{"id":"chemia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad/13.1","paper_id":"chemia-2024-maj-matura-rozszerzona","number":"13.1","points":1,"ptype":"true_false","subject":"chemia","category":"matura","year":2024,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 13.1. (0-1)\nOceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F -\njeśli jest fałszywe.\n1.\nZwiększenie ciśnienia w warunkach izotermicznych (T = const)\nw opisanym układzie będącym w stanie równowagi będzie skutkowało\nwzrostem wydajności reakcji otrzymywania tlenku węgla(II) i pary wodnej.\nP\nF\n2.\nObniżenie temperatury w warunkach izobarycznych (p = const)\nw opisanym układzie będącym w stanie równowagi będzie skutkowało\nzmniejszeniem wartości stałej równowagi reakcji otrzymywania tlenku\nwęgla(II) i pary wodnej.\nP\nF","answer":"F","answer_text":"Zadanie 13.1. (0-1)\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\nchemicznych […].\nIV. Kinetyka i statyka chemiczna.\nEnergetyka reakcji chemicznych. Zdający:\n6) wykazuje się znajomością i rozumieniem\npojęć: stan równowagi dynamicznej i stała\nrównowagi; pisze wyrażenie na stałą\nrównowagi danej reakcji;\n8) wymienia czynniki, które wpływają na\nstan równowagi reakcji […]; stosuje regułę\nLe Chateliera-Brauna (regułę przekory) do\njakościowego określenia wpływu zamian\ntemperatury […] i ciśnienia na układ\npozostający w stanie równowagi\ndynamicznej.\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne wskazanie dwóch odpowiedzi.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.\nRozwiązanie\n1.\nZwiększenie ciśnienia w warunkach izotermicznych (T = const) w opisanym\nukładzie będącym w stanie równowagi będzie skutkowało wzrostem\nwydajności reakcji otrzymywania tlenku węgla(II) i pary wodnej\nF\n2.\nObniżenie temperatury w warunkach izobarycznych (p = const) w opisanym\nukładzie będącym w stanie równowagi będzie skutkowało zmniejszeniem\nwartości stałej równowagi reakcji otrzymywania tlenku węgla(II) i pary\nwodnej.\nP\nZasady oceniania rozwiązań zadań","solution":"## Poprawna odpowiedź: 1 - F, 2 - P\n\n| Stwierdzenie | Ocena |\n| 1. Zwiększenie ciśnienia (T = const) → wzrost wydajności | **F** |\n| 2. Obniżenie temperatury (p = const) → zmniejszenie K | **P** |\n\n## Sposób 1 - Zasada Le Chateliera + zależność K(T)\n\n### Reakcja układu\n\nZ kontekstu zadania 13 chodzi o reakcję odwróconej konwersji gazu wodnego:\n\n\\[\\ce{CO2(g) + H2(g) <=> CO(g) + H2O(g)} \\quad \\Delta H° = +41{,}2 \\text{ kJ/mol}\\]\n\nReakcja **endotermiczna**, produktami są gazy (CO i para wodna).\n\n### Stwierdzenie 1 - ciśnienie (T = const)\n\nPoliczmy zmianę liczby moli gazu:\n\n\\[\\Delta n_{gaz} = n_{produkty} - n_{substraty} = (1+1) - (1+1) = 0\\]\n\nObie strony równania mają **po 2 mole gazu**. Według zasady Le Chateliera:\n\n> Zwiększenie ciśnienia przesuwa równowagę w stronę **mniejszej liczby moli gazu**. Gdy \\(\\Delta n = 0\\), ciśnienie **nie przesuwa równowagi** w żadną stronę.\n\nWydajność reakcji **nie wzrośnie** - pozostanie bez zmian.\n\n**Stwierdzenie 1 → F (fałsz)**\n\n### Stwierdzenie 2 - temperatura (p = const)\n\nReakcja jest **endotermiczna** (\\(\\Delta H° > 0\\)). Z równania Van't Hoffa:\n\n\\[\\frac{d(\\ln K)}{dT} = \\frac{\\Delta H°}{RT^2}\\]\n\nPonieważ \\(\\Delta H° > 0\\), to \\(\\frac{d(\\ln K)}{dT} > 0\\) - stała równowagi **rośnie wraz ze wzrostem temperatury**.\n\nKonsekwencja odwrotna: **obniżenie temperatury → K maleje**.\n\nStwierdzenie mówi: „obniżenie temperatury skutkuje zmniejszeniem K\" → to jest **zgodne** z powyższą analizą.