{"id":"chemia-2025-maj-matura-rozszerzona/zad/16","paper_id":"chemia-2025-maj-matura-rozszerzona","number":"16","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2025,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 16. (0-1)\nUzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.\nIlość energii wydzielana podczas całkowitego spalania 1,0 dm3 zimowego LPG\njest (mniejsza niż / taka sama jak / większa niż) ilość energii wydzielana podczas\ncałkowitego spalania tej samej objętości letniego LPG.\nIlość CO2 emitowanego do atmosfery podczas spalania 1,0 dm3 LPG jest większa\nw przypadku (letniego / zimowego) LPG.\n16.\n0-1\nMCHP-R0_100","answer":null,"answer_text":"Zadanie 16. (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:\n1) […] wyjaśnia przebieg procesów\nchemicznych;\n7) wykonuje obliczenia dotyczące praw\nchemicznych.\nI . Atomy, cząsteczki i stechiometria\nchemiczna. Zdający:\n1) stosuje pojęcia: […] mol […];\n7) wykonuje obliczenia, z uwzględnieniem\nwydajności reakcji, dotyczące: liczby moli\noraz mas substratów i produktów\n(stechiometria wzorów i równań\nchemicznych), objętości gazów\nw warunkach normalnych, po zmieszaniu\nsubstratów w stosunku stechiometrycznym\ni niestechiometrycznym.\nIV. Kinetyka i statyka chemiczna.\nEnergetyka reakcji chemicznych. Zdający:\n9) […] określa efekt energetyczny reakcji\nchemicznej na podstawie wartości entalpii.\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne uzupełnienie dwóch zdań.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.\nZasady oceniania rozwiązań zadań\nRozwiązanie\nIlość energii wydzielana podczas całkowitego spalania 1,0 dm3 zimowego LPG\njest (mniejsza niż / taka sama jak / większa niż) ilość energii wydzielana podczas\ncałkowitego spalania tej samej objętości letniego LPG.\nIlość CO2 emitowanego do atmosfery podczas spalania 1,0 dm3 LPG jest większa\nw przypadku (letniego / zimowego) LPG.","solution":"Odpowiedź: **Energia ze spalania zimowego LPG**: m(zimowy) = 1000 · 0,54 = **540 g**. Stosunek molowy 70:30 (propan:butan) = 7:3. Niech n_propan = 7x, n_butan = 3x. - m = 7x · 44 + 3x · 58 = 308x + 174x = 482x = 540. - x = 540 / 482 = **1,120**. - n_propan = 7,84 mol, n_butan = 3,36 mol. E_zimowy = 7,84 · 2219 + 3,36 · 2878 = **17 397 + 9 670 = 27 067 kJ ≈ 27 100 kJ**. E_letni z poprzedniego zadania = **~27 900 kJ**. **Porównanie**: 27 100 < 27 900 → **zimowy LPG wydziela MNIEJSZĄ energię** niż letni (przy tej samej objętości). **Ilość CO₂ emitowana** (1 mol propanu → 3 mol CO₂; 1 mol butanu → 4 mol CO₂): - **Zimowy**: n_CO₂ = 7,84 · 3 + 3,36 · 4 = 23,5 + 13,4 = **36,9 mol CO₂**. - **Letni**: n_CO₂ = 3,12 · 3 + 7,29 · 4 = 9,4 + 29,2 = **38,5 mol CO₂**. **Letni emituje więcej CO₂** (38,5 > 36,9 mol — różnica ~4%). **Odpowiedzi**: - Energia z zimowego LPG jest **mniejsza niż** ze spalania letniego LPG. - Więcej CO₂ emituje **letni** LPG.