PAU Química 2024 · Setembre · Sèrie 3 · Exercici 6

6. Sovint trobem l’aigua oxigenada (H2O2), també anomenada peròxid d’hidrogen, a les farmacioles, ja que es fa servir com a desinfectant de les ferides. Si deixem una ampolla d’aigua oxigenada oberta, el peròxid d’hidrogen es descompon de manera espontània en aigua i oxigen mitjançant la reacció química següent: 2 H2O2(aq) → 2 H2O(l) + O2(g) ΔH° < 0 Podem investigar experimentalment la cinètica d’aquesta reacció mesurant la quan- titat d’oxigen gasós que es produeix amb el pas del temps. En una primera sèrie de tres experiments al laboratori, es van obtenir les dades de la descomposició de H2O2 que es mostren en la taula següent: Experiment Concentració inicial de H2O (mol L–1) Velocitat inicial (mmol L–1 –1 s )* 1 0,15 6,3 × 10–3 2 0,25 10,5 × 10–3 3 0,30 12,7 × 10–3 * 1 mol equival a 103 mmol. a) Justifiqueu quin és l’ordre de reacció respecte al peròxid d’hidrogen i calculeu la cons- tant de velocitat de la reacció. Quines unitats té la constant de velocitat? Justifiqueu la resposta i escriviu l’equació de velocitat per a aquesta reacció. [1,25 punts] b) Aquesta reacció s’accelera molt si fem servir iodur de potassi (KI). Expliqueu què és i quina funció té aquesta substància fent servir la teoria cinètica de coŀlisions. Raoneu si tindrà algun efecte la presència de KI en el valor de l’entalpia de la reacció. Què passa amb la velocitat de la reacció si augmentem la temperatura i mantenim constant el volum? I si augmentem el volum i mantenim constant la temperatura? Justifiqueu les respostes fent servir la teoria cinètica de coŀlisions. [1,25 punts]

Justificació de l’ordre de reacció respecte al peròxid L’equació de la velocitat de la reacció es pot escriure així: v = k [H2O2] En què  és l’ordre de reacció respecte al peròxid d’hidrogen. [0,10 p.]     De la taula de dades experimentals dels experiments (1) i (3) es pot veure l’efecte de la concentració de peròxid d’hidrogen en la velocitat de la reacció: -3 -3 [H2O2]exp 3 / [H2O2]exp 1 = 0,30 / 0,15 = 2 i vexp 3 / v exp 1 = 12,7·10 / 6,3·10 = 2 Càlcul amb les experiències (3) i (2): = 12,7·10-3 -3 [H O ] / [H O ] = 0,30 / 0,25 = 1,2 i v / v / 10,5 ·10 = 1,2 2 2 exp 3 2 2 exp 2 exp 3 exp 2  S’observa que en duplicar la concentració de peròxid d’hidrogen es duplica la velocitat (experiments 1 i 3). Es comprova que la relació es manté constant amb la segona tanda d’experiments.  Això indica que l’ordre de reacció respecte al peròxid d’hidrogen és 1.  = 1; la reacció és d’ordre 1 respecte de H2O2 [0,50 p.] Càlcul de la constant de velocitat i justificació de les unitats - A […]