{"id":"chemia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad/6.2","paper_id":"chemia-2024-maj-matura-rozszerzona","number":"6.2","points":1,"ptype":"closed","subject":"chemia","category":"matura","year":2024,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 6.2. (0-1)\nUzupełnij zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym\nnawiasie.\nSzybkość reakcji rozkładu nadtlenku wodoru wraz z upływem czasu (rośnie / maleje /\nnie ulega zmianie).\nSzybkość reakcji rozkładu nadtlenku wodoru w temperaturze 40 C jest (większa niż /\nmniejsza niż / taka sama jak) w temperaturze 20 C.\n0,00\n0,01\n0,02\n0,03\n0,04\n0,05\n0\n5\n10\n15\n20\n25\n30\nStężenie molowe H2O2, mol ∙ dm-3\nCzas, minuty\n6.1.\n0-1-2\n6.2.\n0-1\nMCHP-R0_100","answer":null,"answer_text":"Zadanie 6.2. (0-1)\nWymagania egzaminacyjne 2024\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:\n1) definiuje […] szybkość reakcji (jako\nzmianę stężenia reagenta w czasie);\n2) przewiduje wpływ: stężenia (ciśnienia)\nsubstratów […] i temperatury na szybkość\nreakcji […].\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne uzupełnienie dwóch zdań.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.\nRozwiązanie\nSzybkość reakcji rozkładu nadtlenku wodoru wraz z upływem czasu (rośnie / maleje /\nnie ulega zmianie).\nSzybkość reakcji rozkładu nadtlenku wodoru w temperaturze 40 C jest (większa niż /\nmniejsza niż / taka sama jak) w temperaturze 20 C.\nZasady oceniania rozwiązań zadań","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\n- **Zdanie 1:** Szybkość reakcji rozkładu nadtlenku wodoru wraz z upływem czasu **maleje**\n- **Zdanie 2:** Szybkość reakcji rozkładu nadtlenku wodoru w temperaturze 40 °C jest **większa niż** w temperaturze 20 °C\n\n## Sposób 1 - prawo działania mas + reguła van't Hoffa\n\n**Zdanie 1 - zmiana szybkości w czasie**\n\nReakcja rozkładu nadtlenku wodoru:\n\n\\[\\ce{2 H2O2(l) -> 2 H2O(l) + O2(g)}\\]\n\nSzybkość tej reakcji zależy od stężenia substratu. Zgodnie z prawem działania mas:\n\n\\[v = k \\cdot [\\ce{H2O2}]^n\\]\n\nWraz z upływem czasu cząsteczki \\(\\ce{H2O2}\\) reagują i znikają - stężenie substratu **spada**. Skoro \\([\\ce{H2O2}]\\) maleje, to iloczyn \\(k \\cdot [\\ce{H2O2}]^n\\) też maleje.\n\n**Wniosek:** szybkość reakcji **maleje** wraz z upływem czasu.\n\n**Zdanie 2 - wpływ temperatury**\n\nKorzystamy z **reguły van't Hoffa**: wzrost temperatury o 10 °C powoduje 2-4-krotny wzrost szybkości reakcji (współczynnik temperaturowy \\(\\gamma = 2{-}4\\)).\n\n\\[v_{T+10} = \\gamma \\cdot v_T\\]\n\nRóżnica temperatur to \\(40\\,°C - 20\\,°C = 20\\,°C\\), czyli wzrost o **dwa razy 10 °C**:\n\n\\[v_{40} = \\gamma^2 \\cdot v_{20}\\]\n\nPrzy \\(\\gamma = 2\\):\n\n\\[v_{40} = 4 \\cdot v_{20}\\]\n\n**Wniosek:** szybkość w 40 °C jest **większa niż** w 20 °C - co najmniej 4-krotnie.\n\nWyjaśnienie mechanistyczne: wyższa temperatura → większa energia kinetyczna cząsteczek → więcej zderzeń ma energię ≥ energii aktywacji \\(E_a\\) → więcej skutecznych zderzeń → reakcja szybsza.\n\n## Sposób 2 - weryfikacja przez teorię zderzeń\n\nTeoria zderzeń mówi, że reakcja zachodzi, gdy:\n1. cząsteczki się zderzą\n2. zderzenie ma wystarczającą energię (≥ \\(E_a\\))\n3. orientacja cząsteczek jest odpowiednia\n\n**Ad Zdanie 1:** Im mniej cząsteczek \\(\\ce{H2O2}\\) pozostaje w roztworze (bo część już zreagowała), tym rzadziej dochodzi do skutecznych zderzeń. Szybkość reakcji **maleje** - zgodnie z wnioskiem ze Sposobu 1. ✓\n\n**Ad Zdanie 2:** W wyższej temperaturze (40 °C vs 20 °C) cząsteczki \\(\\ce{H2O2}\\) mają wyższą średnią energię kinetyczną. Większy odsetek cząsteczek przekracza próg energii aktywacji \\(E_a\\) (rozkład Boltzmanna przesuwa się w prawo). Szybkość **rośnie** - zgodnie z wnioskiem ze Sposobu 1. ✓\n\n## Wzory z karty CKE\n\nW tym zadaniu nie korzystamy z konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów. Wystarczy znajomość:\n\n> 📖 **Reguła van't Hoffa** - ogólna zasada fizykochemii (nie ma osobnej tabeli w karcie, ale jest omawiana w podręcznikach i obowiązuje na maturze jako wiedza wymagana). Wzór \\(v_{T+10} = \\gamma \\cdot v_T\\) (gdzie \\(\\gamma = 2{-}4\\)) stosuje się bezpośrednio do porównania szybkości w różnych temperaturach.\n\n## Dlaczego inne odpowiedzi są błędne\n\n**Zdanie 1:**\n\n| Wariant | Błąd |\n| **rośnie** | Żeby szybkość rosła, stężenie substratu musiałoby rosnąć - ale \\(\\ce{H2O2}\\) jest zużywany, nie produkowany |\n| **nie ulega zmianie** | Szybkość stała byłaby tylko wtedy, gdyby stężenie substratu było utrzymywane na stałym poziomie (reaktor przepływowy) lub reakcja była zerowego rzędu - nie dotyczy typowego rozkładu \\(\\ce{H2O2}\\) |\n\n**Zdanie 2:**\n\n| Wariant | Błąd |\n| **mniejsza niż** | Odwrócenie zależności - wyższa temperatura to szybsza reakcja (więcej energii), nie wolniejsza |\n| **taka sama jak** | Szybkość byłaby niezależna od temperatury tylko przy \\(E_a = 0\\) - co nie zdarza się w rzeczywistych reakcjach chemicznych |\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Uczniowie mylą „szybkość reakcji maleje w czasie\" z „reakcja się zatrzymuje\" - reakcja nie zatrzymuje się od razu, tylko stopniowo zwalnia, asymptotycznie dążąc do zera (aż cały substrat się wyczerpie).\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Reguła van't Hoffa to **przybliżenie** - mówi o wzroście 2-4 razy na każde 10 °C. Na maturze wystarczy wiedzieć, że wyższa temperatura = szybsza reakcja. Nie trzeba obliczać dokładnej wartości γ.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie myl **szybkości reakcji** (mol·dm⁻³·s⁻¹) z **wydajnością/stopniem przereagowania** - nawet gdy szybkość maleje w czasie, reakcja nadal biegnie do końca.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**1 pkt** - poprawne uzupelnienie dwoch zdan: szybkosc maleje wraz z czasem; w 40 st.C jest wieksza niz w 20 st.C.\n**0 pkt** - odpowiedz niespelniajaca kryterium albo brak odpowiedzi.","image":"img/chemia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad-6.2.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":9,"source":"ocr","answer_source":null,"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 6.2. (0-1)
Uzupełnij zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym
nawiasie.
Szybkość reakcji rozkładu nadtlenku wodoru wraz z upływem czasu (rośnie / maleje /
nie ulega zmianie).
Szybkość reakcji rozkładu nadtlenku wodoru w temperaturze 40 C jest (większa niż /
mniejsza niż / taka sama jak) w temperaturze 20 C.
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0
5
10
15
20
25
30
Stężenie molowe H2O2, mol ∙ dm-3
Czas, minuty
6.1.
0-1-2
6.2.
0-1
MCHP-R0_100