\n\nStrona arkusza CKE z trescia zadania\n\nPorównanie LPG — tabela\n\nCecha | Zimowy LPG | Letni LPG\nSkład molowy (propan:butan) | 70:30 | 30:70\nGęstość (g/cm³) | 0,54 | 0,56\nMasa 1 dm³ | 540 g | 560 g\nn_propan (mol) | 7,84 | 3,12\nn_butan (mol) | 3,36 | 7,29\nEnergia (kJ) | ~27 100 | ~27 900\nCO₂ (mol) | 36,9 | 38,5\nCO₂ / kJ | ~1,36·10⁻³ | ~1,38·10⁻³\n\nWnioski:\n- Letni LPG: więcej energii + więcej CO₂ (oba przez większy udział butanu).\n- Emisja CO₂ na jednostkę energii podobna dla obu mieszanek.\n\nMechanizm: dlaczego butan daje więcej energii niż propan?\n\nButan (C₄H₁₀): więcej atomów C i H niż propan (C₃H₈).\n- Spalanie 1 mol propanu: C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O. ΔH = -2219 kJ.\n- Spalanie 1 mol butanu: C₄H₁₀ + 13/2 O₂ → 4 CO₂ + 5 H₂O. ΔH = -2878 kJ.\n\nButan dłuższy = więcej wiązań C-H + C-C → więcej energii zwolnionej w spalaniu.\n\nNa atom C:\n- Propan: 2219/3 = 740 kJ/mol C.\n- Butan: 2878/4 = 720 kJ/mol C.\n\nPodobnie efektywne na atom C, ale butan ma więcej atomów C → więcej energii na cząsteczkę.\n\nPunktacja CKE\n\n- 16. 1 pkt — oba wybory (mniejsza + letni).\n\nPo co to umieć\n\nDlaczego dwie wersje LPG?:\n- Zimowy LPG (70% propan) — propan wrze w -42°C → parowanie zimą OK. Butan wrze w -1°C → w mrozie nie paruje, silnik nie pracuje na LPG.\n- Letni LPG (70% butan) — butan tańszy. Wystarczy do parowania w temperaturach &gt;5°C. W zimie zawiódłby.\n\nEmisje samochodowe:\n- Spalanie LPG = mniej cząstek stałych (PM2.5) + mniej NOx niż diesel.\n- ~10% mniej CO₂ na km niż benzyna (zależy od silnika).\n- Wymagana modyfikacja silnika (instalacja LPG) — koszt ~3000-5000 zł.\n\nGlobalna konsumpcja LPG (2024):\n- ~300 mln ton/rok.\n- Polska: ~3 mln ton/rok (jeden z największych konsumentów w UE).\n- Główne źródła: rafinerie + wydobycie gazu ziemnego.\n\nBioplyn = analog LPG ale z biomasy (mieszanka CH₄ + CO₂). Odnawialne źródło.\n\nTypowy błąd: Pułapka — odwrotny kierunek. Letni LPG ma więcej **butanu** (większego węglowodoru), który daje **więcej energii NA MOL** (2878 vs 2219), ale w 1 dm³ jest **mniej moli całkowicie** (mniejsza gęstość energii na mol = większa cząsteczka). Klucz: letni LPG MIMO większej zawartości butanu daje **WIĘCEJ** energii na dm³ (bo butan ma więcej energii niż propan). Pułapka — niewłaściwe stechiometrie CO₂. Propan C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O. Butan C₄H₁₀ + 13/2 O₂ → 4 CO₂ + 5 H₂O.","image":"img/chemia-2025-maj-matura-rozszerzona/zad-16.webp","solution_image":null,"topics":"termochemia, LPG, propan, butan, porównanie spalania, CO2","page_from":21,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2025 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 16. (0-1)<br>Uzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.