Zadanie 6, matura maj 2021, chemia rozszerzona

2 pktobliczeniowetrudne 17%Maj 2021

Darmowe konto pozwoli wrócić do niego później.

Zadanie

Wspólne informacje do wiązki zadań

W wysokiej temperaturze węgiel reaguje z tlenkiem węgla(IV) i ustala się równowaga chemiczna:

CO2(g) + C(s) ⇌ 2 CO(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.

wykres zawartości CO2 (lewa oś, % obj., od 0 u góry do 100 u dołu) i CO (prawa oś, % obj., od 100 u góry do 0 u dołu) w gazie pozostającym w równowadze z węglem w zależności od temperatury w zakresie 673–1273 KPowiększ
wykres zawartości CO2 (lewa oś, % obj., od 0 u góry do 100 u dołu) i CO (prawa oś, % obj., od 100 u góry do 0 u dołu) w gazie pozostającym w równowadze z węglem w zależności od temperatury w zakresie 673–1273 K

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

Polecenie

W mieszaninie gazów doskonałych sumaryczne stężenie molowe wyraża się wzorem:

c=pR⋅Tc = \frac{p}{R \cdot 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][COX2]=nCOnCOX2\frac{[\ce{CO}]}{[\ce{CO2}]} = \frac{n_{\ce{CO}}}{n_{\ce{CO2}}}

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[COX2]K = \frac{[\ce{CO}]^2}{[\ce{CO2}]}

Załóż, że CO i CO2 są gazami doskonałymi.

Korepetytor AI

Nie wiesz, jak ruszyć? Korepetytor zna to zadanie i poprowadzi Cię krok po kroku, bez gotowca.

Wypróbuj za darmo

3 rozmowy · bez karty · Zaloguj się

Sprawdź się

Odpowiedz i oceń, jak poszło. Klucz odsłoń dopiero, gdy masz swoją odpowiedź.

Zanim porównasz z kluczem

Jak poszło Ci z tym zadaniem?

Zaloguj się, żeby zapisać ocenę i wrócić do zadania później.

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanieKlucz i punktacja

Odpowiedź z klucza CKE

Z wykresu odczytano, że w temperaturze 873 K zawartość procentowa CO2 wynosi 80%, a CO 20%.

Rozwiązanie I:

c=pR⋅T=101383,1⋅873=0,014 mol⋅dm−3c = \frac{p}{R \cdot T} = \frac{1013}{83{,}1 \cdot 873} = 0{,}014 \ \mathrm{mol \cdot dm^{-3}}

[CO] = 0,2 ⋅ 0,014 = 0,0028 mol ⋅ dm−3, [CO2] = 0,8 ⋅ 0,014 = 0,0112 mol ⋅ dm−3

K=(0,0028)20,0112=6,96⋅10−4K = \frac{(0{,}0028)^2}{0{,}0112} = 6{,}96 \cdot 10^{-4} ALBO 7 ⋅ 10−4

Rozwiązanie II (przez objętość molową z równania Clapeyrona):

V=nRTp=1⋅83,1⋅8731013=71,615 dm3V = \frac{nRT}{p} = \frac{1 \cdot 83{,}1 \cdot 873}{1013} = 71{,}615 \ \mathrm{dm^3} dla n = 1 mol, stąd K=(0,2)20,8⋅71,615=6,98⋅10−4K = \frac{(0{,}2)^2}{0{,}8 \cdot 71{,}615} = 6{,}98 \cdot 10^{-4} ALBO 7 ⋅ 10−4

Rozwiązanie III (z proporcji stężeń [CO] : [CO2] = 1 : 4 i sumy 0,014): [CO] = 0,0028, [CO2] = 0,0112, K = 7 ⋅ 10−4

Schemat punktowania

2 pkt

zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku jako wielkości niemianowanej.

1 pkt

zastosowanie poprawnej metody, ale:

- popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego

LUB

- podanie wyniku z błędną jednostką.

0 pkt

zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.

Uwaga 1.: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.

Uwaga 2.: Podanie wartości stałej równowagi z jednostką wynikającą z podstawienia do wyrażenia na stałą równowagi K stężenia molowego reagentów - nie skutkuje utratą punktu.

Uwaga 3.: Rozwiązanie zadania, w którym zdający wykonuje obliczenia dla warunków innych niż określono w zadaniu, np. dla warunków normalnych, jest niepoprawne.

Umiejętności w zadaniu

Pliki cookies

Zapisujemy na Twoim urządzeniu to, bez czego serwis nie działa, np. zalogowanie. Plików analitycznych użyjemy tylko za Twoją zgodą. Szczegóły w polityce prywatności.