkowej ilości wodoru.

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 9. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Reakcja tlenku węgla(II) z parą wodną przebiega zgodnie z równaniem:

CO (g) + H2O (g) ⇄ H2 (g) + CO2 (g)

W temperaturze 800 K stężeniowa stała równowagi tej reakcji jest równa 4,0.

Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.

W zamkniętym reaktorze o stałej pojemności zmieszano 1 mol tlenku węgla(II) z parą wodną w ilości trzykrotnie większej od ilości stechiometrycznej. Mieszaninę utrzymywano w temperaturze 800 K aż do osiągnięcia stanu równowagi dynamicznej przez układ.

Oblicz liczbę moli każdej substancji znajdującej się w reaktorze po ustaleniu się stanu równowagi opisanej reakcji.

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 6. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Stężeniowa stała równowagi reakcji

CO (g) + H2O (g) ⇄ CO2 (g) + H2 (g)

w temperaturze 1000 K jest równa 1.

Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2001.

W reaktorze o stałej pojemności znajdowało się 6 moli tlenku węgla(II).

Oblicz, ile moli wody (w postaci pary wodnej) należy wprowadzić do reaktora, aby po ustaleniu się równowagi w temperaturze 1000 K liczba moli wodoru była dwa razy większa od liczby moli tlenku węgla(II).

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 12. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Do zbiornika, z którego wypompowano powietrze, wprowadzono tlenek azotu(IV) o wzorze NO2 i po zamknięciu utrzymywano temperaturę 25°C do momentu osiągnięcia przez układ stanu równowagi opisanej poniższym równaniem:

2NO2 ⇄ N2O4
ΔH < 0

Zmiany stężenia obu reagentów przedstawiono na poniższym wykresie.

zmiany stężenia reagentów

Na podstawie: J. McMurry, R. Fay, Chemistry, Upper Saddle River 2001.

Oblicz stężeniową stałą równowagi opisanej reakcji w temperaturze 25 °C oraz uzupełnij zdanie – wybierz i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych w nawiasie.

Obliczenia:

Stężeniowa stała równowagi opisanej reakcji w temperaturze wyższej niż 25°C jest (mniejsza niż / większa niż / taka sama jak) stężeniowa stała równowagi tej reakcji w temperaturze 25°C.

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 4. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Stężeniowa stała równowagi reakcji

CO (g) + H2O (g) ⇄ CO2 (g) + H2 (g)

w temperaturze 1000 K jest równa 1.

Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2001.

W reaktorze o stałej pojemności znajdowało się 6 moli tlenku węgla(II).

Oblicz, ile moli wody (w postaci pary wodnej) należy wprowadzić do reaktora, aby po ustaleniu się równowagi w temperaturze 1000 K liczba moli wodoru była dwa razy większa od liczby moli tlenku węgla(II).

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 7. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

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.

Matura Czerwiec 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 19. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

W reaktorze o pojemności 1 dm3 umieszczono 2,00 mole substancji A oraz 6,00 moli substancji B i w temperaturze T przeprowadzono reakcję egzotermiczną, która przebiegła zgodnie z poniższym schematem.

A (g) + 2B (g) ⇄ 2C (g)

Po osiągnięciu stanu równowagi stwierdzono, że substancja A przereagowała w 78%.

Oblicz stężeniową stałą równowagi w temperaturze T prowadzenia procesu. Wynik zaokrąglij do drugiego miejsca po przecinku.

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 15. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

W zamkniętym reaktorze o stałej pojemności umieszczono n moli jodowodoru i utrzymywano stałą temperaturę. W reaktorze zachodziła reakcja rozkładu jodowodoru opisana równaniem:

2HI (g) ⇄ H2 (g) + I2 (g)

Po ustaleniu się stanu równowagi stwierdzono, że rozkładowi uległo 16,7% początkowej liczby moli jodowodoru.

Oblicz stężeniową stałą równowagi rozkładu jodowodoru w opisanych warunkach.

Strony