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 mol ⋅ dm–3, a początkowe stężenie wodoru wynosiło 0,60 mol ⋅ dm–3. Następnie reaktor zamknięto i utrzymywano stałą temperaturę T. W reaktorze zaszła reakcja opisana poniższym równaniem.
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.
Odpowiedź i zasady oceniania (CKE)
Wymagania ogólne Wymagania szczegółowe I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie I. Atomy, cząsteczki i stechiometria informacji. Zdający: chemiczna. Zdający: 1) pozyskuje i przetwarza informacje 7) wykonuje obliczenia, z uwzględnieniem z różnorodnych źródeł. wydajności reakcji, dotyczące: liczby moli Zdający: chemicznych. IV. Kinetyka i statyka chemiczna.oraz mas substratów i produktów
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej
(stechiometria wzorów i równań
wiedzy do rozwiązywania problemów.
chemicznych), objętości gazów w warunkach normalnych, po zmieszaniu substratów
5) wykorzystuje wiedzę i dostępne
w stosunku stechiometrycznym
informacje do rozwiązywania problemów
i niestechiometrycznym;
chemicznych […];
8) stosuje do obliczeń równanie Clapeyrona.
7) wykonuje obliczenia dotyczące praw
Energetyka reakcji chemicznych. Zdający: 6) wykazuje się znajomością i rozumieniem pojęć: stan równowagi dynamicznej i stała równowagi; pisze wyrażenie na stałą równowagi danej reakcji; 7) oblicza wartość stałej równowagi reakcji odwracalnej; oblicza stężenia równowagowe albo stężenia początkowe reagentów.
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 dm6 ∙ mol–2ALBO
1 pkt – poprawne wyznaczenie wartości stężeń N2, H2, NH3 w stanie równowagi.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.
(pV = nRT i T = const, V = const, R = const ⟹ cp= const ⟹ p 0 = crpr⟹ cr = p0c0⋅pr⟹ p0pr= 0,75) c 0| Stężenie molowe, mol ∙ dm–3 | początkowe | zmiana | równowagowe |
|---|---|---|---|
| N2 | 0,2 | – x | 0,2 – x |
| H2 | 0,6 | –3x | 0,6 – 3x |
| NH3 | 0 | 2x | 2x |
| łączne | 0,8 | –2x | 0,8 – 2x |
Łączne stężenie gazów w stanie równowagi:
cr = 0,75c0 ⟹ cr = 0,75 ⋅ 0,8 = 0,6 i cr = 0,8 –2x ⟹ 0,8 –2x = 0,6
![x = 0,1 (mol ∙ dm–3) [NH3] = 0,2 (mol ∙ dm–3) [N2] = 0,1 (mol ∙ dm–3) [H2] = 0,3 (mol ∙ dm–3) 2 2 K = [N2][H2]3[NH3]⟹ K = 0,1⋅0,330,2= 14,8](https://chemiamaturalna.com/wp-content/uploads/2026/09/2025-maj-klucz-z13-fig3.png)
x = 0,1 (mol ∙ dm–3) [NH3] = 0,2 (mol ∙ dm–3) [N2] = 0,1 (mol ∙ dm–3) [H2] = 0,3 (mol ∙ dm–3) 2 2 K = [N2][H2]3[NH3]⟹ K = 0,1⋅0,330,2= 14,8Uwaga 1.: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń.
Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanejpoprawnej metody i poprawnych obliczeń.
Uwaga 2.: Zdający w obliczeniach nie może dokonać zmiany warunków prowadzenia
procesu.