Matura Czerwiec 2023, Poziom Rozszerzony (Arkusze CKE), Formuła od 2023 - Zadanie 5. (1 pkt)

W roztworze alkoholowo-wodnym zawierającym bromometan oraz wodorotlenek sodu przebiega reakcja opisana równaniem:

CH3Br + OH → CH3OH + Br

Zależność szybkości tej reakcji od stężeń reagentów przedstawia równanie kinetyczne:

v = kcCH3Br ∙ cOH−

W temperaturze 55 °C wartość k jest równa 2,14 · 10-2 dm3 ⋅ mol-1 · s-1.

Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.

Opisaną reakcję otrzymywania metanolu prowadzono w jednakowej temperaturze w dwóch roztworach (I i II) o równej początkowej liczbie moli jonów OH i bromometanu. Wskutek użycia większej ilości rozpuszczalnika objętość roztworu II była dwukrotnie większa.
Trzej uczniowie – oznaczeni jako A, B i C – sformułowali wnioski dotyczące wpływu różnicy objętości roztworów na początkową szybkość reakcji. Wnioski poszczególnych uczniów zapisano w tabeli.

Uczeń Wniosek
A Początkowa szybkość reakcji w roztworze I jest dwukrotnie większa od początkowej szybkości reakcji w roztworze II.
B Początkowa szybkość reakcji w roztworze I jest czterokrotnie większa od początkowej szybkości reakcji w roztworze II.
C Początkowa szybkość reakcji w roztworze I jest taka sama jak początkowa szybkość reakcji w roztworze II.

Rozstrzygnij, który uczeń (A, B czy C) sformułował poprawny wniosek. Odpowiedź uzasadnij.

Poprawny wniosek sformułował uczeń ……………….
Uzasadnienie:




Rozwiązanie:
Zadanie 5. (0–1)
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: 5) wykorzystuje wiedzę i dostępne informacje do rozwiązywania problemów chemicznych […]. IV. Kinetyka i statyka chemiczna. Energetyka reakcji chemicznych. Zdający: 2) przewiduje wpływ: stężenia […] substratów […] na szybkość reakcji […].

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i poprawne uzasadnienie zawierające porównanie wartości stężeń substratów w roztworach I i II.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
Poprawny wniosek sformułował uczeń: B
Przykładowe uzasadnienia:

  • W równaniu kinetycznym występuje iloczyn stężeń molowych jonów OH i cząsteczek CH3Br, a każde z nich w roztworze I jest dwukrotnie większe niż w roztworze II.
  • Gdy oba stężenia (jonów OH i cząsteczek CH3Br) są dwa razy większe, to ich iloczyn jest cztery razy większy.
  • v1 = kcCH3Br ∙ cOH−
    v2 = k ⋅ ½cCH3Br ⋅ ½cOH− = ¼v1    ⇒ v1 = 4 v2
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments