{"id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad/21","paper_id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona","number":"21","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2023,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 21. (0-1)\nWyjaśnij, dlaczego w danej temperaturze równowagowy stopień przereagowania etenu\nw opisanej reakcji jest tym większy, im wyższe jest ciśnienie, pod którym prowadzona\njest reakcja.","answer":null,"answer_text":"Zadanie 21. (0-1)\nWymagania egzaminacyjne 2023 i 2024\nWymaganie ogólne\nWymaganie szczegółowe\nII. Rozumowanie i zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania problemów.\nZdający:\n5) wykorzystuje wiedzę i dostępne\ninformacje do rozwiązywania problemów\nchemicznych […].\nIV. Kinetyka i statyka chemiczna.\nEnergetyka reakcji chemicznych. Zdający:\n8) […] stosuje regułę Le Chateliera-Brauna\n(regułę przekory) do jakościowego\nokreślenia wpływu zmian […] ciśnienia na\nukład pozostający w stanie równowagi\ndynamicznej.\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne wyjaśnienie uwzględniające stechiometrię reakcji.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.\nPrzykładowe rozwiązania\n• Liczba moli (gazowych) substratów jest większa od liczby moli (gazowego) produktu.\n• Są 2 mole (gazowych) substratów i 1 mol (gazowego) produktu.\n• W miarę postępu reakcji spada ciśnienie w mieszaninie reakcyjnej, a więc - zgodnie\nz regułą przekory - podniesienie ciśnienia spowoduje przesunięcie równowagi tej reakcji\nw stronę produktów.\n• Łączna objętość substratów jest większa niż objętość produktu reakcji.\nUwaga: Odpowiedź, w której zdający nie odniósł się do stechiometrii reakcji, nie jest\nwyjaśnieniem przedstawionej na wykresie zależności.","solution":"Odpowiedź: **Wyjaśnienie (reguła przekory / Le Chateliera)**: W reakcji etenu (np. dimeryzacja, polimeryzacja lub addycja) liczba moli gazowych produktów jest **mniejsza** od liczby moli gazowych substratów. Zwiększenie ciśnienia (zmniejszenie objętości) powoduje przesunięcie równowagi w stronę **mniejszej liczby moli gazu**, czyli w stronę produktów. Dzięki temu rośnie stopień przereagowania etenu. **Reguła Le Chateliera**: jeżeli układ w stanie równowagi zostanie poddany zakłóceniu (zmianie p, T, c), to równowaga przesunie się w kierunku przeciwdziałającemu temu zakłóceniu. Wzrost ciśnienia → układ \"broni się\" przed wzrostem ciśnienia → przesunięcie w stronę, gdzie mniej jest cząsteczek gazowych → produkty (mniej moli gazu) → większy stopień przereagowania etenu.\n\nStrona arkusza CKE z trescia zadania\n\nTypowy błąd: - Reguła Le Chateliera dotyczy zmiany **ciśnienia tylko cząsteczek w fazie gazowej**. - Jeśli liczba moli gazu po obu stronach jest równa, zmiana ciśnienia **nie wpływa** na równowagę. - Stopień przereagowania = (liczba moli zużytego substratu) / (liczba moli substratu początkowego). - **Stała równowagi $K_p$ nie zależy od ciśnienia** (zależy tylko od T) — zmienia się stosunek stężeń/ciśnień cząstkowych.","image":"img/chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad-21.webp","solution_image":null,"topics":"równowaga chemiczna, reguła Le Chateliera, ciśnienie, eten","page_from":20,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2023 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 21. (0-1)<br>Wyjaśnij, dlaczego w danej temperaturze równowagowy stopień przereagowania etenu<br>w opisanej reakcji jest tym większy, im wyższe jest ciśnienie, pod którym prowadzona<br>jest reakcja.