Ładowanie…

Chemia – Matura CKE maj, PR (F‑2023) – Zadanie 10 | Biolchem

Chemia · 2025

Matura CKE maj, PR (F‑2023)

Poziom rozszerzony · Formuła 2023

Zadanie 10.

(5 pkt)

Stechiometria Roztwory i stężenia Uzupełnij tabelę / wykres / schemat Oblicz Zamknięte

W zamkniętym reaktorze zachodzi reakcja opisana równaniem: X2 (g) + 2Y2 (g) → 2XY2 (g) Zależność szybkości tej reakcji od stężenia opisuje poniższe równanie kinetyczne. 𝑣 = 𝑘∙𝑐X2 𝒂∙𝑐Y2 𝒃 Aby wyznaczyć wykładniki 𝑎 i 𝑏 w równaniu kinetycznym, przeprowadzono serię pomiarów: w temperaturze 𝑇 mierzono zależność szybkości reakcji od stężenia jednego z substratów przy stałym stężeniu drugiego. Na podstawie wyników pomiarów sporządzono poniższe wykresy zależności szybkości reakcji od: • stężenia substratu X2 przy stałym stężeniu 𝑐Y2 = 1 mol ∙ dm–3 (linia czerwona) • stężenia substratu Y2 przy stałym stężeniu 𝑐X2 = 1 mol ∙ dm–3 (linia zielona).

Ilustracja do zadania 10

10.1. (0–1 pkt)

Oceń prawdziwość zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

Nr	Stwierdzenie	P	F
1	Zmniejszenie objętości reaktora w warunkach izotermicznych, przy niezmienionej początkowej liczbie moli substratów, skutkuje wzrostem szybkości opisanej reakcji.
2	Wzrost temperatury w reaktorze w warunkach izobarycznych, przy niezmienionej początkowej liczbie moli substratów, skutkuje spadkiem szybkości opisanej reakcji.

Odpowiedzi

10.1.

Poprawna odpowiedź

Nr	Stwierdzenie	P	F
1	Zmniejszenie objętości reaktora w warunkach izotermicznych, przy niezmienionej początkowej liczbie moli substratów, skutkuje wzrostem szybkości opisanej reakcji.	✓	✓
2	Wzrost temperatury w reaktorze w warunkach izobarycznych, przy niezmienionej początkowej liczbie moli substratów, skutkuje spadkiem szybkości opisanej reakcji.	✓

10.2.

Zasady oceniania

4 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między wielkościami danymi a szukanym równaniem kinetycznym oraz poprawne: ustalenie i napisanie wartości 𝑎 i 𝑏 w równaniu kinetycznym, obliczenie wartości stałej szybkości reakcji 𝑘, wyznaczenie liczby moli reagentów lub stężeń reagentów w warunkach określonych w zadaniu, obliczenie szybkości reakcji w temperaturze 𝑇, napisanie wyniku z poprawną jednostką. 3 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między wielkościami danymi a szukanym równaniem kinetycznym, poprawne ustalenie i napisanie wartości 𝑎 i 𝑏 w równaniu kinetycznym, obliczenie wartości stałej szybkości reakcji 𝑘, wyznaczenie liczby moli reagentów lub stężeń reagentów w warunkach określonych w zadaniu, obliczenie szybkości reakcji w temperaturze 𝑇, ale: • popełnienie błędów rachunkowych LUB • napisanie błędnej jednostki dla stałej szybkości reakcji 𝑘 LUB • napisanie wyniku końcowego z błędną jednostką albo bez jednostki ALBO 3 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między wielkościami danymi a szukanym równaniem kinetycznym, poprawne ustalenie i napisanie wartości 𝑎 i 𝑏 w równaniu kinetycznym, poprawne obliczenie wartości stałej szybkości reakcji 𝑘, poprawne wyznaczenie liczby moli reagentów lub stężeń reagentów w warunkach określonych w zadaniu, ale: • błędne obliczenie wartości szybkości reakcji w temperaturze 𝑇 albo brak obliczenia wielkości. 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między wielkościami danymi a szukanym równaniem kinetycznym, poprawne ustalenie i napisanie wartości 𝑎 i 𝑏 w równaniu kinetycznym, obliczenie wartości stałej szybkości reakcji 𝑘, wyznaczenie liczby moli reagentów lub stężeń reagentów w warunkach określonych w zadaniu, ale: • popełnienie błędów rachunkowych lub napisanie błędnej jednostki dla stałej szybkości reakcji 𝑘 • błędne obliczenie wartości szybkości reakcji w temperaturze 𝑇 albo brak obliczenia wielkości ALBO 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między wielkościami danymi a szukanym równaniem kinetycznym, poprawne ustalenie i napisanie wartości 𝑎 i 𝑏 w równaniu kinetycznym, poprawne obliczenie wartości stałej szybkości reakcji 𝑘, ale: • błędne wyznaczenie liczby moli reagentów lub stężenia reagentów albo brak wyznaczenia wielkości • błędne obliczenie wartości szybkości reakcji w temperaturze 𝑇 albo brak obliczenia wielkości ALBO 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między wielkościami danymi a szukanym równaniem kinetycznym, poprawne ustalenie i napisanie

