Chemia - Test diagnostyczny (matura próbna) Grudzień 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 11.
Molową entalpię spalania butan-1-olu można wyznaczyć doświadczalnie. W tym celu szklany palnik napełnia się butan-1-olem, a następnie waży. Za pomocą tak przygotowanego palnika ogrzewa się kolbę zawierającą wodę o znanej masie. Proces spalania alkoholu prowadzi się przez pewien czas, przy czym stale kontroluje się za pomocą termometru temperaturę wody w kolbie. Na zakończenie doświadczenia palnik waży się powtórnie.
Przeprowadzono opisane doświadczenie i na podstawie zmiany temperatury wody określono, że w tym doświadczeniu woda pobrała 𝑄 = 50 400 J energii cieplnej pochodzącej ze spalania butan-1-olu.
W tabeli poniżej zestawiono dane z pomiaru masy palnika podczas doświadczenia.
| Masa palnika napełnionego butan-1-olem | 219,80 g |
| Masa palnika po zakończeniu doświadczenia | 218,32 g |
11.1. (0–1)
Napisz równanie reakcji spalania całkowitego butan-1-olu. Zastosuj wzory sumaryczne substratów i produktów.
11.2. (0–2)
Na podstawie efektu cieplnego reakcji (𝑄) można obliczyć entalpię reakcji (Δ𝐻).
Oblicz molową entalpię spalania butan-1-olu. Pomiń straty ciepła. Wynik zapisz w zaokrągleniu do liczb całkowitych oraz z jednostką kJ·mol‒1. Uwzględnij odpowiedni znak entalpii reakcji.
Rozwiązanie
11.1. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – poprawne napisanie w formie cząsteczkowej równania reakcji.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
C4H10O + 6O2 ⟶ 4CO2 + 5H2O
ALBO
C4H9OH + 6O2 ⟶ 4CO2 + 5H2O
11.2. (0–2)
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń prowadzących do wyznaczenia entalpii i zapisanie wyniku ze znakiem minus.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
LUB
• podanie wyniku bez jednostki
LUB
• podanie wyniku bez znaku minus
ALBO
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, obliczenie liczby moli spalonego butan-1-olu.
0 pkt – rozwiązanie niespełniające powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązanie
𝑀butanol = 74 g∙mol−1
𝑛 = 𝑚butanol𝑀butanol = 219,80 − 218,3274 = 0,0200 mol
Δ𝐻 = –𝑄 𝑛butanol = –50 400 0,020= – 2 520 000 J∙mol−1= –𝟐𝟓𝟐𝟎 𝐤𝐉 ∙ 𝐦𝐨𝐥−𝟏
