PAU Química 2013 · Juny · Sèrie 3 · Exercici 5

5. El monòxid de nitrogen es pot reduir a nitrogen segons la reacció següent: 2 NO(g) + 2 H2(g) → N2(g) + 2 H2O(g) Es va dissenyar un conjunt d’experiències, a 904 °C, que va permetre determinar que la reacció és d’ordre 2 respecte al monòxid de nitrogen, que és d’ordre 1 respecte a l’hidrogen, i que el valor de la constant de velocitat és 6,32 mol–2 L2 s–1. En un reactor de volum fix introduïm la mateixa quantitat, en mols, de monòxid de nitrogen i d’hidrogen, i escalfem la mescla a 904 °C perquè comenci la reacció. a) Calculeu la concentració d’hidrogen en el reactor quan la concentració de monòxid de nitrogen és 0,15 mol L–1. Quina és la velocitat de la reacció en aquest instant? [1 punt] b) Com es veu afectada la velocitat de la reacció si introduïm un catalitzador en el reac- tor? I si augmentem la temperatura? Expliqueu raonadament les respostes a partir d’un model cinètic. [1 punt]

Pregunta 5 a) Si introduïm, inicialment, la mateixa quantitat en mols de NO i H2 en un reactor de volum fix, quan la concentració de NO és 0,15 M la de H2 és també 0,15 M, ja que l’estequiometria de la reacció és 2 a 2 (ó 1 a 1) A temps t: Si [NO] = 0, 15 M ⇒ [H2] = 0, 15 M [0,2 p] Equació de velocitat: v = k [NO]a [H2]b L’enunciat ens indica que: constant de velocitat = k = 6,32 mol-2 L2 s-1 ordre parcial respecte el NO = a = 2 ordre parcial respecte el H2 = b = 1 Per tant, l’equació de velocitat és: v = 6,32 [NO]2 [H2]1 [0,4 p] Aplicant les dades de concentració a l’equació de velocitat tenim: v = 6,32 x (0,15)2 x (0,15) v = 0,0213 mol L-1 s-1 = 2,13·10-2 mol L-1 s-1 La velocitat de la reacció, en l’instant demanat, és de 2,13·10-2 mol L-1 s-1 [0,4 p] b) La presència d’un catalitzador en la reacció fa augmentar la velocitat de la reacció. [0,1 p] El catalitzador modifica el mecanisme de reacció, aconseguint que en el nou mecanisme disminueixi l’energia d’activació. [0,2 p] Possibles […]