Matura Październik 2015, Poziom Rozszerzony (Informatory CKE), Formuła od 2015 - Zadanie 51. (1 pkt)

Przykład poprawnej odpowiedzi

Stężeniowa stała równowagi opisanej reakcji wynosi 0,24 w temperaturze 800 K. W temperaturze niższej, 400 K, stała równowagi tej reakcji jest mniejsza od 0,24, ponieważ reakcja ta jest endotermiczna (ΔHº_r > 0). Im niższa temperatura, tym mniejsza jest wydajność, a więc stała równowagi, reakcji endotermicznej, a większa – reakcji egzotermicznej.

Wskazówki do rozwiązania zadania

Aby móc rozwiązać to zadanie, należy stwierdzić, czy reakcja jest egzo- czy endotermiczna, a więc zinterpretować informację o jej entalpii: ΔHº_r = 41,17 kJ · mol⁻¹ . Oznacza to, że ΔHº_r > 0, czyli w czasie reakcji energia wewnętrzna układu rośnie – układ pochłania energię na sposób ciepła wtedy, gdy powstają CO i H₂O. Im więcej energii układ pochłonie, tym więcej CO i H₂O powstanie. Wynika z tego, że w niższej temperaturze – bo 400 K < 800 K – czyli wtedy, gdy układ jest słabiej ogrzewany, powstanie mniej CO i H₂O, a więc stała równowagi reakcji będzie mniejsza od 0,24.
Do takiego samego wniosku można dojść, stosując regułę przekory. Zgodnie z nią, układ reaguje na zmianę tak, aby zmianę tę zniwelować. Jeżeli zmiana ta polega na ochłodzeniu, układ będzie się ogrzewał przez zajście w większym stopniu reakcji przebiegającej z wydzieleniem ciepła, czyli tworzenia CO₂ i H₂, a więc wydajność tworzenia CO i H₂O będzie mniejsza, czyli stała równowagi reakcji będzie mniejsza od 0,24.
Odpowiedź w zadaniu można sformułować także, kierując się intuicją, która podpowiada, że reakcja wymagająca dostarczenia ciepła będzie zachodzić w większym stopniu w wyższej temperaturze.