PAU Química 2021 · Juny · Sèrie 2 · Exercici 6

6. El pentaòxid de dinitrogen és un compost altament reactiu que pot donar lloc a diferents reaccions de descomposició en fase gasosa, com per exemple: 2 N2O5(g) → 4 NO2(g) + O2(g)  ∆H° (a 298 K) > 0 a) Raoneu, qualitativament, si la variació d’entropia estàndard (∆S°) de la reacció ante­ rior, a 298 K, és positiva o negativa. Calculeu-ne el valor a partir de les dades de la taula termodinàmica següent: Substància O2(g) NO2(g) N2O5(g) Entropia estàndard absoluta (S°) (J K–1 mol–1) 205,0 240,1 355,7 Digueu si la reacció de descomposició del N2O5 en NO2 i O2 és espontània a tempe­ ratures altes o baixes, i justifiqueu, qualitativament, la resposta. Suposeu que els valors d’entalpia i d’entropia estàndard no varien amb la temperatura. [1,25 punts] b) En estudiar la cinètica de descomposició del N2O5 en NO2 i O2, a la temperatura de 298 K, hem obtingut les dades experimentals següents: [N2O5(g)] (mol L–1) 5,00 × 10–2 3,00 × 10–2 Velocitat de reacció (mol L–1 s–1) 8,5 × 10–5 5,1 × 10–5 Determineu l’ordre de reacció, i calculeu el valor de la constant de velocitat. Raoneu, a partir d’un model cinètic, quin efecte té sobre la velocitat de reacció l’addi­ ció d’un catalitzador. [1,25 punts]

Pregunta 6a Reacció: 2 N2O5(g) → 4 NO2(g) + O2(g) ΔH0 (a 298 K) > 0 Raonar, qualitativament, si ΔS0 és positiva o negativa A nivell microscòpic, l’entropia ens indica el grau de desordre d’un sistema. Si: desordre ↑  S↑ Com més mol de gasos tenim, mes alt serà el desordre. Si: n(gasos)↑  desordre ↑ [0,2 p] ΔSº(reacció) = Soproductes – Soreactius A la reacció tenim: n (gasos, productes) > n (gasos, reactius)  Soproductes > Soreactius  ΔSo (reacció) > 0 [0,2 p] Calculem l’entropia de la reacció So =  np So (productes) -  nr So (reactius) So = [(4 x Sodiòxid de nitrogen) + (1 x Sooxigen)] – [(2 x Sopentaòxid de dinitrogen)] [0,2 p] So = [(4 x 240,1) + (1 x 205,0)] – [(2 x 355,7)]) So = 454,0 J / K [0,2 p] Justificació de l’espontaneïtat de la reacció a T altes o baixes L’espontaneïtat depèn de l’energia lliure de la reacció, ΔGº. Si ΔGº< 0  la reacció és espontània [0,2 p] L’energia lliure de la reacció, a p i T constant, es pot calcular a partir de la variació d’entalpia i ent […]