</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 21. (0-1)<br>Wymagania egzaminacyjne 2023 i 2024<br>Wymaganie ogólne<br>Wymaganie szczegółowe<br>II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej<br>wiedzy do rozwiązywania problemów.<br>Zdający:</p>\n<ol><li>wykorzystuje wiedzę i dostępne</li></ol>\n<p>informacje do rozwiązywania problemów<br>chemicznych […].<br>IV. Kinetyka i statyka chemiczna.<br>Energetyka reakcji chemicznych. Zdający:</p>\n<ol><li>[…] stosuje regułę Le Chateliera-Brauna</li></ol>\n<p>(regułę przekory) do jakościowego<br>określenia wpływu zmian […] ciśnienia na<br>układ pozostający w stanie równowagi<br>dynamicznej.<br>Zasady oceniania<br>1 pkt - poprawne wyjaśnienie uwzględniające stechiometrię reakcji.<br>0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.<br>Przykładowe rozwiązania<br>• Liczba moli (gazowych) substratów jest większa od liczby moli (gazowego) produktu.<br>• Są 2 mole (gazowych) substratów i 1 mol (gazowego) produktu.<br>• W miarę postępu reakcji spada ciśnienie w mieszaninie reakcyjnej, a więc - zgodnie<br>z regułą przekory - podniesienie ciśnienia spowoduje przesunięcie równowagi tej reakcji<br>w stronę produktów.<br>• Łączna objętość substratów jest większa niż objętość produktu reakcji.<br>Uwaga: Odpowiedź, w której zdający nie odniósł się do stechiometrii reakcji, nie jest<br>wyjaśnieniem przedstawionej na wykresie zależności.</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>Wyjaśnienie (reguła przekory / Le Chateliera)</strong>: W reakcji etenu (np. dimeryzacja, polimeryzacja lub addycja) liczba moli gazowych produktów jest <strong>mniejsza</strong> od liczby moli gazowych substratów. Zwiększenie ciśnienia (zmniejszenie objętości) powoduje przesunięcie równowagi w stronę <strong>mniejszej liczby moli gazu</strong>, czyli w stronę produktów. Dzięki temu rośnie stopień przereagowania etenu. <strong>Reguła Le Chateliera</strong>: jeżeli układ w stanie równowagi zostanie poddany zakłóceniu (zmianie p, T, c), to równowaga przesunie się w kierunku przeciwdziałającemu temu zakłóceniu. Wzrost ciśnienia → układ &quot;broni się&quot; przed wzrostem ciśnienia → przesunięcie w stronę, gdzie mniej jest cząsteczek gazowych → produkty (mniej moli gazu) → większy stopień przereagowania etenu.</p>\n<p>Strona arkusza CKE z trescia zadania</p>\n<p>Typowy błąd: - Reguła Le Chateliera dotyczy zmiany <strong>ciśnienia tylko cząsteczek w fazie gazowej</strong>. - Jeśli liczba moli gazu po obu stronach jest równa, zmiana ciśnienia <strong>nie wpływa</strong> na równowagę. - Stopień przereagowania = (liczba moli zużytego substratu) / (liczba moli substratu początkowego). - <strong>Stała równowagi $K_p$ nie zależy od ciśnienia</strong> (zależy tylko od T) — zmienia się stosunek stężeń/ciśnień cząstkowych.</p>"},{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź:</h4>\n<p>Wzrost ciśnienia przesuwa równowagę reakcji addycji w stronę produktów, ponieważ po prawej stronie równania jest mniej moli gazu niż po lewej - układ &quot;redukuje&quot; ciśnienie, zmniejszając liczbę cząsteczek gazowych. W efekcie równowagowy stopień przereagowania etenu rośnie wraz z ciśnieniem.