Zadanie 5, matura czerwiec 2024, chemia rozszerzona

Przykładowe rozwiązanie:

Wyznaczenie wykładników w równaniu kinetycznym v = k ⋅ c_{S₂O₈²⁻}^m ⋅ c_I⁻ⁿ.

Na podstawie doświadczeń 1. i 2.: $\frac{v_1}{v_2} = \frac{0{,}15^m}{0{,}22^m} = \frac{1{,}14}{1{,}70} \Rightarrow 0{,}68^m = 0{,}67 \Rightarrow m = 1$

Na podstawie doświadczeń 2. i 3.: $\frac{v_2}{v_3} = \frac{0{,}21^n}{0{,}12^n} = \frac{1{,}70}{0{,}98} \Rightarrow 1{,}75^n = 1{,}73 \Rightarrow n = 1$

Równanie kinetyczne: v = k ⋅ c_{S₂O₈²⁻} ⋅ c_I⁻

Stała szybkości reakcji (na przykładzie doświadczenia 1.): $k = \frac{1{,}14\ \mathrm{mol \cdot dm^{-3} \cdot s^{-1}}}{0{,}15\ \mathrm{mol \cdot dm^{-3}} \cdot 0{,}21\ \mathrm{mol \cdot dm^{-3}}} = 36{,}19\ \mathrm{dm^3 \cdot mol^{-1} \cdot s^{-1}}$ (dla doświadczeń 2. i 3. odpowiednio 36,80 oraz 37,12; średnia wartość k: 36,7 dm³ ⋅ mol⁻¹ ⋅ s⁻¹).

Szybkość reakcji w doświadczeniu 1. w chwili, gdy stężenie jonów S₂O₈²⁻ osiągnie 0,1 mol ⋅ dm⁻³: stężenie I⁻ po uwzględnieniu stosunku stechiometrycznego reagentów = 0,06 mol ⋅ dm⁻³, stąd v = 36,19 dm³ ⋅ mol⁻¹ ⋅ s⁻¹ ⋅ 0,1 mol ⋅ dm⁻³ ⋅ 0,06 mol ⋅ dm⁻³ = 0,22 mol ⋅ dm⁻³ ⋅ s⁻¹

Uwaga: Zdający może obliczyć stałą szybkości reakcji dla dowolnego doświadczenia lub wyliczyć trzy wartości i je uśrednić. Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.