PAU Química 2019 · Juny · Sèrie 4 · Exercici 4

4. El diòxid de sofre s’origina per combustió de carbons o petrolis que contenen sofre com a impuresa. Aquest òxid es transforma en triòxid de sofre, i quan es barreja amb vapor d’aigua produeix àcid sulfúric, un dels components principals de la pluja àcida. Observeu la reacció següent: 2 SO2(g) + O2(g) → 2 SO3(g),  ΔH° = –98,80 kJ mol–1 A una temperatura determinada, aquesta reacció es pot donar directament en una sola etapa (mecanisme A) o bé, de manera molt més ràpida, en presència de monòxid de nitrogen (mecanisme B). Mecanisme A Etapa única (molt lenta): 2 SO2(g) + O2(g) → 2 SO3(g) Mecanisme B 2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g),  ΔH° < 0 Etapa 1 (ràpida): 2 NO2(g) + 2 SO2(g) → 2 SO3(g) + 2 NO(g),  ΔH° < 0 Etapa 2 (lenta): a) Dibuixeu, de manera aproximada, un gràfic de l’energia respecte a la coordenada de reacció per al mecanisme A, i un altre gràfic per al mecanisme B. Indiqueu en els gràfics les energies d’activació, els estats de transició (complex activat) i la variació d’entalpia de la reacció global. [1 punt] b) Els estudis cinètics demostren que l’oxidació del diòxid de sofre a triòxid de sofre és una reacció d’ordre 1 respecte a l’oxigen, i d’ordre 2 respecte al diòxid de sofre. Escriviu l’equació de velocitat de la reacció i deduïu les unitats de la constant de velo­ citat. Expliqueu quina funció fa el monòxid de nitrogen en el mecanisme B. [1 punt]

Gràfics energia vs coordenada de reacció mecanisme A mecanisme B estat de transició Energia Energia estat de transició estat de transició Ea Ea1 Ea2 2 NO + O2 + 2 SO2 2 SO2 + O2 ∆H ∆H 2 NO2 + 2 SO2 2 SO3 + 2 NO 2 SO3 Coordenada de reacció Coordenada de reacció Puntuació Dibuix aproximat del mecanisme A [0,2 p] Dibuix aproximat del mecanisme B [0,3 p] Indicació de les energies d’activació (Ea, Ea1, Ea2) [0,2 p] Indicació de l’entalpia de la reacció global (ΔH) [0,1 p] Indicació dels estats de transició [0,2 p] En el dibuix del mecanisme A. Es pot indicar en la línia horitzontal inicial  “reactius” enlloc de “2 SO2 + O2” i en la línia horitzontal final “productes” enlloc de “2 SO3”. Cal que la línia dels “productes” estigui per sota de la dels “reactius” (ja que ∆H < 0). En el dibuix del mecanisme B. Cal que es visualitzi que la Ea1 < Ea2 i que la línia  dels “productes” estigui per sota de la dels “reactius” (ja que ∆H < 0). Pregunta 4b Equació de velocitat Sabem que: v = k [O2 ]m [SO […]