rozwiązań zadań wartości 𝑎 i 𝑏 w równaniu kinetycznym, poprawne wyznaczenie liczby moli reagentów lub stężeń reagentów w warunkach określonych w zadaniu, ale: • błędne obliczenie wartości stałej szybkości reakcji 𝑘 albo brak obliczenia wielkości 2 • błędne obliczenie wartości szybkości reakcji w temperaturze 𝑇 albo brak obliczenia wielkości. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między wielkościami danymi a szukanym równaniem kinetycznym, poprawne ustalenie i napisanie wartości 𝑎 i 𝑏 w równaniu kinetycznym, obliczenie wartości stałej szybkości reakcji 𝑘 ale: • popełnienie błędów rachunkowych lub napisanie błędnej jednostki dla stałej szybkości reakcji 𝑘 • błędne wyznaczenie liczby moli reagentów lub stężeń reagentów w warunkach określonych w zadaniu albo brak wyznaczenia wielkości • błędne obliczenie wartości szybkości reakcji w temperaturze 𝑇 albo brak obliczenia wielkości ALBO 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między wielkościami danymi a szukanym równaniem kinetycznym, poprawne ustalenie i napisanie wartości 𝑎 i 𝑏 w równaniu kinetycznym, wyznaczenie liczby moli reagentów lub stężeń reagentów w warunkach określonych w zadaniu, ale: • popełnienie błędów rachunkowych • błędne obliczenie wartości stałej szybkości reakcji 𝑘 albo brak obliczenia wielkości 2 • błędne obliczenie wartości szybkości reakcji w temperaturze 𝑇 albo brak obliczenia wielkości ALBO 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między wielkościami danymi a szukanym równaniem kinetycznym, poprawne wyznaczenie liczby moli reagentów lub stężeń reagentów w warunkach określonych w zadaniu oraz błędne wyznaczenie albo brak wyznaczenia: wartości 𝑎 lub 𝑏 w równaniu kinetycznym, wartości stałej szybkości reakcji 𝑘 oraz szybkości reakcji w temperaturze 𝑇. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania. Przykładowe rozwiązanie Równanie kinetyczne: 𝒗 = 𝒌∙𝒄𝐗𝟐∙𝒄𝐘𝟐𝟐 ALBO 𝒗 = 𝒌∙𝒄𝐗𝟐𝟏∙𝒄𝐘𝟐𝟐 1 = 𝑘∙1 ∙12 ⟹ k = 1 (𝐦𝐨𝐥−𝟐∙𝐝𝐦𝟔∙𝐬−𝟏) Początkowe liczby moli reagentów: 𝑛X2 + 𝑛Y2 = 12 mol 𝑛X2 : 𝑛Y2 = 1 : 2 ⟹ 𝑛X2 = 4 mol; 𝑛Y2 = 8 mol Liczba moli początkowa zmiana końcowa X2 4 – 𝑥 4 – 𝑥 = 1 Y2 8 –2𝑥 8 – 2𝑥 = 2 XY2 0 +2𝑥 2𝑥 Łączna liczba moli po reakcji: 4 – 𝑥 + 8 – 2 𝑥 + 2 𝑥 = 9 ⟹ 𝑥 = 3 mol 1 [X2] = 1 mol : 4 dm3 = mol ∙dm−3 4 1 [Y2] = 2 mol : 4 dm3 = mol ∙dm−3 2 1 1 𝑣 = 𝑘[X2]1 ∙[Y2]2 = 1 ∙ (4)1 ∙ ( 2)2 = 0,0625 𝑣= 𝟔, 𝟐𝟓∙𝟏𝟎–𝟐 𝐦𝐨𝐥∙𝐝𝐦−𝟑∙𝐬−𝟏 Uwaga 1.: Obliczenie szybkości reakcji nie podlega ocenie, jeżeli zastosowano błędną metodę do wyznaczenia wartości 𝑘 i/lub wartości stężeń. Uwaga 2.: Podanie poprawnej wartości stałej szybkości reakcji 𝑘 przy braku ustalenia wartości 𝑎 i 𝑏 w równaniu kinetycznym wymaga wyjaśnienia odnoszącego się do informacji, że dla stężeń reagentów równych 1mol∙dm–3stała szybkości reakcji jest równa szybkości tej reakcji (𝑘 = 𝑣).