DWMED

Przebiegającą w fazie gazowej pirolizę metanu  opisuje  równanie stechiometryczne:

2CH₄ ⇄ C₂H₂ + 3H₂            ΔH^o = 381 kJ

W zależności od temperatury prowadzenia procesu, wydajność procentowa tworzenia acetylenu przyjmuje wartości: 0,0%, 1,5%, 11,8%, 46,2%, 96,5% oraz 99,7%.

Na podstawie: I. P. Muchlenow i inni, Ogólna technologia chemiczna, Warszawa 1974.

W szczelnie zamykanym reaktorze o pojemności równej 1 dm³ umieszczono 1,3 mola metanu i przeprowadzono jego pirolizę w temperaturze równej 1400 K. Po ustaleniu się stanu równowagi dynamicznej w układzie stwierdzono, że w tych warunkach wydajność tworzenia się acetylenu wyniosła 46,2%.

Określ procentowy skład objętościowy mieszaniny w stanie równowagi, jaka ustaliła się w opisanych wyżej warunkach. Wyniki obliczeń podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

Reakcja metanu z dwutlenkiem węgla przebiega zgodnie z równaniem chemicznym:

CH_4(g) + CO_2(g) ⇄ 2CO_(g) + 2H_2(g)

W pozbawionym powietrza, szczelnie zamykanym reaktorze o pojemności 10 dm³ umieszczono 22 cm³ „suchego lodu” (stały CO₂) o gęstości 1,2 g/cm³. Następnie w warunkach normalnych odmierzono 6,72 dm³ metanu i przepompowano go do tego samego reaktora, co „suchy lód”. Po całkowitym przesublimowaniu dwutlenku węgla, w pewnych warunkach ciśnienia i temperatury zainicjowano reakcję chemiczną, która przebiegła z 60% wydajnością, co do wartości równą stopniu przereagowania substratu użytego w niedomiarze. W układzie ustaliła się wówczas równowaga dynamiczna, przedstawiona wyżej opisanym równaniem stechiometrycznym.

Oblicz stałą równowagi reakcji chemicznej w opisanych w informacji wprowadzającej warunkach.

W jednym z etapów produkcji kwasu azotowego(V) ustala się równowaga opisana równaniem:

2NO_2(g) ⇄ N₂O_4(g)

W miarę obniżania temperatury ilość powstającego N₂O₄ stopniowo wzrasta i dochodzi do 80% objętościowych w temperaturze 300 K.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Opisany proces prowadzono w reaktorze o pojemności równej 1 dm³.

Oblicz wartość stałej równowagi podanej reakcji chemicznej w temperaturze 300 K. Wynik podaj z dokładnością do cyfry jedności.

W jednym z etapów produkcji kwasu azotowego(V) ustala się równowaga opisana równaniem:

2NO_2(g) ⇄ N₂O_4(g)

W miarę obniżania temperatury ilość powstającego N₂O₄ stopniowo wzrasta i dochodzi do 80% objętościowych w temperaturze 300 K.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Oblicz wartość stałej równowagi reakcji chemicznej prowadzącej do przekształcenia dimeru N₂O₄ w tlenek NO₂ w temperaturze 300 K, jeśli proces ten prowadzono w reaktorze o pojemności równej 1 dm³.

Na skalę techniczną metanol otrzymuje się w procesie, podczas przebiegu którego w układzie ustala się równowaga dynamiczna opisana równaniem:

CO_(g) + 2H_2(g) ⇄ CH₃OH_(g)                 ΔH^o = -128,2 kJ/mol

W temperaturze 298 K pod ciśnieniem normalnym metanol jest cieczą o gęstości 0,787 g/cm³.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010 oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Do reaktora o stałej pojemności równej 1 dm³ wprowadzono 560 cm³ tlenku węgla(II) oraz stechiometryczną ilość wodoru, przy czym objętości obu gazów odmierzono w warunkach normalnych. W temperaturze T zainicjowano reakcję chemiczną i po pewnym czasie układ osiągnął stan równowagi. Stwierdzono, że powstało wówczas 203,3 mm³ metanolu (pomiaru tej objętości dokonano w temperaturze 298 K i pod ciśnieniem normalnym).

Oblicz, jaką wartość ma w temperaturze T stała równowagi reakcji opisanej równaniem:

Standardowa entalpia tworzenia pary wodnej wynosi –242 kJ·mol^–1.

