Chemia · 2022
Arkusz pokazowy CKE marzec, PR (F‑2023)
Poziom rozszerzony · Formuła 2023
Zadanie 14.
(4 pkt)(0–4) Do reaktora wprowadzono próbkę N2O4 o masie równej 4,14 g. W reaktorze utrzymywano stałe ciśnienie równe 1000 hPa i stałą temperaturę 298 K, natomiast zmianie mogła ulegać pojemność. W warunkach prowadzenia eksperymentu ustaliła się równowaga chemiczna N2O4 ⇄ 2NO2 Objętość mieszaniny obu tlenków, po ustaleniu się stanu równowagi, była równa 1,32 dm3.
Oblicz stężeniową stałą równowagi Kc przemiany w opisanych warunkach. Stała gazowa R = 83,14 hPa · dm3 · mol–1 · K–1. Przyjmij, że NO2 i N2O4 są gazami doskonałymi.
Odpowiedzi
Zasady oceniania
To zadanie jest oceniane z zastosowaniem następujących poziomów rozwiązania: Poziom 2. 4 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawne obliczenie stężeniowej (3–4 pkt) stałej równowagi przemiany i podanie wyniku bez jednostki – przy uzyskaniu maksymalnej liczby punktów za część ocenianą na poziomie 1. 3 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędu rachunkowego lub podanie wyników z błędną jednostką – przy uzyskaniu maksymalnej liczby punktów za część ocenianą na poziomie 1. Uwaga: Maksymalną liczbę punktów zdający może otrzymać tylko wtedy, gdy na obu poziomach oceniania nie utracił punktów (nie popełnił żadnych błędów). Poziom 1. 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawne obliczenie składu (1–2 pkt) mieszaniny równowagowej w molach. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale: – popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego. LUB – podanie wyniku z niepoprawną jednostką. Poziom 0. Rozwiązanie całkowicie błędne albo brak rozwiązania. (0 pkt) Przykładowe rozwiązanie MN2O4 = 92 g·mol–1 mN2O4 = 4,14 g nN2O40 = 0,045 mol Liczba moli gazów w stanie równowagi: V= 1,32 dm3, T= 298 K, p= 1000 hPa
rozwiązań zadań pV=nRT pV 1000 hPa ∙1,32 dm3 n = = = 0,05328 mol RT 83,14 hPa∙dm3∙mol–1∙ K–1∙298 K Bilans masy: 𝑥 – liczba moli N2O4 który ulega rozkładowi, 2𝑥 – liczba moli powstającego NO2 0,045 – 𝑥 + 2 𝑥 = 0,05328 𝑥 = 0,008328 Liczba moli N2O4 w stanie równowagi: 0,045 – 0,008328 = 0,036672 mol Liczba moli NO2 w stanie równowagi: 2 · 0,008328 = 0,016656 mol Stężeniowa stała równowagi Kc: [NO2]2 Kc = [N2O4] Stężenia równowagowe N2O4 oraz NO2: 0,036672 mol [N2O4] = = 0,02778 mol∙dm–3 1,32 dm3 0,016656 mol [NO2] = = 0,01262 mol∙dm–3 1,32 dm3 (0,01262)2 Kc = = 5,7∙10–3 0,027778 Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.