Zadanie 9. – matura z chemii, czerwiec 2024 (PR)

Informacja do zadań 8.–9.

Reakcja tlenku węgla(IV) z wodorem przebiega zgodnie z równaniem:

CO₂ (g) + H₂ (g) ⇄ CO (g) + H₂O (g)

W tabeli przedstawiono wartości stężeniowej stałej równowagi K_c tej reakcji w wybranych temperaturach.

Temperatura, K	400	600	800	1000
Stała równowagi	6,47 ∙ 10^–4	3,54 ∙ 10^–2	2,37 ∙ 10^–1	6,97 ∙ 10^–1

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Do reaktora o stałej pojemności wprowadzono 10 moli tlenku węgla(IV) i 5,0 moli wodoru. Reaktor zamknięto i w temperaturze 800 K zainicjowano reakcję. Po pewnym czasie układ osiągnął stan równowagi.

Oblicz stosunek molowy tlenku węgla(IV) do wodoru w reaktorze po ustaleniu się stanu równowagi w temperaturze 800 K.

Odpowiedź i zasady oceniania (CKE)

Zasady oceniania

2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie poprawnego wyniku.

1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego. ALBO

– poprawne obliczenie wartości liczby moli CO₂ i H₂ w stanie równowagi.

0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.

Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń.

Rozwiązanie

n_CO2 = 10 mol i n_H2 = 5 mol W temperaturze 800 K stała równowagi K_c = 0,237 V = const ⟹ stosunki molowe są równe stosunkom stężenia molowego.

Substancja	Początkowa liczba moli	Zmiana liczby moli	Równowagowa liczba moli
CO₂	10	–x	10–x
H₂	5	–x	5–x
CO	0	+x	x
H₂O	0	+x	x

[CO][H2O] x2 Kc = = = 0,237 ⟹ [CO2][H2] (10–x)(5–x) nCO2r = 10 – 2,248 = 7,752 mol nHr 2= 5 – 2,248 = 2,752 mol ⟹ stosunek liczby moli nCO2: nH2= 2,7527,752= 2,8 ALBO 31:11 ALBO 14:5

x = 2,248 mol ⟹ liczba moli w stanie równowagi:

Tak samo liczy się to w moim kursie: równowaga chemiczna