Zadanie 4d

5 pktobliczenioweśrednie (szac.)Paper 2, maj 2022, TZ2

Wzorowane na: Chemistry HL Paper 2, May 2022, TZ2, pytanie 4(d). Treść, dane i kontekst są zmienione; sprawdzane umiejętności, format i punktacja jak w oryginale.

Darmowe konto pozwoli wrócić do niego później.

Informacja do zadań 4a-4d.

Nitrogen dioxide is a brown gas formed in vehicle engines. Its reactions illustrate how rates and equilibria are studied.

Polecenie

Consider the formation of gaseous nitrogen dioxide from liquid dinitrogen tetroxide.

N2O4(l) → 2 NO2(g) ΔH⊖ = +85.9 kJ mol−1

SubstanceS⊖ / J K−1 mol−1
N2O4(l)209.2
NO2(g)240.1

(i) Calculate the entropy change of the reaction, ΔS⊖, in J K−1 mol−1.

(ii) Predict, giving a reason, how the value of ΔS⊖ would be affected if N2O4(g) were used as the reactant instead of N2O4(l).

(iii) Calculate the Gibbs energy change, ΔG⊖, in kJ mol−1, for the reaction at 298 K. Use section 1 of the data booklet.

(iv) Calculate the equilibrium constant, K, for the reaction at 298 K. Use your answer to (iii) and sections 1 and 2 of the data booklet. If you could not answer (iii), use ΔG⊖ = 4.0 kJ mol−1; this is not the correct value.

Sprawdź rozwiązanieUkryj rozwiązanieKlucz i punktacja

Zanim porównasz z kluczem

Jak poszło Ci z tym zadaniem?

Wybierz ocenę: zapisze wynik i od razu oznaczy zadanie jako zrobione.

Zapis wymaga darmowego konta. Załóż konto

Odpowiedź z klucza

(i) «ΔS⊖ = 2 × 240.1 − 209.2 =» +271.0 «J K−1 mol−1» ✔

(ii) ΔS⊖ lower / less positive AND a gas has a higher entropy than a liquid

OR

ΔS⊖ lower / less positive AND the increase in the number of moles of gas is smaller (1 to 2 instead of 0 to 2) ✔

(iii) «ΔG⊖ = ΔH⊖ − TΔS⊖ = 85.9 − (298 × 0.2710) =» +5.1 «kJ mol−1» ✔

(iv) «ln⁡K=−ΔG⊖RT=−5.1×1038.31×298=\ln K = -\frac{\Delta G^\ominus}{RT} = -\frac{5.1 \times 10^3}{8.31 \times 298} =» −2.06 ✔

«K =» 0.13 ✔

Schemat punktowania

(i) [1]. (ii) [1] for the direction with a correct reason. (iii) [1]; the units of ΔS⊖ must be converted to kJ, accept 5.14. (iv) M1: ln K (−2.06 to −2.08); M2: K = 0.13. Award [2] for 0.13 with no working. Award [2] for 0.20 obtained from the fallback value 4.0 kJ mol−1. Award [1 max] if ΔG⊖ is used in kJ mol−1 together with R in J K−1 mol−1 (giving K ≈ 1.00), or if the sign of ln K is wrong.

Umiejętności w zadaniu