\n\n**Stwierdzenie 2 → P (prawda)**\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez regułę Le Chateliera dla temperatury\n\nDla reakcji endotermicznej możemy zapisać symbolicznie:\n\n\\[\\ce{CO2 + H2 + \\text{ciepło} <=> CO + H2O}\\]\n\nCiepło traktujemy jak „substrat\". Obniżenie temperatury = usunięcie „substratu\" → równowaga przesuwa się **w lewo** (w stronę substratów).\n\n- Mniej produktów (\\ce{CO} i \\ce{H2O}) → \\(Q_c > K\\) → układ dąży do zmniejszenia K\n- Stała równowagi przy nowej (niższej) temperaturze jest **mniejsza**\n\nTo potwierdza: stwierdzenie 2 → **P**.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 13 - Standardowa entalpia tworzenia \\(\\Delta H°_t\\):**\nWartości \\(\\Delta H°_t(\\ce{CO2}) = -393{,}5 \\text{ kJ/mol}\\), \\(\\Delta H°_t(\\ce{CO}) = -110{,}5 \\text{ kJ/mol}\\), \\(\\Delta H°_t(\\ce{H2O(g)}) = -241{,}8 \\text{ kJ/mol}\\), \\(\\Delta H°_t(\\ce{H2}) = 0\\).\n\nZ tych wartości wyznaczamy:\n\\[\\Delta H°_{rxn} = \\Delta H°_t(\\ce{CO}) + \\Delta H°_t(\\ce{H2O}) - \\Delta H°_t(\\ce{CO2}) - \\Delta H°_t(\\ce{H2})\\]\n\\[= (-110{,}5) + (-241{,}8) - (-393{,}5) - 0 = +41{,}2 \\text{ kJ/mol}\\]\n\nWynik dodatni → reakcja endotermiczna → kluczowe dla oceny stwierdzenia 2.\n\n## Dlaczego inne odpowiedzi są błędne\n\n| Błędna ocena | Typowy błąd ucznia |\n| 1 = P (ciśnienie zwiększa wydajność) | Uczeń stosuje zasadę Le Chateliera mechanicznie: „więcej ciśnienia → reakcja przesuwa się\" - **nie sprawdza** \\(\\Delta n_{gaz}\\). Gdy \\(\\Delta n = 0\\), ciśnienie jest neutralne. |\n| 2 = F (K nie maleje przy obniżeniu T) | Uczeń myli kierunek: wie, że „zimno przesuwa w stronę egzotermiczną\", ale nie łączy tego z **wartością K** - zamiast tego myśli tylko o wydajności/stężeniu, a K jest stałą zależną od temperatury, nie od stężeń. |\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Stała równowagi K zależy **wyłącznie od temperatury** (nie od ciśnienia, nie od stężeń). Zmiana ciśnienia czy stężeń przesuwa układ ku równowadze, ale **nie zmienia wartości K** - o ile T = const.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Przy \\(\\Delta n_{gaz} = 0\\) zmiana ciśnienia **nie przesuwa równowagi** - często uczniowie o tym zapominają i błędnie stosują zasadę Le Chateliera.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Dla reakcji endotermicznej: **wyższa temperatura = większe K** (równowaga „lubi\" ciepło). Dla egzotermicznej jest odwrotnie. Zawsze sprawdzaj znak \\(\\Delta H°\\) przed oceną wpływu temperatury na K.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**1 pkt** - poprawne wskazanie dwoch odpowiedzi: zdanie 1. - F, zdanie 2. - P.\n**0 pkt** - odpowiedz niespelniajaca kryterium albo brak odpowiedzi.","image":"img/chemia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad-13.1.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":15,"source":"ocr","answer_source":"maturazai","answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2024 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 13.1. (0-1)
Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F -
jeśli jest fałszywe.
1.
Zwiększenie ciśnienia w warunkach izotermicznych (T = const)
w opisanym układzie będącym w stanie równowagi będzie skutkowało
wzrostem wydajności reakcji otrzymywania tlenku węgla(II) i pary wodnej.
P
F
2.
Obniżenie temperatury w warunkach izobarycznych (p = const)
w opisanym układzie będącym w stanie równowagi będzie skutkowało
zmniejszeniem wartości stałej równowagi reakcji otrzymywania tlenku
węgla(II) i pary wodnej.
P
F