","answer_text_html":"

Zadanie 6.2. (0-1)
Wymagania egzaminacyjne 2024
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. definiuje […] szybkość reakcji (jako
\n

zmianę stężenia reagenta w czasie);

\n
  1. przewiduje wpływ: stężenia (ciśnienia)
\n

substratów […] i temperatury na szybkość
reakcji […].
Zasady oceniania
1 pkt - poprawne uzupełnienie dwóch zdań.
0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
Szybkość reakcji rozkładu nadtlenku wodoru wraz z upływem czasu (rośnie / maleje /
nie ulega zmianie).
Szybkość reakcji rozkładu nadtlenku wodoru w temperaturze 40 C jest (większa niż /
mniejsza niż / taka sama jak) w temperaturze 20 C.
Zasady oceniania rozwiązań zadań

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

Poprawna odpowiedź

\n\n

Sposób 1 - prawo działania mas + reguła van't Hoffa

\n

Zdanie 1 - zmiana szybkości w czasie

\n

Reakcja rozkładu nadtlenku wodoru:

\n

\\[\\ce{2 H2O2(l) -> 2 H2O(l) + O2(g)}\\]

\n

Szybkość tej reakcji zależy od stężenia substratu. Zgodnie z prawem działania mas:

\n

\\[v = k \\cdot [\\ce{H2O2}]^n\\]

\n

Wraz z upływem czasu cząsteczki \\(\\ce{H2O2}\\) reagują i znikają - stężenie substratu spada. Skoro \\([\\ce{H2O2}]\\) maleje, to iloczyn \\(k \\cdot [\\ce{H2O2}]^n\\) też maleje.

