PAU Química 2015 · Setembre · Sèrie 5 · Exercici 1

1. L’oxigen i el nitrogen reaccionen a temperatures molt elevades i formen diferents òxids de nitrogen que, un cop alliberats a l’atmosfera, intervenen en processos de formació d’altres contaminants. Un d’aquests processos és l’oxidació del monòxid de nitrogen a diòxid de nitrogen: NO(g) +   O2(g) → NO2(g)    DH = −56,5 kJ La taula següent mostra les dades d’un estudi experimental de la cinètica d’aquesta reacció, a 25 °C: Experiència [NO]inicial (mol L–1) [O2]inicial (mol L–1) Velocitat inicial (mol L–1 s–1) 1,0 × 10–3 1,0 × 10–3 7,0 × 10–6 1,0 × 10–3 2,0 × 10–3 1,4 × 10–5 1,0 × 10–3 3,0 × 10–3 2,1 × 10–5 2,0 × 10–3 3,0 × 10–3 8,4 × 10–5 3,0 × 10–3 3,0 × 10–3 1,9 × 10–4 a) Determineu l’ordre de reacció de cada reactiu i la constant de velocitat de la reacció. [1 punt] b) Feu una representació gràfica aproximada que mostri l’energia en funció de la coor­ denada de reacció, suposant que la reacció d’oxidació del monòxid de nitrogen es produeix en una sola etapa, i assenyaleu-hi l’energia d’activació i la variació d’ental­ pia de la reacció. Si hi afegim un catalitzador per accelerar la reacció, modificaríem el valor de l’energia d’activació? I el valor de la variació d’entalpia de la reacció? Justifiqueu les respostes. [1 punt]

Determinació de l’ordre de reacció per a cada reactiu L’equació de la velocitat de la reacció es pot escriure: v = k [NO]a · [O2]b on “a” i “b” són els ordres de reacció respecte al monòxid de nitrogen i l’oxigen, respectivament. De la taula de dades experimentals podem deduir que: - En els experiments 1, 2 i 3 la concentració inicial de NO es manté constant. En doblar la concentració inicial d’O2 (experiments 1 i 2) també es duplica la velocitat inicial de la reacció, i en triplicar la concentració inicial d’O2 (experiments 1 i 3) es triplica la velocitat inicial de la reacció.  Per tant, la reacció serà d'ordre 1 respecte al O2 (b=1) [0,3 p] - En els experiments 3, 4 i 5 la concentració inicial de O2 es manté constant. En doblar la concentració inicial de NO (experiments 3 i 4) es quadruplica la velocitat inicial de la reacció, i en triplicar la concentració inicial de NO inicial (experiments 3 i 5) es multiplica per 9 la velocitat inicial de la reacció.  Per tant, la reacció serà […]