Zadanie 6. (0–2)
Treść
Informacja do zadań 6.–8.
W poniższej tabeli podano wartości entalpii (w temperaturze 298 K) trzech przemian:
- syntezy tlenku azotu(II)
- syntezy tlenku azotu(IV)
- syntezy amoniaku.
| Przemiana | Równanie przemiany | ΔH°, kJ |
|---|---|---|
| 1. | $\ce{N2(g) + O2(g) <=> 2NO(g)}$ | +182,52 |
| 2. | $\ce{2NO(g) + O2(g) <=> 2NO2(g)}$ | −114,14 |
| 3. | $\ce{N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)}$ | −91,88 |
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.
W celu wyznaczenia równania kinetycznego przemiany 2. przeprowadzono w temperaturze T doświadczenia I–III. Wartości stężeń początkowych obu substratów oraz odpowiadające im wartości szybkości początkowych zestawiono w tabeli.
| Stężenie początkowe, mol·dm−3 | Szybkość początkowa, mol·dm−3·s−1 | ||
|---|---|---|---|
| NO | O2 | ||
| I | 0,012 | 0,020 | 0,102 |
| II | 0,024 | 0,020 | 0,408 |
| III | 0,024 | 0,040 | 0,816 |
Na podstawie: L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna, Warszawa 2006.
a)
Na podstawie danych z tabeli uzupełnij równanie kinetyczne opisanej przemiany. Wpisz wartości wykładników w wyznaczone miejsca.
Równanie kinetyczne: $v = k \cdot c_{\text{NO}}$ $\cdot\ c_{\text{O}_2}$
b)
Spośród podanych odpowiedzi wybierz poprawną wartość stałej szybkości reakcji k w temperaturze T oraz właściwą jednostkę. Zaznacz A, B albo C oraz 1, 2 albo 3.
- A. $3{,}5 \cdot 10^3$
- B. $3{,}5 \cdot 10^4$
- C. $3{,}5 \cdot 10^5$
- 1. $\text{dm}^6 \cdot \text{mol}^{-2} \cdot \text{s}^{-1}$
- 2. $\text{dm}^3 \cdot \text{mol}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}$
- 3. $\text{dm}^{-6} \cdot \text{mol}^{-2} \cdot \text{s}^{-1}$
Pokaż odpowiedź
Wymagania określone w podstawie programowej
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Zdający: 5) wykorzystuje wiedzę i dostępne informacje do rozwiązywania problemów chemicznych […]; 7) wykonuje obliczenia dotyczące praw chemicznych.
IV. Kinetyka i statyka chemiczna. Energetyka reakcji chemicznych. Zdający: 1) definiuje i oblicza szybkość reakcji […]; 2) przewiduje wpływ: stężenia […] substratów […] na szybkość reakcji […]; 3) […] na podstawie danych doświadczalnych ilustrujących związek między stężeniem substratu a szybkością reakcji […] pisze równanie kinetyczne.
Zasady oceniania 2 pkt – poprawne uzupełnienie równania kinetycznego oraz poprawne zaznaczenie wartości stałej szybkości reakcji i właściwej jednostki. 1 pkt – poprawne uzupełnienie równania kinetycznego oraz błędne zaznaczenie wartości stałej szybkości reakcji albo błędnej jednostki. ALBO – błędne uzupełnienie równania kinetycznego albo brak uzupełnienia oraz poprawne zaznaczenie wartości stałej szybkości reakcji i właściwej jednostki. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
a)
Równanie kinetyczne: $v = k \cdot c_{\text{NO}}$2 $\cdot\ c_{\text{O}_2}$1
(rząd reakcji względem NO wyznaczony z doświadczeń I i II: stężenie NO rośnie 2×, szybkość rośnie 4× = 22; rząd reakcji względem O2 wyznaczony z doświadczeń II i III: stężenie O2 rośnie 2×, szybkość rośnie 2× = 21.)
b)
- A. $3{,}5 \cdot 10^3$
- B. $3{,}5 \cdot 10^4$
- C. $3{,}5 \cdot 10^5$
- 1. $\text{dm}^6 \cdot \text{mol}^{-2} \cdot \text{s}^{-1}$
- 2. $\text{dm}^3 \cdot \text{mol}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}$
- 3. $\text{dm}^{-6} \cdot \text{mol}^{-2} \cdot \text{s}^{-1}$
$k = \dfrac{v}{c_{\text{NO}}^2 \cdot c_{\text{O}_2}} = \dfrac{0{,}102}{(0{,}012)^2 \cdot 0{,}020} \approx 3{,}5 \cdot 10^4\ \text{dm}^6 \cdot \text{mol}^{-2} \cdot \text{s}^{-1}$