\n

Wniosek: szybkość reakcji maleje wraz z upływem czasu.

\n

Zdanie 2 - wpływ temperatury

\n

Korzystamy z reguły van't Hoffa: wzrost temperatury o 10 °C powoduje 2-4-krotny wzrost szybkości reakcji (współczynnik temperaturowy \\(\\gamma = 2{-}4\\)).

\n

\\[v_{T+10} = \\gamma \\cdot v_T\\]

\n

Różnica temperatur to \\(40\\,°C - 20\\,°C = 20\\,°C\\), czyli wzrost o dwa razy 10 °C:

\n

\\[v_{40} = \\gamma^2 \\cdot v_{20}\\]

\n

Przy \\(\\gamma = 2\\):

\n

\\[v_{40} = 4 \\cdot v_{20}\\]

\n

Wniosek: szybkość w 40 °C jest większa niż w 20 °C - co najmniej 4-krotnie.

\n

Wyjaśnienie mechanistyczne: wyższa temperatura → większa energia kinetyczna cząsteczek → więcej zderzeń ma energię ≥ energii aktywacji \\(E_a\\) → więcej skutecznych zderzeń → reakcja szybsza.

\n

Sposób 2 - weryfikacja przez teorię zderzeń

\n

Teoria zderzeń mówi, że reakcja zachodzi, gdy:

\n
  1. cząsteczki się zderzą
  2. zderzenie ma wystarczającą energię (≥ \\(E_a\\))
  3. orientacja cząsteczek jest odpowiednia
\n

Ad Zdanie 1: Im mniej cząsteczek \\(\\ce{H2O2}\\) pozostaje w roztworze (bo część już zreagowała), tym rzadziej dochodzi do skutecznych zderzeń. Szybkość reakcji maleje - zgodnie z wnioskiem ze Sposobu 1. ✓

\n

Ad Zdanie 2: W wyższej temperaturze (40 °C vs 20 °C) cząsteczki \\(\\ce{H2O2}\\) mają wyższą średnią energię kinetyczną. Większy odsetek cząsteczek przekracza próg energii aktywacji \\(E_a\\) (rozkład Boltzmanna przesuwa się w prawo). Szybkość rośnie - zgodnie z wnioskiem ze Sposobu 1. ✓

\n

Wzory z karty CKE

\n

W tym zadaniu nie korzystamy z konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów. Wystarczy znajomość:

\n
📖 Reguła van't Hoffa - ogólna zasada fizykochemii (nie ma osobnej tabeli w karcie, ale jest omawiana w podręcznikach i obowiązuje na maturze jako wiedza wymagana). Wzór \\(v_{T+10} = \\gamma \\cdot v_T\\) (gdzie \\(\\gamma = 2{-}4\\)) stosuje się bezpośrednio do porównania szybkości w różnych temperaturach.
\n

Dlaczego inne odpowiedzi są błędne

\n

Zdanie 1:

\n

| Wariant | Błąd |
| rośnie | Żeby szybkość rosła, stężenie substratu musiałoby rosnąć - ale \\(\\ce{H2O2}\\) jest zużywany, nie produkowany |
| nie ulega zmianie | Szybkość stała byłaby tylko wtedy, gdyby stężenie substratu było utrzymywane na stałym poziomie (reaktor przepływowy) lub reakcja była zerowego rzędu - nie dotyczy typowego rozkładu \\(\\ce{H2O2}\\) |

\n

Zdanie 2:

\n

| Wariant | Błąd |
| mniejsza niż | Odwrócenie zależności - wyższa temperatura to szybsza reakcja (więcej energii), nie wolniejsza |
| taka sama jak | Szybkość byłaby niezależna od temperatury tylko przy \\(E_a = 0\\) - co nie zdarza się w rzeczywistych reakcjach chemicznych |

\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: Uczniowie mylą „szybkość reakcji maleje w czasie" z „reakcja się zatrzymuje" - reakcja nie zatrzymuje się od razu, tylko stopniowo zwalnia, asymptotycznie dążąc do zera (aż cały substrat się wyczerpie).
\n
⚠️ Uwaga: Reguła van't Hoffa to przybliżenie - mówi o wzroście 2-4 razy na każde 10 °C. Na maturze wystarczy wiedzieć, że wyższa temperatura = szybsza reakcja. Nie trzeba obliczać dokładnej wartości γ.
\n
⚠️ Uwaga: Nie myl szybkości reakcji (mol·dm⁻³·s⁻¹) z wydajnością/stopniem przereagowania - nawet gdy szybkość maleje w czasie, reakcja nadal biegnie do końca.
\n

Schemat oceniania CKE

\n

1 pkt - poprawne uzupelnienie dwoch zdan: szybkosc maleje wraz z czasem; w 40 st.C jest wieksza niz w 20 st.C.
0 pkt - odpowiedz niespelniajaca kryterium albo brak odpowiedzi.

"}]}