","answer_text_html":"

Zadanie 13.1. (0-1)
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
chemicznych […].
IV. Kinetyka i statyka chemiczna.
Energetyka reakcji chemicznych. Zdający:

\n
  1. wykazuje się znajomością i rozumieniem
\n

pojęć: stan równowagi dynamicznej i stała
równowagi; pisze wyrażenie na stałą
równowagi danej reakcji;

\n
  1. wymienia czynniki, które wpływają na
\n

stan równowagi reakcji […]; stosuje regułę
Le Chateliera-Brauna (regułę przekory) do
jakościowego określenia wpływu zamian
temperatury […] i ciśnienia na układ
pozostający w stanie równowagi
dynamicznej.
Zasady oceniania
1 pkt - poprawne wskazanie dwóch odpowiedzi.
0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
1.
Zwiększenie ciśnienia w warunkach izotermicznych (T = const) w opisanym
układzie będącym w stanie równowagi będzie skutkowało wzrostem
wydajności reakcji otrzymywania tlenku węgla(II) i pary wodnej
F
2.
Obniżenie temperatury w warunkach izobarycznych (p = const) w opisanym
układzie będącym w stanie równowagi będzie skutkowało zmniejszeniem
wartości stałej równowagi reakcji otrzymywania tlenku węgla(II) i pary
wodnej.
P
Zasady oceniania rozwiązań zadań

","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź: 1 - F, 2 - P

\n

| Stwierdzenie | Ocena |
| 1. Zwiększenie ciśnienia (T = const) → wzrost wydajności | F |
| 2. Obniżenie temperatury (p = const) → zmniejszenie K | P |

\n

Sposób 1 - Zasada Le Chateliera + zależność K(T)

\n
Reakcja układu
\n

Z kontekstu zadania 13 chodzi o reakcję odwróconej konwersji gazu wodnego:

\n

\\[\\ce{CO2(g) + H2(g) <=> CO(g) + H2O(g)} \\quad \\Delta H° = +41{,}2 \\text{ kJ/mol}\\]

\n

Reakcja endotermiczna, produktami są gazy (CO i para wodna).

\n
Stwierdzenie 1 - ciśnienie (T = const)
\n

Policzmy zmianę liczby moli gazu:

\n

\\[\\Delta n_{gaz} = n_{produkty} - n_{substraty} = (1+1) - (1+1) = 0\\]

\n

Obie strony równania mają po 2 mole gazu. Według zasady Le Chateliera:

\n
Zwiększenie ciśnienia przesuwa równowagę w stronę mniejszej liczby moli gazu. Gdy \\(\\Delta n = 0\\), ciśnienie nie przesuwa równowagi w żadną stronę.
\n

Wydajność reakcji nie wzrośnie - pozostanie bez zmian.

\n

Stwierdzenie 1 → F (fałsz)

\n
Stwierdzenie 2 - temperatura (p = const)
\n

Reakcja jest endotermiczna (\\(\\Delta H° > 0\\)). Z równania Van't Hoffa:

\n

\\[\\frac{d(\\ln K)}{dT} = \\frac{\\Delta H°}{RT^2}\\]

\n

Ponieważ \\(\\Delta H° > 0\\), to \\(\\frac{d(\\ln K)}{dT} > 0\\) - stała równowagi rośnie wraz ze wzrostem temperatury.

