PAU Química 2011 · Juny · Sèrie 4 · Exercici 7

7. El procés de piròlisi de l’etanal, a 518°C, produeix la descomposició d’aquest alde- hid en metà i monòxid de carboni, segons l’equació següent: CH3CHO(g)→CH4(g)+CO(g) ΔH>0 S’ha estudiat la cinètica d’aquesta reacció, a 518°C, seguint la variació de la pressió total del reactor amb el temps. A partir de les dades experimentals obtin- gudes, i fent-ne el tractament matemàtic adient, es troba la relació següent entre la velocitat de la reacció (v) i la concentració de reactiu: logv=5,17+2log [CH3CHO(g)] en què la velocitat s’expressa en molL–1s–1 i la concentració d’etanal, en molL–1. a) Quin és l’ordre de la reacció i el valor de la constant de velocitat de la reacció de piròlisi de l’etanal, a 518°C? Expliqueu raonadament les respostes. [1 punt] b) Dibuixeu, de manera aproximada, el perfil d’aquesta reacció en un diagrama de l’energia en funció de la coordenada de reacció, suposant que la reacció es duu a terme en una sola etapa, i indiqueu on es troben les magnituds de l’energia d’ac- tivació i de l’entalpia de reacció. Com canviaria aquest dibuix si en la reacció de piròlisi s’emprés un catalitzador? Justifiqueu la variació de la velocitat de la reac- ció en presència d’un catalitzador a partir del model de l’estat de transició. [1 punt]

Pregunta 7 a) L’alumne pot deduir, raonadament, l’ordre de la reacció i el valor de la constant de velocitat seguint, entre d’altres, aquests dos procediments: Procediment 1 L'expressió de la velocitat de la reacció de descomposició de l’etanal es pot escriure v = k ·[CH3CHO]a així: on “a” és l’ordre de la reacció i “k” la constant de velocitat. [0,2 p] Fent els logaritmes, l’expressió queda: log v = log k + a· log [A] [0,2 p] Comparant amb l'equació proporcionada: log v = 5,17 + 2 log [etanal], deduïm que: Ordre de reacció a = 2 [0,3 p] El logaritme de la constant de velocitat és: log k = 5,17 Constant de velocitat k = 105,17 k = 1,48 · 105 mol-1 · L · s-1 [0,3 p] Procediment 2 A partir de l’expressió donada: log v = 5,17 + 2 log [etanal] Si hi substituïm dos valors de concentració d’etanal per veure què li succeeix a la velocitat en doblar la concentració de reactiu (per exemple 1 M i 2 M) tenim: [0,2 p] [etanal] = 1 M log v = 5,17 + 2·log 1 = 5,17 + 2·0 = 5,17 v = 105,17 mol·L-1·s-1 […]