{"id":"chemia-2024-czerwiec-matura-rozszerzona/zad/5","paper_id":"chemia-2024-czerwiec-matura-rozszerzona","number":"5","points":4,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2024,"month":"czerwiec","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 5. (0-4)\nRównanie kinetyczne wyznacza się doświadczalnie. W tym celu dokonuje się wielokrotnego\npomiaru szybkości reakcji przy zmianie stężenia tylko jednego z reagentów. Takie\npostępowanie pozwala określić, jak zmiana stężenia wpływa na wartość szybkości reakcji.\nPrzeprowadzono trzy doświadczenia, w których określono początkową szybkość reakcji\nprzebiegającej w temperaturze T według równania:\nS2O8\n2- (aq) + 3I- (aq) → 2SO4\n2- (aq) + I3\n- (aq)\nRównanie kinetyczne przedstawionego procesu ma postać:\n𝑣= 𝑘 ∙𝑐S2O8\n2-\n𝑚\n∙𝑐I-\n𝑛\nWartości stężenia jonów S2O8\n2- i I- oraz uzyskane wartości początkowej szybkości zaniku\njonów S2O8\n2- podano w poniższej tabeli. Przedstawione dane pozwoliły określić\nwspółczynniki 𝑚 i 𝑛 w równaniu kinetycznym tej reakcji.\nDoświadczenie\nPoczątkowe stężenie, mol · dm-3\nPoczątkowa szybkość,\nmol · dm-3 ∙s-1\nS2O8\n2-\nI-\n1.\n0,15\n0,21\n1,14\n2.\n0,22\n0,21\n1,70\n3.\n0,22\n0,12\n0,98\nNa podstawie: L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2004.\nOblicz szybkość reakcji (wyrażoną w jednostce: mol · dm-3 · s-1) w doświadczeniu 1.\nw chwili, gdy w wyniku zachodzącej reakcji stężenie jonów S2O8\n2- obniży się do\nwartości 0,10 mol · dm-3.\nObliczenia:\nMCHP-R0_100\nMCHP-R0_100","answer":null,"answer_text":"Zadanie 5. (0-4)\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nI. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie\ninformacji. Zdający:\n1) pozyskuje i przetwarza informacje\nz różnorodnych źródeł […].\nII. Rozumowanie i zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania problemów.\nZdający:\n5) wykorzystuje wiedzę i dostępne\ninformacje do rozwiązywania problemów\n[…];\n7) wykonuje obliczenia dotyczące praw\nchemicznych.\nIV. Kinetyka i statyka chemiczna.\nEnergetyka reakcji chemicznych. Zdający:\n1) definiuje i oblicza szybkość́ reakcji (jako\nzmianę̨ stężenia reagenta w czasie);\n2) przewiduje wpływ: stężenia […]\nsubstratów […] na szybkość́ reakcji;\n3) na podstawie danych doświadczalnych\nilustrujących związek między stężeniem\nsubstratu a szybkością reakcji pisze\nrównanie kinetyczne.\nZasady oceniania\n4 pkt - zastosowanie poprawnie wyznaczonego równania kinetycznego (określenie\nwykładników 𝑚 i 𝑛) do obliczenia szybkości reakcji i poprawne obliczenie szybkości\nreakcji w doświadczeniu 1. w momencie, w którym stężenie jonów S2O8\n2- osiągnie\nwartość 0,1 mol · dm-3 oraz podanie poprawnego wyniku.\n3 pkt - zastosowanie poprawnie wyznaczonego równania kinetycznego (określenie\nwykładników 𝑚 i 𝑛) do obliczenia szybkości reakcji i obliczenie szybkości reakcji\nw doświadczeniu 1. w momencie, w którym stężenie jonów S2O8\n2- osiągnie wartość\n0,1 mol · dm-3 , ale popełnienie błędów rachunkowych.\nALBO\n- zastosowanie poprawnie wyznaczonego równania kinetycznego (określenie\nwykładników 𝑚 i 𝑛) do obliczenia stałej szybkości reakcji 𝑘 oraz uwzględnienie\nstechiometrii reakcji i poprawne obliczenie stężenia jonów I\n- w doświadczeniu 1.\nw momencie, w którym stężenie jonów S2O8\n2- osiągnie wartość 0,1 mol · dm-3\ni podanie poprawnego wyniku.\n2 pkt - zastosowanie poprawnie wyznaczonego równania kinetycznego (określenie\nwykładników 𝑚 i 𝑛) do obliczenia stałej szybkości reakcji 𝑘.\nZasady oceniania rozwiązań zadań\nALBO\n- poprawne wyznaczenie równania kinetycznego (określenie wykładników 𝑚 i 𝑛)\ni poprawne obliczenie stężenia jonów I\n- w doświadczeniu 1. w momencie, w którym\nstężenie jonów S2O8\n2- osiągnie wartość 0,1 mol · dm-3\n1 pkt - uwzględnienie stechiometrii reakcji i poprawne obliczenie stężenia jonów I\nw doświadczeniu 1. w momencie, w którym stężenie jonów S2O8\n2- osiągnie wartość\n0,1 mol · dm-3 i podanie wyniku.\nALBO\n- poprawne napisanie równania kinetycznego opisanej reakcji (poprawne określenie\nwykładników 𝑚 i 𝑛).\n0 pkt - zastosowanie błędnej metody rozwiązania LUB brak ustalenia równania kinetycznego\nalbo brak rozwiązania.\nUwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń.\nZa poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej\npoprawnej metody i poprawnych obliczeń.\nPrzykładowe rozwiązanie\nWyznaczenie wykładników w równaniu kinetycznym:\n𝑣= 𝑘 ∙𝑐S2O8\n2-\n𝑚\n∙𝑐I-\n𝑛\nNa podstawie doświadczeń 1. i 2.:\n𝑣1\n𝑣2\n= 0,15𝑚\n0,22𝑚 = 1,14\n1,70 ⇒0,68𝑚= 0,67 ⇒𝑚= 1\nNa podstawie doświadczeń 2. i 3.:\n𝑣2\n𝑣3\n= 0,21𝑛\n0,12𝑛 = 1,70\n0,98 ⇒1,75𝑛= 1,73 ⇒𝑛= 1\nRównanie kinetyczne: 𝑣= 𝑘 ∙𝑐S2O8\n2-\n∙𝑐I-\nStała szybkości reakcji:\nobliczenia na przykładzie doświadczenia 1.:\n𝑘 =\n1,14 mol ∙ dm-3 ∙ s-1\n0,15 mol ∙ dm-3 ∙ 0,21 mol ∙ dm-3 = 36,19 (dm3 · mol-1 · s-1 )\nwartości uzyskane dla doświadczeń 2. i 3. to odpowiednio:\n36,80 (dm3 · mol-1 · s-1 ) oraz 37,12 (dm3 · mol-1 · s-1 )\nŚrednia wartość 𝑘 : 36,7 dm3 · mol-1 · s-1 )\nUwaga: Zdający może obliczyć stałą szybkości reakcji dla dowolnego doświadczenia lub\nwyliczyć trzy wartości i je uśrednić.\nSzybkość reakcji dla doświadczenia 1. w momencie, w którym stężenie jonów S2O8\n2-osiągnie\nwartość 0,1 mol · dm-3:\nstężenie S2O8\n2-= 0,1 mol · dm-3\nstężenie I\n- po uwzględnieniu stosunku stechiometrycznego reagentów = 0,06 mol ∙ dm-3\n𝑣 = 36,19 dm3 · mol-1 · s-1 · 0,1 mol · dm-3 · 0,06 mol ∙ dm-3\n= 𝟎, 𝟐𝟐 (mol ∙ dm-3 · 𝐬-𝟏)","solution":null,"image":"img/chemia-2024-czerwiec-matura-rozszerzona/zad-5.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":8,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":null,"text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · czerwiec 2024 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 5. (0-4)
Równanie kinetyczne wyznacza się doświadczalnie. W tym celu dokonuje się wielokrotnego
pomiaru szybkości reakcji przy zmianie stężenia tylko jednego z reagentów. Takie
postępowanie pozwala określić, jak zmiana stężenia wpływa na wartość szybkości reakcji.
Przeprowadzono trzy doświadczenia, w których określono początkową szybkość reakcji
przebiegającej w temperaturze T według równania:
S2O8
2- (aq) + 3I- (aq) → 2SO4
2- (aq) + I3