</p>\n<h4>Sposób 1 - Reguła przekory Le Chateliera</h4>\n<p>Zakładamy, że opisana reakcja to addycja (np. wodoru) do etenu:</p>\n<p>\\[\\ce{C2H4(g) + H2(g) &lt;=&gt; C2H6(g)}\\]</p>\n<p><strong>Krok 1 - Policz mole gazu po obu stronach:</strong></p>\n<p>| Strona | Mole gazu |<br>| Lewa (substraty) | 1 mol \\(\\ce{C2H4}\\) + 1 mol \\(\\ce{H2}\\) = <strong>2 mol</strong> |<br>| Prawa (produkt) | 1 mol \\(\\ce{C2H6}\\) = <strong>1 mol</strong> |</p>\n<p><strong>Krok 2 - Zastosuj regułę przekory:</strong></p>\n<p>Wzrost ciśnienia to zaburzenie zewnętrzne. Układ reaguje tak, aby <strong>przeciwdziałać zaburzeniu</strong> - czyli dąży do zmniejszenia ciśnienia poprzez zmniejszenie liczby moli gazu.</p>\n<p>\\[\\Delta n_{\\text{gaz}} = 1 - 2 = -1 \\quad (\\text{strona prawa ma mniej moli gazu})\\]</p>\n<p>Równowaga <strong>przesuwa się w prawo</strong> → więcej etenu ulega przereagowaniu.</p>\n<p><strong>Krok 3 - Wniosek:</strong></p>\n<p>Im wyższe ciśnienie, tym bardziej równowaga jest przesunięta w prawo, tym więcej cząsteczek \\(\\ce{C2H4}\\) zostaje przereagowanych - <strong>równowagowy stopień przereagowania etenu rośnie.</strong></p>\n<h4>Sposób 2 - Analiza przez wyrażenie na \\(K_p\\) (weryfikacja matematyczna)</h4>\n<p>Dla reakcji \\(\\ce{C2H4(g) + H2(g) &lt;=&gt; C2H6(g)}\\):</p>\n<p>\\[K_p = \\frac{p(\\ce{C2H6})}{p(\\ce{C2H4}) \\cdot p(\\ce{H2})}\\]</p>\n<p>Ciśnienie parcjalne każdego składnika to \\(p_i = x_i \\cdot P\\), gdzie \\(x_i\\) to ułamek molowy, a \\(P\\) - całkowite ciśnienie. Podstawiamy:</p>\n<p>\\[K_p = \\frac{x(\\ce{C2H6}) \\cdot P}{x(\\ce{C2H4}) \\cdot P \\cdot x(\\ce{H2}) \\cdot P} = \\frac{x(\\ce{C2H6})}{x(\\ce{C2H4}) \\cdot x(\\ce{H2}) \\cdot P}\\]</p>\n<p><strong>Stała \\(K_p\\) jest stała w danej temperaturze.</strong></p>\n<p>Gdy \\(P\\) rośnie, mianownik wzrasta. Aby \\(K_p\\) pozostała niezmieniona, musi wzrosnąć licznik - czyli \\(x(\\ce{C2H6})\\) musi rosnąć, a \\(x(\\ce{C2H4})\\) i \\(x(\\ce{H2})\\) maleć.</p>\n<p>\\[\\uparrow P \\Rightarrow \\downarrow x(\\ce{C2H4}) \\Rightarrow \\uparrow \\text{stopień przereagowania etenu}\\]</p>\n<p>To potwierdza wniosek z metody 1.</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>W tym zadaniu nie używamy konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów CKE. Wystarczy:</p>\n<ul><li>znajomość <strong>reguły Le Chateliera</strong> (zasada przekory - treść na lekcji, nie na karcie),</li><li>rozumienie pojęcia <strong>ciśnienia parcjalnego</strong> i związku \\(p_i = x_i \\cdot P\\).</li></ul>\n<p>Ewentualnie przydatne może być:</p>\n<blockquote>📖 <strong>Karta wzorów str. 20 - Stałe fizyczne:</strong><br>\\(R = 8{,}314 \\text{ J·mol}^{-1}\\text{·K}^{-1}\\)<br>Używana przy obliczeniach termodynamicznych z udziałem \\(K_p\\) i \\(K_c\\): \\(K_p = K_c \\cdot (RT)^{\\Delta n}\\).</blockquote>\n<h4>Typowe pułapki i uwagi</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Ciśnienie wpływa na położenie równowagi <strong>tylko wtedy, gdy \\(\\Delta n_{\\text{gaz}} \\neq 0\\)</strong>. Jeśli liczba moli gazu po obu stronach jest taka sama, zmiana ciśnienia nie przesuwa równowagi.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Nie myl ciśnienia z temperaturą. <strong>Temperatura</strong> zmienia wartość \\(K_p\\). <strong>Ciśnienie</strong> nie zmienia \\(K_p\\) - zmienia tylko skład mieszaniny równowagowej przy stałym \\(K_p\\).</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Uczniowie często piszą ogólnikowo &quot;wzrost ciśnienia przesuwa równowagę w prawo&quot; bez uzasadnienia <strong>dlaczego</strong> - na maturze koniecznie napisz, że strona prawa ma <strong>mniej moli gazu</strong> i układ dąży do zmniejszenia ciśnienia (reguła Le Chateliera).</blockquote>"}]}