<br>Ilość energii wydzielana podczas całkowitego spalania 1,0 dm3 zimowego LPG<br>jest (mniejsza niż / taka sama jak / większa niż) ilość energii wydzielana podczas<br>całkowitego spalania tej samej objętości letniego LPG.<br>Ilość CO2 emitowanego do atmosfery podczas spalania 1,0 dm3 LPG jest większa<br>w przypadku (letniego / zimowego) LPG.<br>16.<br>0-1<br>MCHP-R0_100</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 16. (0-1)<br>Wymagania ogólne<br>Wymagania szczegółowe<br>I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie<br>informacji. Zdający:</p>\n<ol><li>pozyskuje i przetwarza informacje</li></ol>\n<p>z różnorodnych źródeł.<br>II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej<br>wiedzy do rozwiązywania problemów.<br>Zdający:</p>\n<ol><li>[…] wyjaśnia przebieg procesów</li></ol>\n<p>chemicznych;</p>\n<ol><li>wykonuje obliczenia dotyczące praw</li></ol>\n<p>chemicznych.<br>I . Atomy, cząsteczki i stechiometria<br>chemiczna. Zdający:</p>\n<ol><li>stosuje pojęcia: […] mol […];</li><li>wykonuje obliczenia, z uwzględnieniem</li></ol>\n<p>wydajności reakcji, dotyczące: liczby moli<br>oraz mas substratów i produktów<br>(stechiometria wzorów i równań<br>chemicznych), objętości gazów<br>w warunkach normalnych, po zmieszaniu<br>substratów w stosunku stechiometrycznym<br>i niestechiometrycznym.<br>IV. Kinetyka i statyka chemiczna.<br>Energetyka reakcji chemicznych. Zdający:</p>\n<ol><li>[…] określa efekt energetyczny reakcji</li></ol>\n<p>chemicznej na podstawie wartości entalpii.<br>Zasady oceniania<br>1 pkt - poprawne uzupełnienie dwóch zdań.<br>0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.<br>Zasady oceniania rozwiązań zadań<br>Rozwiązanie<br>Ilość energii wydzielana podczas całkowitego spalania 1,0 dm3 zimowego LPG<br>jest (mniejsza niż / taka sama jak / większa niż) ilość energii wydzielana podczas<br>całkowitego spalania tej samej objętości letniego LPG.<br>Ilość CO2 emitowanego do atmosfery podczas spalania 1,0 dm3 LPG jest większa<br>w przypadku (letniego / zimowego) LPG.</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>Energia ze spalania zimowego LPG</strong>: m(zimowy) = 1000 · 0,54 = <strong>540 g</strong>. Stosunek molowy 70:30 (propan:butan) = 7:3. Niech n_propan = 7x, n_butan = 3x. - m = 7x · 44 + 3x · 58 = 308x + 174x = 482x = 540. - x = 540 / 482 = <strong>1,120</strong>. - n_propan = 7,84 mol, n_butan = 3,36 mol. E_zimowy = 7,84 · 2219 + 3,36 · 2878 = <strong>17 397 + 9 670 = 27 067 kJ ≈ 27 100 kJ</strong>. E_letni z poprzedniego zadania = <strong>~27 900 kJ</strong>. <strong>Porównanie</strong>: 27 100 &lt; 27 900 → <strong>zimowy LPG wydziela MNIEJSZĄ energię</strong> niż letni (przy