Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA CHM6 - STYCZEŃ 2024



PYTANIE NR 8.
Reakcja zapisana równaniem 2NO(g) + H2(g) ⇄ N2O(g) + H2O(g) przebiega zgodnie z równaniem kinetycznym υ = k [NO]2⋅[H2]. Jeśli w zbiorniku reakcyjnym ciśnienie zmaleje dwukrotnie, to szybkość reakcji
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Prawo szybkości ma postać υ = k[NO]2[H2], więc rząd całkowity wynosi 3. Przy dwukrotnym spadku ciśnienia (a więc i stężeń gazów w stałej T) każde stężenie maleje 2 razy: υ′/υ = (1/2)2·(1/2) = 1/8. Szybkość maleje 8 razy.

Pełne wyjaśnienie:

Podane równanie kinetyczne to prawo szybkości:

υ = k[NO]2[H2]

Oznacza to, że szybkość reakcji jest proporcjonalna do:

  • kwadratu stężenia NO (wykładnik 2),
  • pierwszej potęgi stężenia H2 (wykładnik 1).

Rząd reakcji względem NO wynosi 2, względem H2 wynosi 1, a rząd całkowity to suma wykładników: 2 + 1 = 3.

Jeżeli w reaktorze z gazami ciśnienie zmaleje dwukrotnie (typowo rozumiane jako spadek ciśnienia całkowitego mieszaniny przy stałej temperaturze), to dla gazów idealnych stężenie molowe jest proporcjonalne do ciśnienia. W konsekwencji stężenia (a praktycznie także ciśnienia cząstkowe) wszystkich składników maleją 2 razy:

[NO]′ = [NO]/2 oraz [H2]′ = [H2]/2.

Podstawiamy do prawa szybkości:

υ′ = k([NO]/2)2·([H2]/2) = k[NO]2[H2] · (1/2)3.

Zatem:

υ′/υ = (1/2)3 = 1/8, czyli szybkość reakcji zmaleje 8 razy.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • "zmaleje 2 razy" – to błąd liniowej intuicji; ignoruje potęgi w prawie szybkości (tu rząd całkowity to 3).
  • "wzrośnie 2 razy" – spadek ciśnienia/stężeń nie może zwiększyć szybkości, gdy wykładniki są dodatnie.
  • "wzrośnie 8 razy" – to odwrócenie zależności; 8-krotny wzrost byłby przy dwukrotnym wzroście stężeń dla reakcji 3. rzędu.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Co to jest równanie kinetyczne (prawo szybkości) reakcji?
Prawo szybkości opisuje, jak szybkość reakcji zależy od stężeń (lub ciśnień cząstkowych) reagentów: υ = k·[A]m·[B]n. Wykładniki m i n wyznacza się doświadczalnie i nie muszą wynikać ze współczynników stechiometrycznych.
Jak wyznaczyć rząd reakcji z równania υ = k[NO]^2[H2]?
Rząd względem danego składnika to wykładnik przy jego stężeniu: dla NO jest to 2, a dla H2 1. Rząd całkowity to suma wykładników: 2 + 1 = 3. To mówi, jak silnie szybkość reaguje na rozcieńczenie mieszaniny.
Dlaczego spadek ciśnienia wpływa na szybkość reakcji gazowej?
Dla gazów (w typowym przybliżeniu idealnym) przy stałej temperaturze stężenie molowe jest proporcjonalne do ciśnienia. Gdy ciśnienie maleje, maleją stężenia (i ciśnienia cząstkowe) reagentów, a więc – przy dodatnich wykładnikach w prawie szybkości – szybkość reakcji również maleje.
Jak obliczyć zmianę szybkości przy dwukrotnym spadku ciśnienia?
Ustal rząd całkowity (suma wykładników w prawie szybkości). Tutaj: 2 + 1 = 3. Jeśli każde stężenie maleje 2 razy, to szybkość skaluje się jak (1/2)3 = 1/8. Czyli reakcja zachodzi 8 razy wolniej.
Czy w takich zadaniach wolno użyć ciśnienia zamiast stężenia?
Tak, często można, bo dla mieszanin gazowych zachodzi proporcjonalność: [gaz] ∝ p (przy stałej temperaturze). Wtedy prawo szybkości można zapisać analogicznie przez ciśnienia cząstkowe. Trzeba jednak pamiętać, że chodzi o zmianę całej mieszaniny, a nie tylko jednego składnika.
Dlaczego odpowiedź "zmaleje 2 razy" jest tak częstą pułapką?
To efekt intuicji liniowej: skoro "coś spada 2 razy", to zakłada się, że skutek też spada 2 razy. W kinetyce działa potęgowanie: gdy rząd całkowity wynosi 3, to dwukrotny spadek stężeń daje ośmiokrotny spadek szybkości.
Jakie warunki muszą być spełnione, aby [gaz] było proporcjonalne do ciśnienia?
Najczęściej zakłada się: stałą temperaturę oraz zachowanie gazu zbliżone do idealnego. Wtedy z zależności pV = nRT wynika, że stężenie molowe n/V jest proporcjonalne do p. W zadaniach egzaminacyjnych to standardowe założenie, jeśli nie podano inaczej.
Co oznacza stała szybkości k i czy zmienia się przy zmianie ciśnienia?
Stała k zależy głównie od temperatury (i mechanizmu reakcji), a nie bezpośrednio od stężeń. W typowych zadaniach, gdy zmienia się tylko ciśnienie/stężenia, przyjmuje się, że k jest stałe. Gdyby zmieniła się temperatura, wtedy k też by się zmieniło.
Czy równanie stechiometryczne mówi to samo co równanie kinetyczne?
Nie. Równanie stechiometryczne mówi, ile moli reaguje i powstaje, ale nie określa zależności szybkości od stężeń. Równanie kinetyczne (prawo szybkości) jest ustalane eksperymentalnie i może mieć wykładniki inne niż współczynniki w równaniu sumarycznym.
Jak na egzaminie szybko sprawdzić, czy wynik ma sens fizyczny?
Jeśli wykładniki w prawie szybkości są dodatnie, to spadek stężeń/ciśnienia musi zmniejszyć szybkość, a wzrost – zwiększyć. Dodatkowo policz rząd całkowity i porównaj: dla rzędu 3 dwukrotna zmiana daje efekt 8-krotny, dla rzędu 2 – 4-krotny, dla rzędu 1 – 2-krotny.
info

Około 41% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Eksperci podkreślają: "Prawo szybkości ma postać υ = k[NO]2[H2], więc rząd całkowity wynosi 3."

Źródła:

  • OpenStax Chemistry 2e, rozdział "Chemical Kinetics" (Rate Laws) – https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/12-introduction (dostęp: 2026-02-18)
  • ChemLibreTexts, "Rate Laws" (Chemical Kinetics) – https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Kinetics/Rate_Laws (dostęp: 2026-02-18)
  • IUPAC Gold Book, hasło "rate law" – https://goldbook.iupac.org/terms/view/R05156 (dostęp: 2026-02-18)

Materiały:

  • Skrypt/rozdział z kinetyki chemicznej: prawo szybkości, rząd reakcji, metoda szybkości początkowych
  • Materiały o gazach idealnych: zależność p–V–T i związek p z c (stężeniem molowym)
  • Zestawy zadań maturalnych/technik chemik: kinetyka i wpływ zmian stężenia/ciśnienia na szybkość
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego