1. Strona główna
  2. Zadania maturalne z chemii
  3. Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)

Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 44.

Kategoria: Stechiometryczny stosunek reagentów Szybkość reakcji Typ: Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Oblicz

Przeprowadzono dwa doświadczenia A i B zilustrowane poniższymi rysunkami. W każdej probówce znajdowały się kawałki blaszki cynkowej o masie 1 g i jednakowym stopniu rozdrobnienia.

a)Podaj numer probówki, w której w doświadczeniu A i w doświadczeniu B szybkość reakcji była większa. Uzasadnij swój wybór.

Reakcja kwasu octowego z cynkiem przebiega zgodnie z równaniem:

Zn + 2CH3COOH → (CH3COO)2Zn + H2

b)Wykonując obliczenia, sprawdź, czy 10 cm3 roztworu CH3COOH o stężeniu molowym równym 0,1 mol · dm−3 wystarczy do roztworzenia 1 g cynku.

Rozwiązanie

a)
(0-1)
Doświadczenie A: probówka II.
Doświadczenie B: probówka II.
Uzasadnienie: szybkość reakcji zależy od stężenia reagentów i od mocy kwasu. Wraz ze wzrostem stężenia reagentów i mocą kwasu szybkość reakcji rośnie.

b)
(0-1)
Przykład poprawnej odpowiedzi
Dane:
Vkw. = 10 cm3 = 0,010 dm3
Ckw. = 0,1 mol · dm−3
mZn = 1 g
MZn = 65 g · mol−1
Szukane:
nkw.
nZn

Rozwiązanie:
Obliczenie liczby moli kwasu w 10 cm3 roztworu:
nkwasu = 0,010 dm3 · 0,1 mol · dm−3 = 0,001 mola
Obliczenie liczby moli cynku:

nZn = mZnMZn = 1 g65 g ⋅ mol−1 = 0,015 mola

Obliczenie liczby moli cynku x, który roztworzy się w 0,001 mola kwasu – na podstawie równania reakcji:

1 mol Zn
x
⸺
⸺
2 mole kwasu
0,001 mola kwasu

⇒ x = 0,0005 mola
⇒ x < nZn, ponieważ 0,0005 mola < 0,015 mola

Odpowiedź: 10 cm3 roztworu kwasu octowego o stężeniu molowym równym cm = 0,1 mol · dm−3 nie wystarczy do roztworzenia 1 g cynku.

Wskazówki

a)
Szybkość reakcji to zmiana stężenia reagentów w jednostce czasu: reakcja biegnie tym szybciej, im więcej w danej jednostce czasu substratów przereaguje i powstanie produktów. Na szybkość reakcji wpływa stężenie substratów, w opisanym doświadczeniu stężenie jonów H+, ponieważ cynk użyty we wszystkich doświadczeniach miał jednakowy stopień rozdrobnienia. Im większe stężenie jonów H+, tym reakcja zachodzi szybciej. W doświadczeniu A do obu probówek wprowadzono ten sam kwas (solny), ale do probówki II dodano ten kwas o większym stężeniu, dlatego w tej probówce reakcja zaszła z większą szybkością.

W doświadczeniu B roztwory kwasów mają jednakowe stężenia, ale do probówki I wprowadzono słaby kwas octowy, a do probówki II – mocny kwas solny. Wynika z tego, że stężenie jonów H+ w roztworze kwasu octowego było mniejsze niż w kwasie solnym o takim samym stężeniu molowym. Szybciej zachodziła więc reakcja w probówce II.

b)
Rozwiązując tę część zadania, należy sprawdzić, czy podane ilości substratów są w stosunku stechiometrycznym. W tym celu należy obliczyć liczbę moli kwasu octowego, wykorzystując dane stężenie roztworu kwasu i jego objętość. Mając masę cynku, należy obliczyć liczbę moli cynku (wartość masy molowej cynku odczytujemy z układu okresowego zamieszczonego w zestawie Wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki). Z zapisu równania reakcji wynika, że do roztworzenia 1 mola cynku potrzebne są 2 mole kwasu octowego. Obliczone liczby moli substancji reagujących ze sobą trzeba porównać i na tej podstawie udzielić odpowiedzi. Widzimy, że liczba moli kwasu równa 0,001 mola nie wystarczy do roztworzenia 0,015 mola cynku.