Zadanie 13, maj 2025: chemia rozszerzona

W celu wyznaczenia stężeniowej stałej równowagi syntezy amoniaku w temperaturze $T$ do reaktora o stałej pojemności wprowadzono azot i wodór. Początkowe stężenie azotu było równe $0{,}20\ \mathrm{mol \cdot dm^{-3}}$

Do zrobienia Dodaj do ulubionych Dodaj do zestawuZapis wymaga darmowego konta.

, a początkowe stężenie wodoru wynosiło

0{,}60\ \mathrm{mol \cdot dm^{-3}}

. Następnie reaktor zamknięto i utrzymywano stałą temperaturę

T

. W reaktorze zaszła reakcja opisana poniższym równaniem.

$\ce{N2 + 3H2 <=> 2NH3}$

Po pewnym czasie stwierdzono, że ciśnienie w reaktorze obniżyło się do 75% początkowej wartości i już się nie zmieniało.

Oblicz stężeniową stałą równowagi syntezy amoniaku w temperaturze $T$ .

Sprawdzane umiejętności

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie

Odpowiedź z klucza CKE

Z równania Clapeyrona ( $pV = nRT$ ) przy stałych $T$ , $V$ i $R$ wynika, że $\frac{p}{c} = \mathrm{const}$ , więc $\frac{c_r}{c_0} = \frac{p_r}{p_0} = 0{,}75$ .

Stężenia molowe, $\mathrm{mol \cdot dm^{-3}}$ (początkowe | zmiana | równowagowe):

$\ce{N2}$ | 0,2 | $-x$ | $0{,}2 - x$

$\ce{H2}$ | 0,6 | $-3x$ | $0{,}6 - 3x$

$\ce{NH3}$ | 0 | $+2x$ | $2x$

łączne | 0,8 | $-2x$ | $0{,}8 - 2x$

Łączne stężenie gazów w stanie równowagi: $c_r = 0{,}75 \cdot 0{,}8 = 0{,}6$ oraz $c_r = 0{,}8 - 2x$

$[\ce{NH3}] = 0{,}2\ \mathrm{mol \cdot dm^{-3}}$

$K = \frac{[\ce{NH3}]^2}{[\ce{N2}][\ce{H2}]^3} = \frac{0{,}2^2}{0{,}1 \cdot 0{,}3^3} = 14{,}8$

Schemat punktowania

2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku jako wielkości bezwymiarowej.

1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:

• popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego

LUB

• podanie wyniku z jednostką inną niż $\mathrm{dm^6 \cdot mol^{-2}}$

ALBO

1 pkt – poprawne wyznaczenie wartości stężeń $\ce{N2}$

Porównujesz swoje rozwiązanie z kluczem? Maturownik+ oceni je analizą AI, policzy punkty wg schematu i zapisze Twoje błędy w kompendium.

Rozwiązałeś to zadanie?

Policz na kartce jak na maturze, odsłoń klucz i porównaj. Potem odhacz, żeby wiedzieć, co masz już za sobą.

Zrobione

Odhaczanie zapisuje się na Twoim koncie, więc wymaga darmowego konta. Zajmuje chwilę i wracasz do tego samego zadania.

Jak Ci poszło?

Łatwe Średnie Trudne

Oznaczanie jest darmowe, zapisuje się na Twoim koncie. Załóż darmowe konto i wróć dokładnie tutaj.

, stąd

0{,}8 - 2x = 0{,}6

, czyli

x = 0{,}1\ \mathrm{mol \cdot dm^{-3}}

.

,

[\ce{N2}] = 0{,}1\ \mathrm{mol \cdot dm^{-3}}

,

[\ce{H2}] = 0{,}3\ \mathrm{mol \cdot dm^{-3}}

,

\ce{H2}

,

\ce{NH3}

w stanie równowagi.

0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.

Uwaga: zdający w obliczeniach nie może dokonać zmiany warunków prowadzenia procesu.