PAU Química 2015 · Juny · Sèrie 2 · Exercici 1

1. El diòxid de nitrogen és un gas contaminant de les zones urbanes que es forma com a subproducte en els processos de combustió a temperatures elevades. En un reactor tancat de 5,0 L de capacitat escalfem una mostra de diòxid de nitrogen fins a una tem­ peratura constant de 327 °C i es produeix la reacció següent: 2 NO2(g) ⇄ 2 NO(g) + O2(g) Un cop arribem a l’equilibri, analitzem la mescla gasosa i trobem que conté 3,45 g de NO2, 0,60 g de NO i 0,32 g de O2. a) Calculeu la constant d’equilibri en concentracions, Kc, i la constant d’equilibri en pressions, Kp, de la reacció anterior a 327 °C. [1 punt] b) Aconseguiríem produir més monòxid de nitrogen si afegim un catalitzador a la mescla gasosa en equilibri? I si augmentem el volum del recipient? Expliqueu rao­ nadament les respostes. [1 punt] Dades:  Masses atòmiques relatives: N = 14,0; O = 16,0. Constant universal dels gasos ideals: R = 0,082 atm L K–1 mol–1.

Reacció: 2 NO2(g) 2 NO(g) + O2(g) Calculem les masses moleculars i els mols en equilibri de cada compost: Massa molar NO2 = 14 + (2 x 16) = 46 g/mol Massa molar NO = 14 + 16 = 30 g/mol Massa molar O2 = 2 x 16 = 32 g/mol Mols en equilibri NO2 = 3,45 g NO2 x (1 mol NO2 / 46 g NO2) = 0,075 Mols en equilibri NO = 0,60 g NO x (1 mol NO / 30 g NO) = 0,020 Mols en equilibri O2 = 0,32 g O2 x (1 mol O2 / 32 g O2) = 0,010 [0,1 p] Calculem les concentracions en equilibri (en M) de cada compost (V=5,0 L): [NO2] = 0,075 / 5,0 = 0,015 M [NO] = 0,020/ 5,0 = 0,004 M [O2] = 0,010 / 5,0 = 0,002 M [0,2 p] Constant d’equilibri en concentracions: Kc = ([NO]2 x [O2]) / [NO2]2 [0,2 p] Càlcul de la constant d’equilibri: Kc = (0,0042 x 0,002) / (0,015)2 Kc = 1,42x10-4 [0,2 p]  Es penalitzarà 0,1 p, si expressen la constant d’equilibri amb unitats. Constant d’equilibri en pressions, Kp: Kp = Kc (RT) [0,1 p] On:  = mols productes (gasosos) – mols reactius (gasosos)  = (2+1) – (2) = 1 T = 327 + 273 = 600 K […]