Zadania maturalne z chemii – Termochemia i kinetyka chemiczna – liceum

2022 III pokazowy / Zadanie 15.
Równanie kinetyczne reakcji opisanej równaniem:
2NO _(g) + O_{2 (g)} → 2NO_{2 (g)}  
ma postać: v = k · c² _NO · c _O2  
^{Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2004.}
Szybkość reakcji chemicznej v, wyrażona w jednostce: mol· dm⁻³· s⁻¹, zależy od stężeń molowych substratów reakcji oraz od stałej szybkości reakcji k – współczynnika charakterystycznego dla danej reakcji. Stała szybkości reakcji zależy od temperatury, a nie zależy od stężenia substratów.
Zadanie 15.1. (0–1)
Napisz jednostkę stałej szybkości reakcji k w równaniu kinetycznym opisanej reakcji.
........................................................
Zadanie 15.2. (0–2)
W zamkniętym reaktorze o pojemności 2 dm³ zmieszano 6 moli tlenku azotu(II) i 4 mole tlenu. Podczas reakcji utrzymywano stałą temperaturę T.
Oblicz, ile razy zmaleje szybkość opisanej reakcji w stosunku do szybkości początkowej, w momencie, w którym stężenie tlenu zmniejszy się o 1 mol· dm⁻³.

2019 VI N / Zadanie 39. (0–1)
Przygotowano wodny roztwór sacharozy, który zakwaszono kwasem siarkowym(VI) i przeprowadzono reakcję hydrolizy sacharozy w temperaturze 298 K. Ta reakcja przebiega zgodnie ze schematem:
sacharoza + woda — ^H+→ glukoza + fruktoza
W czasie doświadczenia mierzono stężenie sacharozy w mieszaninie reakcyjnej i wyniki tych pomiarów przedstawiono na poniższym wykresie.

Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

2018 N / Zadanie 40. (0–1)
Hydrolizę sacharozy można opisać równaniem:
C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O —^HCl→ C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆
Podczas przebiegu tego procesu w wodnym roztworze o pH = 4,5 mierzono stężenie sacharozy w stałych odstępach czasu i wyniki eksperymentu zestawiono w poniższej tabeli.

^{Na podstawie: H.E. Avery, D.J. Shaw, Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej, Warszawa 1974.}
Uzupełnij poniższe zdania – wybierz i podkreśl jedno określenie spośród podanych w nawiasie oraz wpisz wartość stężenia molowego glukozy.
Reakcja hydrolizy sacharozy biegła szybciej w ciągu (pierwszych / ostatnich) 30 minut trwania eksperymentu, ponieważ szybkość reakcji zależy od stężenia substratów, które (maleje / rośnie) w miarę biegu reakcji. Stężenie molowe glukozy w badanym roztworze w czasie równym połowie całkowitego czasu wykonywania pomiarów było równe ............. mol · dm⁻³ .

2017-VI / Zadanie 8.
Pewien związek organiczny ulega reakcji rozkładu. Energia aktywacji tej reakcji jest niezerowa (E_A > 0). Przeprowadzono doświadczenie, w którym badano szybkość reakcji rozkładu związku X. W tym celu mierzono w odstępach co 2·10³ sekund stężenie molowe związku X w ciągu pierwszych 12·10³ sekund od momentu zainicjowania reakcji. Następnie obliczono średnią szybkość reakcji rozkładu związku X w przedziałach czasu po 2·10³ sekund. Przedziały te oznaczono numerami od I do VI. Zależność średniej szybkości reakcji rozkładu związku X od czasu zilustrowano na poniższym wykresie.

^{Na podstawie: P.W. Atkins, C.A. Trapp, M.P. Cady, C. Giunta, Chemia fizyczna. Zbiór zadań z rozwiązaniami, Warszawa 2001.}

Zadanie 8.1. (0–1)
Określ jednostkę, w jakiej wyrażona jest szybkość reakcji w opisanym doświadczeniu.
..................................
Zadanie 8.2. (0–1)
Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe. Zaznacz literę P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo literę F – jeżeli jest fałszywa.
1. Wzrost temperatury, w której zachodzi reakcja rozkładu związku X, poskutkuje zwiększeniem szybkości tej reakcji. P F
2. Średnia szybkość reakcji rozkładu związku X jest tym większa, im mniejsze jest stężenie tego związku. P F
3. Zależność szybkości reakcji rozkładu związku X od czasu jest liniowa. P F

2017 N /Zadanie 7. (0–1)
Do reaktora wprowadzono próbkę gazowego związku A i zainicjowano reakcję:
A (g) ⇄ 2B (g)
Przemianę prowadzono w stałej objętości. Mierzono stężenie związku A w czasie trwania reakcji. Tę zależność przedstawiono na poniższym wykresie.

Na podstawie powyższych informacji narysuj wykres przedstawiający zależność stężenia związku B od czasu trwania reakcji.

2019 N /  Zadanie 19. (0–1)
Przeprowadzono doświadczenie, w którym do probówki I wlano kwas solny o pH = 2, a do probówki II – wodny roztwór kwasu octowego (etanowego) o pH = 2. Roztwory miały temperaturę 298 K. Następnie do obu probówek dodano po 1 gramie pyłu cynkowego. Opisane doświadczenie zilustrowano poniższym schematem.

Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1. W warunkach doświadczenia stężenie molowe kwasu solnego jest większe niż stężenie molowe wodnego roztworu kwasu octowego.   P F
2. Użycie w doświadczeniu wodnych roztworów o pH = 3 skutkowałoby wzrostem szybkości reakcji wyłącznie w probówce II, ponieważ kwas uczestniczący w tej przemianie jest kwasem słabym.    P F
3. Ochłodzenie obu użytych w doświadczeniu wodnych roztworów skutkowałoby zmniejszeniem szybkości wydzielania gazu w przemianach zachodzących w probówkach I i II.   P F

2019 S / Zadanie 17. (3 pkt)
W tabeli podano wartości standardowej entalpii spalania metanu, wodoru i węgla.

*Produktem spalania jest woda ciekła.
^{Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2003.}
Oblicz standardową entalpię tworzenia metanu. Oceń, czy poprawne jest twierdzenie, że w reakcji syntezy metanu z pierwiastków produkt ma energię wyższą od substratów. Uzasadnij swoją ocenę.

2019 VI N / Zadanie 3.
W czasie pożarów lasów, wyładowań elektrycznych, podczas pracy urządzeń grzewczych lub silników spalinowych możliwa jest reakcja zachodząca między dwoma składnikami powietrza – azotem i tlenem. Te gazy łączą się z wytworzeniem tlenku azotu(II) zgodnie z równaniem:
N_2(g) + O_2(g) ⇄ 2NO_(g)    ΔH^o > 0
Powstały bezbarwny i bezwonny tlenek azotu(II) łatwo utlenia się do tlenku azotu(IV) NO₂, który jest brunatnym gazem o ostrym zapachu. Tlenek azotu(IV) dimeryzuje z utworzeniem tetratlenku diazotu N₂O₄, który jest gazem bezbarwnym:
2NO_2(g) ⇄ N₂O_4(g)  ΔH < 0
^{Na podstawie: G.W. vanLoon, S.J. Duffy, Chemia środowiska, Warszawa 2007, oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997.}
Zadanie 3.1. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno właściwe określenie spośród podanych w każdym nawiasie.
Reakcja syntezy tlenku azotu(II) jest reakcją (endotermiczną / egzotermiczną), o czym świadczy (dodatnia / ujemna) wartość ΔH^o .
Reakcja dimeryzacji tlenku azotu(IV) ma tym większą wydajność, w im (niższej / wyższej) temperaturze zachodzi.
Po ochłodzeniu zabarwienie zawartości zamkniętego naczynia, do którego wprowadzono świeżo otrzymany tlenek azotu(IV) NO₂, (nie ulegnie zmianie / stanie się mniej intensywne / stanie się bardziej intensywne).

Zadanie 3.2. (0–1)
Oceń, czy cząsteczka tlenku azotu(IV) NO₂ jest rodnikiem. Odpowiedź uzasadnij – uwzględnij elektronową strukturę tej cząsteczki.
........................................................

2020 N / Informacja do zadań 10.–11.
Przemysłowa produkcja kwasu azotowego(V) jest procesem kilkuetapowym. Pierwszym etapem jest katalityczne utlenienie amoniaku tlenem z powietrza do tlenku azotu(II). W drugim etapie otrzymany tlenek azotu(II) utlenia się do tlenku azotu(IV). Ta reakcja przebiega zgodnie z poniższym równaniem:
2NO_(g) + O_2(g) ⇄ 2NO_2(g)   
Powstały tlenek azotu(IV) jest następnie wprowadzany do wody, w wyniku czego powstaje roztwór kwasu azotowego(V) o stężeniu w zakresie 50%–60% (w procentach masowych).
^{Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysłb nieorganiczny, Warszawa 2013.}

Zadanie 10. (0–1)
Na poniższym wykresie przedstawiono zależność równowagowego stopnia przemiany NO w NO₂ od temperatury dla dwóch różnych wartości ciśnienia p₁ i p₂. Wydajność tworzenia NO₂ jest tym większa, im większa jest wartość równowagowego stopnia przemiany.

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Ciśnienie p₁ jest (wyższe / niższe) od ciśnienia p₂. Przemiana NO w NO₂ to reakcja (endotermiczna / egzotermiczna), co oznacza, że wartość ΔH tej przemiany jest
(dodatnia / ujemna).

2020 S / Zadanie 7. (2 pkt)
Synteza jodowodoru przebiega zgodnie z równaniem:
H_2(g) + I_2(g)⇄2HI_(g) 
Równanie kinetyczne tej syntezy jest następujące: v = k ⋅c_H2 ⋅c_I2 , gdzie c_H2, c_I2 oznaczają stężenie substratów. W temperaturze 400 ºC stała szybkości tej reakcji k=2,42⋅10⁻² mol⁻¹ ⋅dm³ ⋅s⁻¹.
^{Na podstawie: P.W. Atkins, Chemia fizyczna, Warszawa 2001.}

W temperaturze 400 ºC do reaktora o stałej pojemności równej 2 dm³ wprowadzono mieszaninę dwóch moli gazowego wodoru i jednego mola gazowego jodu. Po zamknięciu reaktora zainicjowano reakcję, przy czym utrzymywano stałą temperaturę 400 ºC.

Oblicz szybkość syntezy jodowodoru w momencie, gdy reakcji uległa połowa początkowej ilości jodu.