DWMED

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·cm^–3. 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.

W pewnych warunkach ciśnienia i temperatury przeprowadzono reakcję metanu z tlenkiem węgla(IV). Po osiągnięciu pierwszego stanu równowagi t, w układzie zwiększono temperaturę mieszaniny równowagowej, co po pewnym czasie poskutkowało ustaleniem się drugiego stanu równowagi. Na załączonym schemacie przedstawiono zmiany liczb moli tlenków węgla stanowiących reagenty podczas opisanego doświadczenia.

Oznaczeniom literowym X oraz Y przypisz wzory sumaryczne odpowiednich tlenków, a następnie oceń, czy opisanej reakcji chemicznej towarzyszy emisja energii cieplnej z układu do otoczenia. Uzasadnij odpowiedź.

Metan (CH₄) jest głównym składnikiem gazu ziemnego.

Oblicz liczbę moli cząsteczek znajdujących się w 2,8 dm³ metanu odmierzonego w warunkach normalnych.

Metan (CH₄) jest głównym składnikiem gazu ziemnego.

Oblicz liczbę cząsteczek znajdujących się w 2,8 dm³ metanu odmierzonego pod ciśnieniem 990 hPa i w temperaturze 62 ⁰C. Przyjmij, że uniwersalna stała gazowa ma wartość 83,1 hPa∙dm³∙mol^–1∙K^–1.

Podczas produkcji gazu syntezowego w jednym z etapów procesu ustala się równowaga dynamiczna opisana równaniem:

CH_4(g) + H₂O_(g) ⇄ CO_(g) + 3H_2(g)       ∆H^o = 206 kJ

Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski i inni, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.

Oceń poprawność poniższych zdań wpisując literę „P” (prawda) lub literę „F” (fałsz).

Poniższy wykres ilustruje charakterystykę zmian wartości stałej równowagi reakcji syntezy amoniaku w zakresie temperatur 298 K ÷ 2000 K.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

W reaktorze o pojemności 2,24 dm³ przygotowano mieszaninę azotu z wodorem (warunki normalne), której masa wynosiła 0,72 g. Następnie przepompowano ją do reaktora o pojemności równej 1 dm³ i w obecności katalizatora, w pewnej temperaturze przeprowadzono syntezę amoniaku. Po ustaleniu się stanu równowagi dynamicznej, w układzie stwierdzono obecność 0,4 milimola produktu.

Oceń poprawność poniższych zdań wpisując literę „P” (prawda) lub literę „F” (fałsz).

Poniższy wykres ilustruje charakterystykę zmian wartości stałej równowagi reakcji syntezy amoniaku w zakresie temperatur 298 K ÷ 2000 K.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

W reaktorze o pojemności 2,24 dm³ przygotowano mieszaninę azotu z wodorem (warunki normalne), której masa wynosiła 0,72 g. Następnie przepompowano ją do reaktora o pojemności równej 1 dm³ i w obecności katalizatora, w pewnej temperaturze przeprowadzono syntezę amoniaku. Po ustaleniu się stanu równowagi dynamicznej, w układzie stwierdzono obecność 0,4 milimola produktu.

Podkreśl właściwe wyrażenie w nawiasie. Uzasadnij swój wybór.

Podczas produkcji gazu syntezowego w jednym z etapów procesu ustala się równowaga dynamiczna opisana równaniem:

CH_4(g) + H₂O_(g) ⇄ CO_(g) + 3H_2(g)       ∆H^o = 206 kJ

Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski i inni, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.

Rysunek poniżej przedstawia cztery wykresy (A÷D), przy czym tylko jeden z nich ilustruje zmiany energii podczas przebiegu opisanej reakcji chemicznej.

Spośród podanych wykresów (A÷D) wybierz ten, który w sposób poprawny ilustruje zmiany energii reagentów podczas przebiegu reakcji chemicznej, której równanie przedstawiono w informacji wprowadzającej.

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 tabeli poniżej zebrano dane na temat temperatur, w jakich prowadzono pirolizę metanu.

Przyporządkuj podane w informacji wprowadzającej wartości procentowej wydajności tworzenia acetylenu do odpowiedniej temperatury, w jakiej przebiegała reakcja. Uzasadnij swoje stanowisko.

Poniższy wykres ilustruje charakterystykę zmian wartości stałej równowagi reakcji syntezy amoniaku w zakresie temperatur 298 K ÷ 2000 K.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

W reaktorze o pojemności 2,24 dm³ przygotowano mieszaninę azotu z wodorem (warunki normalne), której masa wynosiła 0,72 g. Następnie przepompowano ją do reaktora o pojemności równej 1 dm³ i w obecności katalizatora, w pewnej temperaturze przeprowadzono syntezę amoniaku. Po ustaleniu się stanu równowagi dynamicznej, w układzie stwierdzono obecność 0,4 milimola produktu.

Na podstawie odpowiednich obliczeń ustal, który z substratów (azot, czy wodór) został użyty w nadmiarze?

