PAU Química 2012 · Setembre · Sèrie 4 · Exercici 6

6. L’amoníac i les solucions aquoses d’aquest gas fan una olor irritant i molt característi- ca que es nota, per exemple, en els productes emprats per a netejar vidres. La indústria fabrica cada dia milers de tones d’amoníac mitjançant la reacció següent entre el nitro- gen i l’hidrogen: N2(g)+3 H2(g)⇆2 NH3(g) Hem realitzat al laboratori un experiment en el qual tenim inicialment, t0, els tres compostos en equilibri en el reactor. A temps t1 hem introduït nitrogen al reactor i, mitjançant un conjunt de sensors que hi estan connectats, hem obtingut el gràfic següent, treballant sempre a una temperatura determinada: a) Calculeu la constant d’equilibri en concentracions (Kc) de la reacció d’obtenció d’amoníac, a la temperatura a què s’ha efectuat l’estudi. [1 punt] b) Expliqueu raonadament la modificació de la concentració de cadascun dels tres compostos després de la introducció de nitrogen al reactor. [1 punt]

a) L’expressió de la constant d’equilibri de la reacció és: Kc = [NH3]2 /([N2]·[H2]3) [0,3 p] A partir del gràfic podem obtenir els valors de les concentracions en equilibri de cada compost: [NH3] = 2 M [N2] = 0,5 M [H2] = 3 M [0,3 p] Substituint aquests valors a la Kc: Kc = (2)2 / [(0,5) x (3)3] = 0,296 La constant d’equilibri en concentracions és 0,296 [0,4 p] ƒ Es penalitzarà 0,2 p si es dóna la constant amb unitats. b) Observem en el gràfic que quan introduïm nitrogen al reactor, mantenint la temperatura, les concentracions de nitrogen i hidrogen (reactius) disminueixen i la concentració d’amoníac (producte) augmenta. [0,2 p] Això ho podem justificar, aplicant la llei de Le Chatelier: quan es pertorba un equilibri aquest tendeix a reaccionar per contrarestar la pertorbació i tornar a un nou equilibri. Si la temperatura no varia, la constant d’equilibri (Kc) és manté constant. [0,2 p] En afegir nitrogen, reactiu, les noves concentracions ja no complirien la constant d’equilibri. La […]