Chemia · 2022
Poziom rozszerzony · Formuła 2015
Ważnym etapem produkcji kwasu siarkowego(VI) jest katalityczne utlenianie tlenku siarki(IV) do tlenku siarki(VI) opisane równaniem: katalizator, 𝑇 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) W tabeli podane są wartości stałej równowagi tej reakcji w wybranych temperaturach.
| Temperatura, ºC | 450 | 500 | 600 | 700 |
|---|---|---|---|---|
| Stała równowagi | 0,35⋅105 | 0,52⋅104 | 0,22⋅103 | 0,23⋅102 |
Rozstrzygnij, czy w momencie 𝒕A nastąpiło podwyższenie, czy – obniżenie temperatury. Odpowiedź uzasadnij. W uzasadnieniu uwzględnij efekt energetyczny opisanej reakcji.
Na poniższych wykresach przedstawiono zmiany stężenia reagenta do ustalenia stanu równowagi. Na wykresie 1. powtórzono z poprzedniego wykresu (s. 4) krzywą ilustrującą zmianę stężenia molowego SO3 w temperaturze 𝑇1 – od momentu zapoczątkowania reakcji do momentu zmiany temperatury na 𝑇2. Obok przedstawiono wykresy 2. i 3. Osie na wykresach 1.–3. są wyskalowane tak samo. Wykres 1. Wykres 2. Wykres 3. SO3 SO3 SO3 molowe molowe molowe Stężenie Stężenie Stężenie 𝑡0 Czas 𝑡A 𝑡0 Czas 𝑡A 𝑡0 Czas 𝑡A
Rozstrzygnięcie: obniżenie Uzasadnienie: Ponieważ reakcja utleniania SO2 do SO3 jest egzotermiczna, jej wydajność jest tym większa, im niższa jest temperatura ALBO jest tym mniejsza, im wyższa jest temperatura.
1 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i poprawne uzasadnienie uwzględniające określenie efektu energetycznego opisanej reakcji. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Numer wykresu: 2. Uzasadnienie: Bez katalizatora jest mniejsza szybkość reakcji, co oznacza, że później ustala się równowaga, ale wartość równowagowa stężenia SO3 jest taka sama jak w reakcji z udziałem katalizatora. ALBO Obecność katalizatora wpływa na szybkość reakcji, ale nie ma wpływu na jej równowagę. ALBO Wykres 3. nie spełnia tych warunków, bo wartość stężenia równowagowego SO3 jest mniejsza, niż na wykresie 1. – dla reakcji z udziałem katalizatora. Uwaga. W uzasadnieniu można odwołać się tylko do czasu, po którym ustala się równowaga, albo tylko do stężenia równowagowego SO3.
1 pkt – poprawne wskazanie wykresu i poprawne uzasadnienie. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.