tej samej objętości). <strong>Ilość CO₂ emitowana</strong> (1 mol propanu → 3 mol CO₂; 1 mol butanu → 4 mol CO₂): - <strong>Zimowy</strong>: n_CO₂ = 7,84 · 3 + 3,36 · 4 = 23,5 + 13,4 = <strong>36,9 mol CO₂</strong>. - <strong>Letni</strong>: n_CO₂ = 3,12 · 3 + 7,29 · 4 = 9,4 + 29,2 = <strong>38,5 mol CO₂</strong>. <strong>Letni emituje więcej CO₂</strong> (38,5 &gt; 36,9 mol — różnica ~4%). <strong>Odpowiedzi</strong>: - Energia z zimowego LPG jest <strong>mniejsza niż</strong> ze spalania letniego LPG. - Więcej CO₂ emituje <strong>letni</strong> LPG.</p>\n<p>Strona arkusza CKE z trescia zadania</p>\n<p>Porównanie LPG — tabela</p>\n<p>Cecha | Zimowy LPG | Letni LPG<br>Skład molowy (propan:butan) | 70:30 | 30:70<br>Gęstość (g/cm³) | 0,54 | 0,56<br>Masa 1 dm³ | 540 g | 560 g<br>n_propan (mol) | 7,84 | 3,12<br>n_butan (mol) | 3,36 | 7,29<br>Energia (kJ) | ~27 100 | ~27 900<br>CO₂ (mol) | 36,9 | 38,5<br>CO₂ / kJ | ~1,36·10⁻³ | ~1,38·10⁻³</p>\n<p>Wnioski:</p>\n<ul><li>Letni LPG: więcej energii + więcej CO₂ (oba przez większy udział butanu).</li><li>Emisja CO₂ na jednostkę energii podobna dla obu mieszanek.</li></ul>\n<p>Mechanizm: dlaczego butan daje więcej energii niż propan?</p>\n<p>Butan (C₄H₁₀): więcej atomów C i H niż propan (C₃H₈).</p>\n<ul><li>Spalanie 1 mol propanu: C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O. ΔH = -2219 kJ.</li><li>Spalanie 1 mol butanu: C₄H₁₀ + 13/2 O₂ → 4 CO₂ + 5 H₂O. ΔH = -2878 kJ.</li></ul>\n<p>Butan dłuższy = więcej wiązań C-H + C-C → więcej energii zwolnionej w spalaniu.</p>\n<p>Na atom C:</p>\n<ul><li>Propan: 2219/3 = 740 kJ/mol C.</li><li>Butan: 2878/4 = 720 kJ/mol C.</li></ul>\n<p>Podobnie efektywne na atom C, ale butan ma więcej atomów C → więcej energii na cząsteczkę.</p>\n<p>Punktacja CKE</p>\n<ul><li>16. 1 pkt — oba wybory (mniejsza + letni).</li></ul>\n<p>Po co to umieć</p>\n<p>Dlaczego dwie wersje LPG?:</p>\n<ul><li>Zimowy LPG (70% propan) — propan wrze w -42°C → parowanie zimą OK. Butan wrze w -1°C → w mrozie nie paruje, silnik nie pracuje na LPG.</li><li>Letni LPG (70% butan) — butan tańszy. Wystarczy do parowania w temperaturach &amp;gt;5°C. W zimie zawiódłby.</li></ul>\n<p>Emisje samochodowe:</p>\n<ul><li>Spalanie LPG = mniej cząstek stałych (PM2.5) + mniej NOx niż diesel.</li><li>~10% mniej CO₂ na km niż benzyna (zależy od silnika).</li><li>Wymagana modyfikacja silnika (instalacja LPG) — koszt ~3000-5000 zł.</li></ul>\n<p>Globalna konsumpcja LPG (2024):</p>\n<ul><li>~300 mln ton/rok.</li><li>Polska: ~3 mln ton/rok (jeden z największych konsumentów w UE).</li><li>Główne źródła: rafinerie + wydobycie gazu ziemnego.</li></ul>\n<p>Bioplyn = analog LPG ale z biomasy (mieszanka CH₄ + CO₂). Odnawialne źródło.