Zadanie 16.1. (0–1)
Treść
W wysokiej temperaturze metan ulega rozkładowi na pierwiastki zgodnie z równaniem:
$\ce{CH4 (g) <=> C (s) + 2H2 (g)}$
Miarą wydajności tej reakcji jest równowagowy stopień przemiany metanu $x$ opisany wzorem:
$x = \dfrac{n_0[\ce{CH4}] - n[\ce{CH4}]}{n_0[\ce{CH4}]}$
W tym wzorze $n_0[\ce{CH4}]$ oznacza początkową liczbę moli metanu, a $n[\ce{CH4}]$ – liczbę moli tego gazu pozostałego po ustaleniu się stanu równowagi. Poniżej przedstawiono zależność równowagowego stopnia przemiany metanu $x$ od temperatury dla trzech wartości ciśnienia.
Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski i in., Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.
Rozstrzygnij, czy $\Delta H$ opisanej reakcji rozkładu metanu jest większa od zera, czy – mniejsza od zera. Uzasadnij odpowiedź. Uwzględnij informacje przedstawione na wykresie.
Rozstrzygnięcie: ……
Uzasadnienie: ……
Pokaż odpowiedź
Wymagania określone w podstawie programowej
I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie informacji. Zdający: 1) pozyskuje i przetwarza informacje z różnorodnych źródeł.
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Zdający: 1) […] wyjaśnia przebieg procesów chemicznych.
IV. Kinetyka i statyka chemiczna. Energetyka reakcji chemicznych. Zdający: 6) wykazuje się znajomością i rozumieniem pojęć: stan równowagi dynamicznej i stała równowagi […]; 8) […]; stosuje regułę Le Chateliera-Brauna (regułę przekory) do jakościowego określenia wpływu zmian temperatury […] i ciśnienia na układ pozostający w stanie równowagi dynamicznej; 9) […]; interpretuje zapis $\Delta H < 0$ i $\Delta H > 0$.
Zasady oceniania 1 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i uzasadnienie. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązanie
Rozstrzygnięcie: $\Delta H > 0$
Przykładowe uzasadnienie: Im wyższa jest temperatura, tym równowagowy stopień przemiany jest większy.