Zadania maturalne z chemii

Znalezionych zadań - 28

Strony

1

Matura Maj 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 4. (2 pkt)

Energetyka reakcji Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Gaz syntezowy, czyli mieszanina CO i H2, jest otrzymywany w przemyśle różnymi metodami. Niżej podano równania dwóch reakcji, w których powstaje taka mieszanina.

I
II
CH4 + CO2 → 2CO + 2H2
CH4 + H2O → CO + 3H2
ΔH<0
ΔH>0

Na poniższym wykresie przedstawiono zależność stopnia przemiany metanu od temperatury dla dwóch różnych wartości ciśnienia dla jednej z tych reakcji. Stopień przemiany metanu jest miarą wydajności reakcji – im większy stopień przemiany, tym większa wydajność reakcji.

Na podstawie: M. Pańczyk, T. Borowiecki, Otrzymywanie i zastosowanie gazu syntezowego, Lublin 2013.

4.1. (0–1)

Napisz numer reakcji (I albo II), do której odnosi się powyższy wykres stopnia przemiany metanu. Odpowiedź uzasadnij – uwzględnij efekt energetyczny reakcji.

Numer reakcji:
Uzasadnienie:

4.2. (0–1)

Uzupełnij zdanie o wpływie ciśnienia na stopień przemiany metanu – wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w nawiasie. Wyjaśnij przedstawioną na wykresie zależność stopnia przemiany metanu od ciśnienia.

W stałej temperaturze wzrost ciśnienia skutkuje (wzrostem / spadkiem) stopnia przemiany metanu.

Wyjaśnienie:

2

Matura Czerwiec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 5. (2 pkt)

Energetyka reakcji Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Ważnym etapem produkcji kwasu siarkowego(VI) jest katalityczne utlenianie tlenku siarki(IV) do tlenku siarki(VI) opisane równaniem:

2SO2(g) + O2(g) katalizator, 𝑇 2SO3(g)

W tabeli podane są wartości stałej równowagi tej reakcji w wybranych temperaturach.

Temperatura, ºC 450 500 600 700
Stała równowagi 0,35⋅105 0,52⋅104 0,22⋅103 0,23⋅102
Na podstawie: Z. Sarbak, Reakcje i procesy katalityczne, „LAB. Laboratoria. Aparatura. Badania”, nr 6, Katowice 2010.

Na poniższym wykresie przedstawiono zmiany stężenia molowego reagentów w trakcie opisanej reakcji prowadzonej w dwóch różnych temperaturach 𝑇1 i 𝑇2. Zmiana temperatury z 𝑇1 do 𝑇2 nastąpiła po ustaleniu się stanu równowagi w momencie zaznaczonym przerywaną linią i oznaczonym jako 𝑡𝐴.

5.1. (0–1)

Rozstrzygnij, czy w momencie 𝒕A nastąpiło podwyższenie, czy – obniżenie temperatury. Odpowiedź uzasadnij. W uzasadnieniu uwzględnij efekt energetyczny opisanej reakcji.

Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:

5.2. (0–1)

Na poniższych wykresach przedstawiono zmiany stężenia reagenta do ustalenia stanu równowagi. Na wykresie 1. powtórzono z poprzedniego wykresu (s. 4) krzywą ilustrującą zmianę stężenia molowego SO3 w temperaturze 𝑇1 – od momentu zapoczątkowania reakcji do momentu zmiany temperatury na 𝑇2. Obok przedstawiono wykresy 2. i 3. Osie na wykresach 1.–3. są wyskalowane tak samo.

Wybierz wykres (2. albo 3.), który może odpowiadać reakcji utleniania SO2 do SO3 w temperaturze 𝑻1 prowadzonej bez udziału katalizatora, i napisz jego numer. Wybór uzasadnij.

Numer wykresu:
Uzasadnienie:

3

Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 5. (1 pkt)

Energetyka reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

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.

Rozstrzygnij, czy reakcja pomiędzy tlenkiem węgla(IV) i węglem jest procesem egzoenergetycznym. Uzasadnij swoją odpowiedź.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

4

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 7. (1 pkt)

Energetyka reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

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.

Rozstrzygnij, czy reakcja tworzenia związku Z jest procesem endoenergetycznym. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

5

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 8. (1 pkt)

Energetyka reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Przeprowadzono doświadczenie, którego celem była obserwacja zmian energii wewnętrznej badanego układu w wyniku przemiany chemicznej. W procesie przeprowadzonym w warunkach izotermiczno-izobarycznych wprowadzono do cylindra gazowy tlen oraz sproszkowane żelazo i zamknięto ten cylinder ruchomym tłokiem. Schemat doświadczenia przedstawiono na poniższym rysunku.

W warunkach doświadczenia reakcja zachodziła z niewielką szybkością. Ścianki cylindra umożliwiały wymianę ciepła z otoczeniem.

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

W wyniku przebiegu opisanego procesu tlen się zużywa, a tłok przesuwa się (w dół / w górę), wykonując pracę nad układem. Przemianie żelaza w tlenek żelaza(III) towarzyszyło odprowadzenie ciepła do otoczenia, co oznacza, że ta reakcja jest procesem (endoenergetycznym / egzoenergetycznym).

6

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 9. (2 pkt)

Energetyka reakcji Oblicz
Zadanie anulowane przez CKE jako niezgodne z wymaganiami egzaminacyjnymi

Reakcja rozkładu azotanu(V) ołowiu(II) jest procesem endoenergetycznym i przebiega zgodnie z równaniem:

2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2↑ + O2

Wartości standardowych entalpii tworzenia związków biorących udział w opisanej reakcji podano w poniższej tabeli.

