Zadanie 16.2. (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.
Wyjaśnij, dlaczego wydajność opisanej reakcji maleje ze wzrostem ciśnienia.
……
Pokaż odpowiedź
Wymagania określone w podstawie programowej
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Zdający: 1) […] wyjaśnia przebieg procesów chemicznych.
IV. Kinetyka i statyka chemiczna. Energetyka reakcji chemicznych. Zdający: 8) […]; stosuje regułę Le Chateliera-Brauna (regułę przekory) do jakościowego określenia wpływu zmian […] ciśnienia na układ pozostający w stanie równowagi dynamicznej.
Zasady oceniania 1 pkt – poprawne wyjaśnienie. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązanie
Ponieważ liczba moli gazowego substratu jest mniejsza od liczby moli gazowego produktu – zgodnie z regułą przekory: im niższe ciśnienie, tym powstaje więcej moli gazowych produktów.
Uwaga: Jeżeli zdający porównuje liczbę moli (nie objętość) reagentów, to w wyjaśnieniu musi być adnotacja, że chodzi o reagenty gazowe. W wyjaśnieniu nie wymaga się podania nazwy reguły przekory, ale jej poprawnego zastosowania.