Wodne roztwory glukozy wykazują czynność optyczną. Wartości skręcalności właściwej świeżo sporządzonych roztworów α-D-glukopiranozy oraz β-D-glukopiranozy równe są odpowiednio 112,2^o i 18,7^o. Ponieważ w obu wymienionych roztworach przebiega zjawisko mutarotacji, po pewnym czasie ustala się stan równowagi, w którym obecne są niemal wyłącznie wymienione dwa rodzaje stereoizomerów D-glukopiranozy (α i β). W opisanym układzie skręcalność właściwa roztworu wynosi 52,6^o i jest wartością średnią wynikającą z udziałów skręcalności właściwych poszczególnych czynnych optycznie składników.

Wartości skręcalności właściwej pochodzą z podręcznika J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2012.

Z dokładnością do trzech cyfr znaczących oblicz wartość stałej równowagi reakcji mutarotacji α-D-glukopiranozy, a następnie podkreśl odpowiednie wyrażenie w nawiasie. Uzasadnij swój wybór.

Wodne roztwory glukozy wykazują czynność optyczną. Wartości skręcalności właściwej świeżo sporządzonych roztworów α-D-glukopiranozy oraz β-D-glukopiranozy równe są odpowiednio 112,2^o i 18,7^o. Ponieważ w obu wymienionych roztworach przebiega zjawisko mutarotacji, po pewnym czasie ustala się stan równowagi, w którym obecne są niemal wyłącznie wymienione dwa rodzaje stereoizomerów D-glukopiranozy (α i β). W opisanym układzie skręcalność właściwa roztworu wynosi 52,6^o i jest wartością średnią wynikającą z udziałów skręcalności właściwych poszczególnych czynnych optycznie składników.

Wartości skręcalności właściwej pochodzą z podręcznika J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2012.

Sporządzono 100 cm³ 0,5-molowego roztworu α-D-glukopiranozy.

Oblicz, jakie będą stężenia molowe anomerów α i β tego monosacharydu w roztworze w stanie równowagi? Wyniki podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

Poniższy wykres ilustruje charakterystykę zmian wartości stałej równowagi reakcji syntezy amoniaku w zakresie temperatur 298 K ÷ 2000 K.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

W reaktorze o pojemności 2,24 dm³ przygotowano mieszaninę azotu z wodorem (warunki normalne), której masa wynosiła 0,72 g. Następnie przepompowano ją do reaktora o pojemności równej 1 dm³ i w obecności katalizatora, w pewnej temperaturze przeprowadzono syntezę amoniaku. Po ustaleniu się stanu równowagi dynamicznej, w układzie stwierdzono obecność 0,4 milimola produktu.

Oblicz wartość stałej równowagi reakcji syntezy amoniaku w opisanych w informacji wprowadzającej warunkach, a następnie na podstawie zamieszczonego wykresu oszacuj temperaturę, w jakiej przeprowadzono ten proces.

Reakcję estryfikacji kwasu etanowego  propan-2-olem opisuje równanie chemiczne:

CH₃COOH + CH₃CH(OH)CH₃ ⇄ CH₃COOCH(CH₃)₂ + H₂O

W pewnej temperaturze stała równowagi tej reakcji ma wartość 1. W celu przeprowadzenia syntezy estru przygotowano mieszaninę kwasu etanowego i propan-2-olu, w której stosunek molowy substratów wynosił 5:2. Po ustaleniu się stanu równowagi, w układzie reakcyjnym stwierdzono obecność 2 moli etanianu prop-2-ylu.

Oblicz, jaką liczbę moli propan-2-olu należałoby dodatkowo wprowadzić do uzyskanej mieszaniny równowagowej, aby po ustaleniu się nowego stanu równowagi, w mieszaninie poreakcyjnej znajdowało się 5 moli estru? Wynik podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

Reakcję estryfikacji kwasu etanowego  propan-2-olem opisuje równanie chemiczne:

CH₃COOH + CH₃CH(OH)CH₃ ⇄ CH₃COOCH(CH₃)₂ + H₂O

W pewnej temperaturze stała równowagi tej reakcji ma wartość 1. W celu przeprowadzenia syntezy estru przygotowano mieszaninę kwasu etanowego i propan-2-olu, w której stosunek molowy substratów wynosił 5:2. Po ustaleniu się stanu równowagi, w układzie reakcyjnym stwierdzono obecność 2 moli etanianu prop-2-ylu. Do uzyskanej mieszaniny równowagowej dodano 3 mole propan-2-olu.

Za pomocą liczb moli wyraź ilości wszystkich reagentów, jakie znalazły się w naczyniu po ustaleniu się nowego stanu równowagi. Wyniki obliczeń podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

Reakcję estryfikacji kwasu etanowego  propan-2-olem opisuje równanie chemiczne:

CH₃COOH + CH₃CH(OH)CH₃ ⇄ CH₃COOCH(CH₃)₂ + H₂O

W pewnej temperaturze stała równowagi tej reakcji ma wartość 1. W celu przeprowadzenia syntezy estru przygotowano mieszaninę kwasu etanowego i propan-2-olu, w której stosunek molowy substratów wynosił 5:2. Po ustaleniu się stanu równowagi, w układzie reakcyjnym stwierdzono obecność 2 moli etanianu prop-2-ylu.

Oblicz masę mieszaniny kwasu etanowego i propan-2-olu wykorzystanej w celu uzyskania podanej ilości estru. Wynik podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.