Pb(NO3)2 PbO NO2
standardowa entalpia tworzenia ΔH°, kJ ⋅ mol−1 −449,2 −218,6 34,2
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Oblicz, ile energii na sposób ciepła należy dostarczyć, aby całkowicie rozłożyć 3,31 g Pb(NO3)2.

Obliczenia:

7

Biomedica 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 10. (1 pkt)

Energetyka reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniżej przedstawiono zapis dwóch równań reakcji chemicznych:

2C (s) + H2 (g) → C2H2 (g)   ΔH°tw = 226 kJmol

C2H2 (g) + 52 O2 (g) → 2CO2 (g) + H2O (g)   ΔH°sp = −1283 kJmol

Oceń poprawność podanych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe lub F, jeśli zdanie jest fałszywe.

1. Reakcja tworzenia acetylenu jest reakcją endoenergetyczną. P F
2. Reakcja spalania acetylenu jest reakcją endoenergetyczną. P F
3. Jeśli zmniejszymy o połowę ilość substratów w reakcji egzoenergetycznej, to jej efekt energetyczny wyniesie -641,5 kJ. P F
4. Jeśli będziemy chcieli otrzymać 2 mole acetylenu, to efekt energetyczny takiej reakcji wyniesie 452 kJ. P F
To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa Biomedica
Kup pełny zbiór zadań
8

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 58. (2 pkt)

Energetyka reakcji Oblicz
Zadanie anulowane przez CKE jako niezgodne z wymaganiami egzaminacyjnymi

W pracującym ogniwie paliwowym zasilanym bezpośrednio metanolem na elektrodach biegną reakcje chemiczne:

reakcja 1:
O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e → 2H2O (c)
reakcja 2:
CH3OH (g) + H2O (c) → CO2 (g) + 6H+ (aq) + 6e

Oblicz efekt cieplny sumarycznego procesu przebiegającego w opisanym ogniwie paliwowym w przeliczeniu na 1 mol metanolu. Przyjmij, że w warunkach pracy ogniwa:

ΔHtw.(CH3OH (g)) = – 201,0 kJ∙mol–1,
ΔHtw.(H2O (c)) = – 285,8 kJ∙mol–1,
ΔHtw.(CO2 (g)) = – 393,5 kJ∙mol–1.

9

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 10. (1 pkt)

Energetyka reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Przemysłowa produkcja kwasu azotowego(V) jest procesem kilkuetapowym. Pierwszym etapem jest katalityczne utlenienie amoniaku tlenem z powietrza do tlenku azotu(II). W drugim etapie otrzymany tlenek azotu(II) utlenia się do tlenku azotu(IV). Ta reakcja przebiega zgodnie z poniższym równaniem:

2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)

Powstały tlenek azotu(IV) jest następnie wprowadzany do wody, w wyniku czego powstaje roztwór kwasu azotowego(V) o stężeniu w zakresie 50%–60% (w procentach masowych).

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

Na poniższym wykresie przedstawiono zależność równowagowego stopnia przemiany NO w NO2 od temperatury dla dwóch różnych wartości ciśnienia p1 i p2. Wydajność tworzenia NO2 jest tym większa, im większa jest wartość równowagowego stopnia przemiany.

 zależność równowagowego stopnia przemiany NO w NO2 od temperatury dla dwóch różnych wartości ciśnienia p1 i p2

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

Ciśnienie p1 jest (wyższe / niższe) od ciśnienia p2. Przemiana NO w NO2 to reakcja (endotermiczna / egzotermiczna), co oznacza, że wartość ΔH przemiany jest (dodatnia / ujemna).

10

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 3. (2 pkt)

Wiązania chemiczne - ogólne Energetyka reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W czasie pożarów lasów, wyładowań elektrycznych, podczas pracy urządzeń grzewczych lub silników spalinowych możliwa jest reakcja zachodząca między dwoma składnikami powietrza – azotem i tlenem. Te gazy łączą się z wytworzeniem tlenku azotu(II) zgodnie z równaniem:

N2 (g) + O2 (g) ⇄ 2NO (g)     ΔH° > 0

Powstały bezbarwny i bezwonny tlenek azotu(II) łatwo utlenia się do tlenku azotu(IV) NO2 , który jest brunatnym gazem o ostrym zapachu. Tlenek azotu(IV) dimeryzuje z utworzeniem tetratlenku diazotu N2O4 , który jest gazem bezbarwnym:

2NO2 (g) ⇄ N2O4 (g)     ΔH° < 0

Na podstawie: G.W. vanLoon, S.J. Duffy, Chemia środowiska, Warszawa 2007, oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997.

3.1. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno właściwe określenie spośród podanych w każdym nawiasie.

Reakcja syntezy tlenku azotu(II) jest reakcją (endotermiczną / egzotermiczną), o czym świadczy (dodatnia / ujemna) wartość ΔH°.
Reakcja dimeryzacji tlenku azotu(IV) ma tym większą wydajność, w im (niższej / wyższej) temperaturze zachodzi. Po ochłodzeniu zabarwienie zawartości zamkniętego naczynia, do którego wprowadzono świeżo otrzymany tlenek azotu(IV) NO2, (nie ulegnie zmianie / stanie się mniej intensywne / stanie się bardziej intensywne).

3.2. (0–1)

Oceń, czy cząsteczka tlenku azotu(IV) NO2 jest rodnikiem. Odpowiedź uzasadnij – uwzględnij elektronową strukturę tej cząsteczki.

Strony