\n

Konsekwencja odwrotna: obniżenie temperatury → K maleje.

\n

Stwierdzenie mówi: „obniżenie temperatury skutkuje zmniejszeniem K" → to jest zgodne z powyższą analizą.

\n

Stwierdzenie 2 → P (prawda)

\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez regułę Le Chateliera dla temperatury

\n

Dla reakcji endotermicznej możemy zapisać symbolicznie:

\n

\\[\\ce{CO2 + H2 + \\text{ciepło} <=> CO + H2O}\\]

\n

Ciepło traktujemy jak „substrat". Obniżenie temperatury = usunięcie „substratu" → równowaga przesuwa się w lewo (w stronę substratów).

\n\n

To potwierdza: stwierdzenie 2 → P.

\n

Wzory z karty CKE

\n

📖 Karta wzorów str. 13 - Standardowa entalpia tworzenia \\(\\Delta H°_t\\):
Wartości \\(\\Delta H°_t(\\ce{CO2}) = -393{,}5 \\text{ kJ/mol}\\), \\(\\Delta H°_t(\\ce{CO}) = -110{,}5 \\text{ kJ/mol}\\), \\(\\Delta H°_t(\\ce{H2O(g)}) = -241{,}8 \\text{ kJ/mol}\\), \\(\\Delta H°_t(\\ce{H2}) = 0\\).

\n

Z tych wartości wyznaczamy:
\\[\\Delta H°_{rxn} = \\Delta H°_t(\\ce{CO}) + \\Delta H°_t(\\ce{H2O}) - \\Delta H°_t(\\ce{CO2}) - \\Delta H°_t(\\ce{H2})\\]
\\[= (-110{,}5) + (-241{,}8) - (-393{,}5) - 0 = +41{,}2 \\text{ kJ/mol}\\]

\n

Wynik dodatni → reakcja endotermiczna → kluczowe dla oceny stwierdzenia 2.

\n

Dlaczego inne odpowiedzi są błędne

\n

| Błędna ocena | Typowy błąd ucznia |
| 1 = P (ciśnienie zwiększa wydajność) | Uczeń stosuje zasadę Le Chateliera mechanicznie: „więcej ciśnienia → reakcja przesuwa się" - nie sprawdza \\(\\Delta n_{gaz}\\). Gdy \\(\\Delta n = 0\\), ciśnienie jest neutralne. |
| 2 = F (K nie maleje przy obniżeniu T) | Uczeń myli kierunek: wie, że „zimno przesuwa w stronę egzotermiczną", ale nie łączy tego z wartością K - zamiast tego myśli tylko o wydajności/stężeniu, a K jest stałą zależną od temperatury, nie od stężeń. |

\n

Typowe pułapki i uwagi

\n
⚠️ Uwaga: Stała równowagi K zależy wyłącznie od temperatury (nie od ciśnienia, nie od stężeń). Zmiana ciśnienia czy stężeń przesuwa układ ku równowadze, ale nie zmienia wartości K - o ile T = const.
\n
⚠️ Uwaga: Przy \\(\\Delta n_{gaz} = 0\\) zmiana ciśnienia nie przesuwa równowagi - często uczniowie o tym zapominają i błędnie stosują zasadę Le Chateliera.
\n
⚠️ Uwaga: Dla reakcji endotermicznej: wyższa temperatura = większe K (równowaga „lubi" ciepło). Dla egzotermicznej jest odwrotnie. Zawsze sprawdzaj znak \\(\\Delta H°\\) przed oceną wpływu temperatury na K.
\n

Schemat oceniania CKE

\n

1 pkt - poprawne wskazanie dwoch odpowiedzi: zdanie 1. - F, zdanie 2. - P.
0 pkt - odpowiedz niespelniajaca kryterium albo brak odpowiedzi.

"}]}