Matura Grudzień 2024, Poziom Rozszerzony (Próbne arkusze CKE), Formuła od 2023 - Zadanie 4. (2 pkt)

Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:

N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)

W temperaturze T i pod ciśnieniem p do syntezy amoniaku użyto 8,0 dm3 mieszaniny azotu i wodoru, w której objętość azotu stanowiła 25 %. Stwierdzono, że w wyniku reakcji otrzymano 5,0 dm3 mieszaniny gazów w stanie równowagi (wszystkie gazy odmierzono w tych samych warunkach).

Oblicz wydajność reakcji syntezy amoniaku w opisanych warunkach. Wynik zapisz w procentach.

Obliczenia:
Rozwiązanie:
Zadanie 4. (0–2)
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. I. Atomy, cząsteczki i stechiometria chemiczna. Zdający: 6) dokonuje interpretacji jakościowej i ilościowej równania reakcji w ujęciu molowym, masowym i objętościowym (dla gazów); 7) wykonuje obliczenia, z uwzględnieniem wydajności reakcji, dotyczące: liczby moli […] po zmieszaniu substratów w stosunku stechiometrycznym i niestechiometrycznym.

Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyniku w procentach objętościowych.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego i/lub niepodanie wyniku w procentach
ALBO
– poprawne obliczenie wartości objętości amoniaku w równowagowej mieszaninie gazów
ALBO
– poprawne obliczenie niewiadomej zdefiniowanej w rozwiązaniu – ustalenie zależności.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak rozwiązania.

Przykładowe rozwiązanie
8 dm3 − 100 % (dotyczy mieszaniny N2 i H2)
x    −    25 %    ⇒    x = 2 dm3 N2
8 dm3 – 2 dm3 = 6 dm3 H2
Z równania reakcji wynika, że N2 i H2 zmieszano w ilościach stechiometrycznych.
N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)
2 dm3       6 dm3       4 dm3 ⇒ tyle powstałoby NH3, gdyby reakcja przebiegła z wydajnością równą 100 %. Z treści zadania wynika, że otrzymano 5 dm3 równowagowej mieszaniny gazów, czyli azotu, wodoru i amoniaku.
N2 (g) + 3H2 (g)   ⇄   2NH3 (g)
(2 – 0,5y) dm3 + (6 – 1,5y) dm3     y dm3
(2 – 0,5y) + (6 – 1,5y) + y = 5   ⇒   y = 3 dm3 NH3
4 dm3   NH3 − 100 %
3 dm3   NH3 − z   ⇒   z = 𝟕𝟓 (%)

guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments