Matura Biolchem

Gaz LPG, stosowany do napędu samochodów, jest mieszaniną propanu i butanu.
W zbiorniku z LPG panuje ciśnienie 𝑝, w którym ta mieszanina jest cieczą. W zależności od pory roku stosuje się dwa rodzaje LPG: zimowy i letni. Skład przykładowych ciekłych mieszanin LPG (w przeliczeniu na stosunek molowy) i odpowiadające im gęstości zestawiono w tabeli.

	Rodzaj mieszaniny
	zimowy LPG	letni LPG
n_propanu = n_butanu	70 : 30	30 : 70
Gęstość, g ∙ cm⁻³ (T = 273 K)	0,54	0,56

Na podstawie: https://www.e-petrol.pl

Standardowe entalpie spalania propanu i butanu podano poniżej.

∆𝐻°_{propan (g)} = – 2219 kJ · mol⁻¹
∆𝐻°_{butan (g)} =– 2878 kJ · mol⁻¹

Wykonano doświadczenie. Próbkę 1,0 dm³ letniego LPG przeprowadzono w stan gazowy i spalono.

Zadanie 17.1. (0–2)

Oblicz energię, która wydzieli się do otoczenia w wyniku całkowitego spalenia 1,0 𝐝𝐦³ letniego LPG. Wynik podaj w kilodżulach. Przyjmij, że wartości entalpii spalania węglowodorów są takie same jak w warunkach standardowych. Załóż, że powyższe wartości nie ulegają zmianie wraz ze zmianą temperatury oraz że energia jest wymieniana z otoczeniem wyłącznie na sposób ciepła.

Zadanie 17.2. (0–1)

Uzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Ilość energii wydzielana podczas całkowitego spalania 1,0 dm³ zimowego LPG jest (mniejsza niż / taka sama jak / większa niż) ilość energii wydzielana podczas całkowitego spalania tej samej objętości letniego LPG.
Ilość CO₂ emitowanego do atmosfery podczas spalania 1,0 dm³ LPG jest większa w przypadku (letniego / zimowego) LPG.

Rozwiązanie:

Zadanie 17.1. (0–2)

I. Wykorzystanie i tworzenie informacji. II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów.

1. Atomy, cząsteczki i stechiometria chemiczna. Zdający: 1) stosuje pojęcie mola […]; 6) wykonuje obliczenia z uwzględnieniem wydajności reakcji i mola dotyczące: mas substratów i produktów (stechiometria wzorów i równań chemicznych), objętości gazów w warunkach normalnych. 4. Kinetyka i statyka chemiczna. Zdający: 4) interpretuje zapis ΔH < 0 i ΔH > 0 do określenia efektu energetycznego reakcji. 9. Węglowodory. Zdający: 7) opisuje właściwości chemiczne alkanów, na przykładzie następujących reakcji: spalanie […] (pisze odpowiednie równania reakcji).

Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyniku.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:

popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego.
LUB
podanie wyniku z jednostką inną niż kJ

ALBO
– poprawne obliczenie liczby moli C₃H₈ i C₄H₁₀ w 1 dm³ letniego LPG.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.

Przykładowe rozwiązania
Sposób 1.
𝑀_propan = 44 g ∙ mol⁻¹ 𝑀_butan = 58 g ∙ mol⁻¹ 𝑚 = 560 g

560 = ∙ 𝑛_butan + 58 ∙ 𝑛_butan𝑛_butan = 7,286 mol
𝑛_propan = 3,123 mol
𝐸 = 7,286 ∙ 2878 + 3,123 ∙ 2219 = 27 899,05 ≈ 𝟐𝟕 𝟗𝟎𝟎 (𝐤𝐉)

Sposób 2.
Założenie: Mieszanina zawiera 0,3 mol C₃H₈ i 0,7 mol C₄H₁₀.
Energia wydzielona ze spalenia takiej mieszaniny:
𝐸 = 0,3 mol ∙ (2219 kJ ∙ mol⁻¹) + 0,7 mol ∙ (2878 kJ ∙ mol⁻¹) = 2 680 kJ

Masa tej mieszaniny:
𝑚 = 0,3 mol ∙ 44 g ∙ mol⁻¹ + 0,7 mol ∙ 58 g ∙ mol⁻¹ = 53,8 g

Objętość tej mieszaniny:
𝑉 = = 96,1 cm³
96,1 cm³ ——– 2 680 kJ
1000 cm³ ——– x
𝑥 = 27 887,62 ≈ 𝟐𝟕 𝟗𝟎𝟎 (𝐤𝐉)

Uwaga 1.: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.
Uwaga 2.: Podanie wyniku końcowego ze znakiem minus skutkuje utratą 1 pkt.

Zadanie 17.2. (0–1)

I. Wykorzystanie i tworzenie informacji. II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów.

1. Atomy, cząsteczki i stechiometria chemiczna. Zdający: 6) wykonuje obliczenia z uwzględnieniem wydajności reakcji i mola dotyczące: mas substratów i produktów (stechiometria wzorów i równań chemicznych), objętości gazów w warunkach normalnych. 4. Kinetyka i statyka chemiczna. Zdający: 4) interpretuje zapis ΔH < 0 i ΔH > 0 do określenia efektu energetycznego reakcji.

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne uzupełnienie dwóch zdań.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
Ilość energii wydzielana podczas całkowitego spalania 1,0 dm³ zimowego LPG jest (mniejsza niż / taka sama jak / większa niż) ilość energii wydzielana podczas całkowitego spalania tej samej objętości letniego LPG.
Ilość CO₂ emitowanego do atmosfery podczas spalania 1,0 dm³ LPG jest większa w przypadku (letniego / zimowego) LPG.

Drukuj zadanie:

0 komentarzy

Inline Feedbacks

View all comments

BIOLOGIA

ZADANIA MATURALNE

CHEMIA

ZADANIA MATURALNE

Matura Maj 2025, Poziom Rozszerzony (Arkusze CKE), Formuła od 2015 - Zadanie 17. (3 pkt)

PARTNERZY