PAU Química 2021 · Juny · Sèrie 5 · Exercici 5

5. El monòxid de nitrogen reacciona amb clor gasós a 100 °C per a obtenir clorur de nitro­ sil, que és un reactiu utilitzat en la síntesi de la caprolactama, emprada finalment per a l’obtenció del niló 6. La reacció d’obtenció de clorur de nitrosil a partir de clor i monòxid de nitrogen és la següent: 2 NO(g) + Cl2(g) → 2 NOCl(g) Duem a terme tres experiments a diferents concentracions per a determinar la veloci­ tat inicial de la reacció de formació del clorur de nitrosil. Els resultats obtinguts són els següents: Concentració inicial Concentració inicial Velocitat inicial Experiment de NO (mol L–1) de Cl2 (mol L–1) (mol L–1 s–1) 1 0,0125 0,255 2,25 × 10–5 2 0,0125 0,510 4,50 × 10–5 3 0,0250 0,255 9,00 × 10–5 a) Determineu els ordres de reacció respecte al Cl2 i respecte al NO. Escriviu l’equació de velocitat. Calculeu el valor de la constant de velocitat. [1,25 punts] b) El diagrama d’energia d’una reacció amb dues etapes elementals presenta el perfil següent: Marqueu en el diagrama les energies d’activació, els estats de transició (complex activat) i la variació de l’entalpia de la reacció global. La reacció global és endotèrmica o exotèrmica? Quina és l’etapa limitant de la velocitat de reacció? Justifiqueu les res­ postes. [1,25 punts]

PREGUNTA 5a L’equació de velocitat de la reacció serà v = k [NO]a [Cl2]b Cal trobar el valor dels ordres de reacció a i b, i el valor de la constant de velocitat k. Determinació de l’ordre de reacció per a cada reactiu Es pot fer numèrica o raonadament. Numèricament: Experiments 1 i 2: [NO] = constant v2 / v1 = [Cl2]2b / [Cl2]1b b = ln (v2 / v1) / ln ([Cl2]2b / [Cl2]1b) b = ln (4,5010-5 / 2,2510-5) / ln (0,510 / 0,255) = ln 2 / ln 2 = 1 b = 1 (ordre de reacció del clor) [0,4 p] Experiments 1 i 3: [Cl2] = constant v3 / v1 = [NO]3a / [NO]1a a = ln (v3 / v1) / ln ([NO]3a / [NO]1a) a = ln (9,000-5 / 2,2510-5) / ln (0,0250 / 0,0125) = ln 4 / ln 2 = 2 a = 2 (ordre de reacció monòxid de nitrogen) [0,4 p] Raonadament: En duplicar la concentració de clor mantenint la concentració de monòxid de nitrogen (experiments 1 i 2) es duplica la velocitat de reacció. Per tant l’ordre parcial del clor és 1. En duplicar la concentració de monòxid de nitrogen mantenint la concentració de clor (experimen […]