PAU Química 2015 · Juny · Sèrie 2 · Exercici 6

6. El clorur de nitrosil (NOCl), compost que s’utilitza en síntesi química per a introduir grups —NO en diverses molècules orgàniques, es pot formar a partir de la reacció següent: 2 NO(g) + Cl2(g) → 2 NOCl(g) Hem estudiat la influència de la concentració dels reactius en la velocitat d’aquesta reacció a una temperatura determinada i hem obtingut els resultats següents: Estudi experimental de la cinètica de la reacció Concentració inicial Concentració inicial Velocitat inicial de NO (mol L–1) de Cl2 (mol L–1) de la reacció (mol L–1 s–1) 0,0125 0,0255 2,27 × 10–5 0,0125 0,0510 4,55 × 10–5 0,0250 0,0255 9,08 × 10–5 a) Justifiqueu l’ordre de la reacció respecte a cada reactiu i calculeu la constant de veloci­ tat. [1 punt] b) Expliqueu en què es basa el model cinètic de coŀlisions. Justifiqueu a partir d’aquest model cinètic l’efecte de la temperatura i del volum del reactor en la velocitat de la reacció. [1 punt]

L’equació de la velocitat de la reacció es pot escriure: v = k [NO]a · [Cl2]b on “a” i “b” són els ordres de reacció parcials respecte al monòxid de nitrogen i el clor, respectivament. En els dos primers experiments, en els quals la concentració de NO es manté constant, en doblar la concentració de Cl2 també es duplica la velocitat.  Per tant, la reacció serà d'ordre 1 respecte al Cl2 (b=1) [0,3 p] En els experiments primer i tercer, en els quals la concentració de Cl2 es manté constant, en doblar la concentració de NO es quadruplica la velocitat de la reacció.  Per tant, la reacció serà d'ordre 2 respecte al NO (a=2) [0,3 p] L’equació de velocitat de la reacció serà: v = k [NO]2·[Cl2] [0,1 p] Agafant la velocitat inicial de la reacció i les concentracions inicials de cada reactiu en un experiment (el primer, per exemple) tenim: Experiment 1: 2,27·10-5 = k · (0,0125)2 · 0,0255 k = 2,27·10-5/(3,984·10-6) k = 5,70 mol-2 L2 s-1 [0,3 p]  Si no indiquen unitats (o són errònies) es penali […]