Oblicz, ile energii na sposób ciepła wydzieli się, jeśli powstanie 7,2 g pary wodnej, w reakcji przedstawionej równaniem:

Tak zwany „suchy lód” to tlenek węgla(IV) o wzorze CO₂ w stałym stanie skupienia. Gęstość suchego lodu wynosi 1,2 g/cm³.

Oblicz pojemność, jaką powinien mieć całkowicie pozbawiony powietrza, szczelnie zamykany pojemnik, aby po umieszczeniu w nim kostki „suchego lodu” o objętości równej 10 cm³ i jego przesublimowaniu w temperaturze 25 ⁰C uzyskać ciśnienie równe normalnemu? Wynik podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

Uniwersalna stała gazowa ma wartość równą 83,1 hPa∙dm³∙mol^–1∙K^–1.

Oblicz, jaką objętość w temperaturze równej 20 ⁰C pod ciśnieniem normalnym zajmuje próbka amoniaku (NH₃) o masie 4,25 kg? Wynik podaj w metrach sześciennych.

Produkty docelowe wielu procesów w technologii chemicznej powstają na skutek przebiegu kilku reakcji następczych. Rysunek poniżej przedstawia zmiany stężeń reagentów (A÷D) układu reakcyjnego w czasie prowadzenia pewnego procesu technologicznego, któremu towarzyszą dwie reakcje chemiczne.

Na podstawie: I. P. Muchlenow i inni, Ogólna technologia chemiczna, Warszawa 1974.

Na podstawie zamieszczonego wykresu  określ, czy w układzie tym ustalił się stan równowagi dynamicznej? Uzasadnij swoje stanowisko.

Produkty docelowe wielu procesów w technologii chemicznej powstają na skutek przebiegu kilku reakcji następczych. Rysunek poniżej przedstawia zmiany stężeń reagentów (A÷D) układu reakcyjnego w czasie prowadzenia pewnego procesu technologicznego, któremu towarzyszą dwie reakcje chemiczne.

W tabeli poniżej zebrano dane na temat  trzech niezależnych od siebie procesów chemicznych, podczas których biegną po dwie reakcje chemiczne.

Na podstawie: I. P. Muchlenow i inni, Ogólna technologia chemiczna, Warszawa 1974.

Spośród procesów (1÷3) podanych w tabeli wybierz jeden, którego reagentom można przypisać wykres zmian ich stężeń przedstawiony w informacji wprowadzającej. Uzasadnij swój wybór.

Produkty docelowe wielu procesów w technologii chemicznej powstają na skutek przebiegu kilku reakcji następczych. Rysunek poniżej przedstawia zmiany stężeń reagentów (A÷D) układu reakcyjnego w czasie prowadzenia pewnego procesu technologicznego, któremu towarzyszą dwie reakcje chemiczne.

W tabeli poniżej zebrano dane na temat  trzech niezależnych od siebie procesów chemicznych, podczas których biegną po dwie reakcje chemiczne.

Na podstawie: I. P. Muchlenow i inni, Ogólna technologia chemiczna, Warszawa 1974.

Podkreśl wyrażenia w nawiasach tak, aby powstały zdania prawdziwe.

W warunkach normalnych jeden mol gazu zajmuje objętość 22,4 dm³.

Oblicz gęstość chlorowodoru (HCl), bromowodoru (HBr) oraz jodowodoru (HI) odmierzonych w warunkach normalnych. Wyniki podaj w g·dm^–3. Na podstawie wykonanych obliczeń sformułuj wniosek dotyczący zależności wartości gęstości gazów odmierzonych w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury od ich masy molowej.

Gęstość pewnego gazu w warunkach normalnych równa jest 1,96 g·dm^–3.

Oblicz bezwzględną (wyrażoną w gramach) masę cząsteczki tego gazu.

Pewna monobromopochodna alkanu ma masę cząsteczkową 151 u i zawiera atom węgla o najwyższej możliwej rzędowości.

Wykonaj niezbędne obliczenia, a następnie podaj jej wzór sumaryczny, półstrukturalny (grupowy) oraz nazwę systematyczną.

W tych samych warunkach, gęstością względną nieznanego gazu względem znanego gazu nazywamy stosunek wartości masy molowej nieznanego gazu do wartości masy molowej znanego gazu.

Na podstawie: R. Szczypiński, Chemia. Zbiór zadań maturalnych z odpowiedziami. Zakres rozszerzony, Warszawa 2017.

Gęstość par pewnego gazu X względem amoniaku odmierzonego w temperaturze 400 K pod ciśnieniem normalnym wynosi 2.

Oblicz gęstość gazu X w warunkach normalnych. Wynik podaj z przybliżeniem do trzech cyfr znaczących.