</p>\n<p>Typowy błąd: Pułapka — odwrotny kierunek. Letni LPG ma więcej <strong>butanu</strong> (większego węglowodoru), który daje <strong>więcej energii NA MOL</strong> (2878 vs 2219), ale w 1 dm³ jest <strong>mniej moli całkowicie</strong> (mniejsza gęstość energii na mol = większa cząsteczka). Klucz: letni LPG MIMO większej zawartości butanu daje <strong>WIĘCEJ</strong> energii na dm³ (bo butan ma więcej energii niż propan). Pułapka — niewłaściwe stechiometrie CO₂. Propan C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O. Butan C₄H₁₀ + 13/2 O₂ → 4 CO₂ + 5 H₂O.</p>"},{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź:</h4>\n<ul><li><strong>Zdanie 1:</strong> mniejsza niż</li><li><strong>Zdanie 2:</strong> letniego</li></ul>\n<h4>Sposób 1 - analiza składu LPG i właściwości spalania</h4>\n<p><strong>Krok 1: Co to jest zimowy vs letni LPG?</strong></p>\n<p>LPG (gaz płynny) to mieszanina propanu \\(\\ce{C3H8}\\) i butanu \\(\\ce{C4H10}\\) w różnych proporcjach:</p>\n<p>| | Zimowy LPG | Letni LPG |<br>| Skład | ~80% propanu, ~20% butanu | ~20% propanu, ~80% butanu |<br>| Powód | Propan wrze w \\(-42°C\\) → paruje nawet zimą | Butan wrze w \\(0°C\\) → wystarczy latem |</p>\n<p>Zimowy LPG ma <strong>więcej propanu</strong>, letni - <strong>więcej butanu</strong>.</p>\n<p><strong>Krok 2: Ile energii daje spalenie 1 dm³ gazu?</strong></p>\n<p>Pytanie dotyczy objętości (1 dm³), nie masy. Przy tych samych warunkach (T, p) 1 dm³ propanu i 1 dm³ butanu zawiera <strong>tę samą liczbę moli</strong> (prawo Avogadra → \\(n = pV/RT\\)).</p>\n<p>Reakcje spalania:</p>\n<p>\\[\\ce{C3H8(g) + 5O2(g) -&gt; 3CO2(g) + 4H2O(l)} \\quad \\Delta H°_s = -2220 \\text{ kJ/mol}\\]</p>\n<p>\\[\\ce{C4H10(g) + \\frac{13}{2}O2(g) -&gt; 4CO2(g) + 5H2O(l)} \\quad \\Delta H°_s = -2877 \\text{ kJ/mol}\\]</p>\n<p>Butan uwalnia <strong>więcej energii na mol</strong> niż propan (więcej wiązań C-C i C-H do utlenienia).</p>\n<p><strong>Krok 3: Porównanie energii z 1 dm³</strong></p>\n<p>Letni LPG ma więcej butanu → więcej energii na dm³.<br>Zimowy LPG ma więcej propanu → <strong>mniej energii na dm³</strong>.</p>\n<p>\\[\\boxed{Q_\\text{zimowy} &lt; Q_\\text{letni}}\\]</p>\n<p><strong>Zdanie 1: mniejsza niż</strong> ✓</p>\n<p><strong>Krok 4: Ile CO₂ emituje 1 dm³?</strong></p>\n<p>Na 1 mol gazu:</p>\n<ul><li>1 mol \\(\\ce{C3H8}\\) → <strong>3 mol \\(\\ce{CO2}\\)</strong></li><li>1 mol \\(\\ce{C4H10}\\) → <strong>4 mol \\(\\ce{CO2}\\)</strong></li></ul>\n<p>Butan emituje więcej \\(\\ce{CO2}\\) na mol. Letni LPG ma więcej butanu → <strong>więcej \\(\\ce{CO2}\\) na dm³</strong>.</p>\n<p><strong>Zdanie 2: letniego</strong> ✓</p>\n<h4>Sposób 2 - weryfikacja przez przeliczenie przykładowej mieszaniny</h4>\n<p>Przyjmijmy przykładowe składy (vol/vol):</p>\n<ul><li>Zimowy: 80% \\(\\ce{C3H8}\\) + 20% \\(\\ce{C4H10}\\)</li><li>Letni: 20% \\(\\ce{C3H8}\\) + 80% \\(\\ce{C4H10}\\)</li></ul>\n<p><strong>Energia z 1 mol mieszaniny:</strong></p>\n<p>\\[Q_\\text{zimowy} = 0{,}80 \\cdot 2220 + 0{,}20 \\cdot 2877 = 1776 + 575 = 2351 \\text{ kJ/mol}\\]</p>\n<p>\\[Q_\\text{letni} = 0{,}20 \\cdot 2220 + 0{,}80 \\cdot 2877 = 444 + 2302 = 2746 \\text{ kJ/mol}\\]</p>\n<p>\\[2351 &lt; 2746 \\quad \\Rightarrow \\quad Q_\\text{zimowy} &lt; Q_\\text{letni} \\checkmark\\]</p>\n<p><strong>Emisja CO₂ z 1 mol mieszaniny:</strong></p>\n<p>\\[n(\\ce{CO2})_\\text{zimowy} = 0{,}80 \\cdot 3 + 0{,}20 \\cdot 4 = 2{,}4 + 0{,}8 = 3{,}2 \\text{ mol}\\]</p>\n<p>\\[n(\\ce{CO2})_\\text{letni} = 0{,}20 \\cdot 3 + 0{,}80 \\cdot 4 = 0{,}6 + 3{,}2 = 3{,}8 \\text{ mol}\\]</p>\n<p>\\[3{,}2 &lt; 3{,}8 \\quad \\Rightarrow \\quad \\text{więcej CO}_2 \\text{ z letniego} \\checkmark\\]</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>📖 <strong>Karta wzorów str. 13 - Standardowa entalpia spalania:</strong></p>\n<p>\\[\\Delta H°_s(\\ce{C3H8, g}) = -2220 \\text{ kJ/mol}\\]<br>\\[\\Delta H°_s(\\ce{C4H10, g}) = -2877 \\text{ kJ/mol}\\]</p>\n<p>Z tych wartości bezpośrednio wynika, że butan (dominujący w letnim LPG) daje więcej energii i więcej \\(\\ce{CO2}\\) na mol gazu.</p>\n<h4>Dlaczego inne odpowiedzi są błędne</h4>\n<p>| Wariant | Typowy błąd |<br>| „taka sama jak&quot; (zdanie 1) | Błędne założenie, że skoro to LPG to energia jest taka sama - ale skład jest różny, butan ≠ propan |<br>| „większa niż&quot; (zdanie 1) | Zamiana zimowego z letnim - zimowy ma MNIEJ butanu, więc mniej energii, nie więcej |<br>| „zimowego&quot; (zdanie 2) | Odwrotna intuicja - zimowy LPG ma więcej propanu (3C), letni więcej butanu (4C) → letni emituje więcej CO₂ |</p>\n<h4>Typowe pułapki</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Kluczowe jest zapamiętanie KTÓRY LPG ma więcej butanu. Zimowy = więcej propanu (bo propan paruje w mróz). Letni = więcej butanu. Łatwo pomylić!</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Pytanie dotyczy tej samej <strong>objętości</strong> gazu, nie tej samej masy. To ważne - przy objętości liczymy mole przez prawo gazowe, a 1 dm³ propanu = 1 dm³ butanu pod względem liczby moli (przy tym samym T i p).</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Więcej węgla w cząsteczce = więcej CO₂ ze spalania = więcej energii. Butan (\\(\\ce{C4H10}\\)) → 4 mol CO₂, propan (\\(\\ce{C3H8}\\)) → 3 mol CO₂. Ta reguła działa dla wszystkich alkanów.</blockquote>\n<h4>Schemat oceniania CKE</h4>\n<p>Zadanie za 0-1 pkt.</p>\n<ul><li><strong>1 pkt</strong> - poprawne uzupelnienie dwoch zdan: energia ze spalania 1 dm3 zimowego LPG jest mniejsza niz letniego; wiecej CO2 emituje letni LPG.</li><li><strong>0 pkt</strong> - odpowiedz niespelniajaca kryterium albo brak odpowiedzi.</li></ul>"}]}