\n\n

Równanie kinetyczne przedstawionego procesu ma postać:
𝑣= 𝑘 ∙𝑐S2O8
2-
𝑚
∙𝑐I-
𝑛
Wartości stężenia jonów S2O8
2- i I- oraz uzyskane wartości początkowej szybkości zaniku
jonów S2O8
2- podano w poniższej tabeli. Przedstawione dane pozwoliły określić
współczynniki 𝑚 i 𝑛 w równaniu kinetycznym tej reakcji.
Doświadczenie
Początkowe stężenie, mol · dm-3
Początkowa szybkość,
mol · dm-3 ∙s-1
S2O8
2-
I-
1.
0,15
0,21
1,14
2.
0,22
0,21
1,70
3.
0,22
0,12
0,98
Na podstawie: L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2004.
Oblicz szybkość reakcji (wyrażoną w jednostce: mol · dm-3 · s-1) w doświadczeniu 1.
w chwili, gdy w wyniku zachodzącej reakcji stężenie jonów S2O8
2- obniży się do
wartości 0,10 mol · dm-3.
Obliczenia:
MCHP-R0_100
MCHP-R0_100

","answer_text_html":"

Zadanie 5. (0-4)
Wymagania ogólne
Wymagania szczegółowe
I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie
informacji. Zdający:

\n
  1. pozyskuje i przetwarza informacje
\n

z różnorodnych źródeł […].
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej
wiedzy do rozwiązywania problemów.
Zdający:

\n
  1. wykorzystuje wiedzę i dostępne
\n

informacje do rozwiązywania problemów
[…];

\n
  1. wykonuje obliczenia dotyczące praw
\n

chemicznych.
IV. Kinetyka i statyka chemiczna.
Energetyka reakcji chemicznych. Zdający:

\n
  1. definiuje i oblicza szybkość́ reakcji (jako
\n

zmianę̨ stężenia reagenta w czasie);

\n
  1. przewiduje wpływ: stężenia […]
\n

substratów […] na szybkość́ reakcji;

\n
  1. na podstawie danych doświadczalnych
\n

ilustrujących związek między stężeniem
substratu a szybkością reakcji pisze
równanie kinetyczne.
Zasady oceniania
4 pkt - zastosowanie poprawnie wyznaczonego równania kinetycznego (określenie
wykładników 𝑚 i 𝑛) do obliczenia szybkości reakcji i poprawne obliczenie szybkości
reakcji w doświadczeniu 1. w momencie, w którym stężenie jonów S2O8
2- osiągnie
wartość 0,1 mol · dm-3 oraz podanie poprawnego wyniku.
3 pkt - zastosowanie poprawnie wyznaczonego równania kinetycznego (określenie
wykładników 𝑚 i 𝑛) do obliczenia szybkości reakcji i obliczenie szybkości reakcji
w doświadczeniu 1. w momencie, w którym stężenie jonów S2O8
2- osiągnie wartość
0,1 mol · dm-3 , ale popełnienie błędów rachunkowych.
ALBO

\n\n

wykładników 𝑚 i 𝑛) do obliczenia stałej szybkości reakcji 𝑘 oraz uwzględnienie
stechiometrii reakcji i poprawne obliczenie stężenia jonów I

\n\n

w momencie, w którym stężenie jonów S2O8
2- osiągnie wartość 0,1 mol · dm-3
i podanie poprawnego wyniku.
2 pkt - zastosowanie poprawnie wyznaczonego równania kinetycznego (określenie
wykładników 𝑚 i 𝑛) do obliczenia stałej szybkości reakcji 𝑘.
Zasady oceniania rozwiązań zadań
ALBO

\n\n

i poprawne obliczenie stężenia jonów I

\n\n

stężenie jonów S2O8
2- osiągnie wartość 0,1 mol · dm-3
1 pkt - uwzględnienie stechiometrii reakcji i poprawne obliczenie stężenia jonów I
w doświadczeniu 1. w momencie, w którym stężenie jonów S2O8
2- osiągnie wartość
0,1 mol · dm-3 i podanie wyniku.
ALBO

\n\n

wykładników 𝑚 i 𝑛).
0 pkt - zastosowanie błędnej metody rozwiązania LUB brak ustalenia równania kinetycznego
albo brak rozwiązania.
Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń.
Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej
poprawnej metody i poprawnych obliczeń.
Przykładowe rozwiązanie
Wyznaczenie wykładników w równaniu kinetycznym:
𝑣= 𝑘 ∙𝑐S2O8
2-
𝑚
∙𝑐I-
𝑛
Na podstawie doświadczeń 1. i 2.:
𝑣1
𝑣2
= 0,15𝑚
0,22𝑚 = 1,14
1,70 ⇒0,68𝑚= 0,67 ⇒𝑚= 1
Na podstawie doświadczeń 2. i 3.:
𝑣2
𝑣3
= 0,21𝑛
0,12𝑛 = 1,70
0,98 ⇒1,75𝑛= 1,73 ⇒𝑛= 1
Równanie kinetyczne: 𝑣= 𝑘 ∙𝑐S2O8
2-
∙𝑐I-
Stała szybkości reakcji:
obliczenia na przykładzie doświadczenia 1.:
𝑘 =
1,14 mol ∙ dm-3 ∙ s-1
0,15 mol ∙ dm-3 ∙ 0,21 mol ∙ dm-3 = 36,19 (dm3 · mol-1 · s-1 )
wartości uzyskane dla doświadczeń 2. i 3. to odpowiednio:
36,80 (dm3 · mol-1 · s-1 ) oraz 37,12 (dm3 · mol-1 · s-1 )
Średnia wartość 𝑘 : 36,7 dm3 · mol-1 · s-1 )
Uwaga: Zdający może obliczyć stałą szybkości reakcji dla dowolnego doświadczenia lub
wyliczyć trzy wartości i je uśrednić.
Szybkość reakcji dla doświadczenia 1. w momencie, w którym stężenie jonów S2O8
2-osiągnie
wartość 0,1 mol · dm-3:
stężenie S2O8
2-= 0,1 mol · dm-3
stężenie I

\n\n

𝑣 = 36,19 dm3 · mol-1 · s-1 · 0,1 mol · dm-3 · 0,06 mol ∙ dm-3
= 𝟎, 𝟐𝟐 (mol ∙ dm-3 · 𝐬-𝟏)

","solutions":[]}