Zacznij za darmoZacznij

Zadanie 5, zbiór cke 2023, chemia rozszerzona

4 pktobliczeniowetrudne (szac.)Zbiór CKE 2023

Zapisz zadanie

Darmowe konto pozwoli wrócić do niego później.

Zadanie

Polecenie

W zamkniętym reaktorze o stałej objętości (V = 1,00 dm3) znajduje się początkowa ilość gazowego substratu A równa nA₀ = 1,100 mol. Układ ogrzano do temperatury 550 °C, co zapoczątkowało reakcję rozkładu substratu A do gazowego produktu B. Układ termostatowano przez pewien czas, do ustalenia się równowagi dynamicznej pomiędzy reagentami A i B.

Na wykresie przedstawiono wyniki pomiaru stężeń reagentów A i B w trakcie trwania reakcji do momentu ustalenia się stanu równowagi dynamicznej w podanej temperaturze. Po trzydziestu minutach od momentu osiągnięcia stanu równowagi do reaktora wprowadzono dodatkowo 0,800 mol reagenta A.

wykres zależności stężeń $c$ (w $\text{mol}\cdot\text{dm}^{-3}$) od czasu $t$ (w min); krzywa $c_B$ rośnie od 0 do wartości równowagowej $1{,}80~\text{mol}\cdot\text{dm}^{-3}$, a krzywa $c_A$ maleje od $1{,}10$ do wartości równowagowej $0{,}20~\text{mol}\cdot\text{dm}^{-3}$; stan równowagi ustala się przed $t = 30$ minPowiększ
wykres zależności stężeń $c$ (w $\text{mol}\cdot\text{dm}^{-3}$) od czasu $t$ (w min); krzywa $c_B$ rośnie od 0 do wartości równowagowej $1{,}80~\text{mol}\cdot\text{dm}^{-3}$, a krzywa $c_A$ maleje od $1{,}10$ do wartości równowagowej $0{,}20~\text{mol}\cdot\text{dm}^{-3}$; stan równowagi ustala się przed $t = 30$ min

Uzupełnij wykres tak, aby przedstawiał zmiany stężeń reagentów A i B w czasie trwania reakcji, od momentu wprowadzenia do układu dodatkowej ilości reagenta A (t = 30 min) do momentu zakończenia eksperymentu (t = 60 min).

(Zadanie korzysta z materialu graficznego dostepnego w oryginalnym PDF CKE.)

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.

ŁatweŚrednieTrudne
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanieKlucz i punktacja

Odpowiedź z klucza CKE

Objętość układu reakcyjnego jest równa V = 1,00 dm3, dlatego stężenia reagentów są liczbowo równe liczbom moli. Z wykresu: z 1,10 mol substratu A pozostaje w stanie równowagi 0,20 mol, czyli rozkładowi uległo 0,90 mol A, a powstało 1,80 mol produktu B (dwa razy więcej). Równanie reakcji biegnącej w reaktorze: A(g) ⇌ 2 B(g)

Stężeniowa stała równowagi: Kc=[B]2[A]=1,8020,20=16,2K_c = \frac{[B]^2}{[A]} = \frac{1{,}80^2}{0{,}20} = 16{,}2

Dodatek 0,800 mol substratu A zaburzył stan równowagi. Zgodnie z regułą przekory układ będzie dążył do obniżenia stężenia reagenta A i ustali się nowy stan równowagi dynamicznej. Bilans (w molach, V = 1,00 dm3): początkowo A: 0,2 + 0,8 = 1,0, B: 1,8; zmiana: −x dla A i +2x dla B; w równowadze: 1,0 − x oraz 1,8 + 2x.

Kc=(1,8+2x)21,0−x=16,2K_c = \frac{(1{,}8 + 2x)^2}{1{,}0 - x} = 16{,}2, stąd 4x2 + 23,4x − 12,96 = 0; x1 = −6,36 (odrzucamy), x2 = 0,509.

Nowe stężenia równowagowe: [A]k = 1,0 − 0,509 = 0,491 ≈ 0,5 mol ⋅ dm−3, [B]k = 1,8 + 2 ⋅ 0,509 = 2,818 ≈ 2,8 mol ⋅ dm−3.

Uzupełnienie wykresu: w t = 30 min stężenie A skokowo wzrasta z 0,2 do 1,0 mol ⋅ dm−3, po czym maleje do około 0,5 mol ⋅ dm−3; stężenie B rośnie od 1,8 do około 2,8 mol ⋅ dm−3; oba stężenia stabilizują się na nowych wartościach równowagowych i pozostają stałe do t = 60 min.

Schemat punktowania

4 pkt

rozwiązanie zawierające poprawnie zastosowaną metodę prowadzącą do poprawnego uzupełnienia wykresu.

3 pkt

poprawne zapisanie równania reakcji biegnącej w układzie, poprawne obliczenie wartości stężeniowej stałej równowagi reakcji, obliczenie wartości stężeń reagentów po dodaniu kolejnej porcji.

ALBO - poprawne zapisanie równania reakcji biegnącej w układzie, poprawne obliczenie wartości stężeniowej stałej równowagi reakcji, obliczenie wartości stężeń reagentów po dodaniu kolejnej porcji, uzupełnienie wykresu, ale rozwiązanie zawiera błędy (arytmetyczne, wynik jest podany z błędną jednostką, wykres zawiera usterki).

2 pkt

poprawne zapisanie równania reakcji biegnącej w układzie, poprawne obliczenie wartości stężeniowej stałej równowagi reakcji i wyrażenie jej bez jednostki albo z jednostką mol ⋅ dm−3.

ALBO - poprawne zapisanie równania reakcji biegnącej w układzie, poprawne obliczenie wartości stężeniowej stałej równowagi reakcji, błędne obliczenie wartości stężeń reagentów po dodaniu kolejnej porcji.

1 pkt

poprawne zapisanie równania reakcji biegnącej w układzie.

ALBO - poprawne obliczenie wartości stężeniowej stałej równowagi reakcji, ale rozwiązanie zawiera błędy (arytmetyczne, wynik jest podany z błędną jednostką).

0 pkt

rozwiązanie całkowicie błędne albo brak rozwiązania.

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.