PAU Química 2015 · Juny · Sèrie 4 · Exercici 4

4. El monòxid de nitrogen és el producte de la reacció entre el nitrogen i l’oxigen atmosfè­ rics que té lloc als cotxes, ateses les temperatures elevades que s’hi assoleixen. Aquest òxid s’allibera a l’atmosfera i ràpidament s’oxida a diòxid de nitrogen, segons el procés següent: 2 NO(g) + O2(g) ⇄ 2 NO2(g)    Kp (a 430 °C) = 1,5 × 105 a) Fem un experiment en un recipient tancat, a volum constant i a la temperatura de 430 °C, introduint NO, O2 i NO2 fins que la pressió parcial de cada gas és 2,1 × 10–3 bar, 1,1 × 10–2 bar i 1,4 × 10–1 bar, respectivament. Justifiqueu, a partir dels càlculs neces­ saris, per què la reacció química no està en equilibri. La pressió parcial del NO2 serà més alta o més baixa quan la reacció assoleixi l’equilibri? Justifiqueu la resposta. [1 punt] b) Determinem la constant d’equilibri en pressions, Kp, de la reacció anterior per a dife­ rents temperatures i obtenim les dades següents: Temperatura (K) 600 700 800 900 1 000 Constant d’equilibri (Kp) 138 5,12 0,436 0,0626 0,0130 La reacció d’oxidació del NO a NO2 és exotèrmica o endotèrmica? Per a afavorir l’oxi­ dació del NO a NO2, a una temperatura determinada, és preferible fer l’experiment en un reactor tancat de 10 L o de 100 L? Justifiqueu les respostes. [1 punt] Dada:  Suposeu que 1 bar de pressió és aproximadament igual a 1 atm.

Pregunta 4a Reacció: 2 NO (g) + O2 (g)  2 NO2 (g) Kp (a 430 ºC)=1,5x105 Dades de les pressions parcials: p(NO) = 2,1x10-3 bar p(O2) =1,1x10-2 bar p(NO2) = 1,40x10-1 bar Calculem el valor de Qp amb les dades que ens donen de les pressions parcials: Qp = [(p(NO2)2] / [(p(NO)2 (p(O2)] [0,2 p] Qp = [(1,40x10-1)2] / [(2,1x10-3)2 (1,10x10-2)] Qp = 4,0x105 [0,2 p] Comparem Qp i Kp: Qp ≠ Kp  La reacció no està en equilibri [0,2 p] Desplaçament de l’equilibri: Si comparem la Qp amb la Kp veiem que: Qp > Kp  La reacció s’ha de desplaçar cap a la formació de reactius (esquerra). D’aquesta manera la pressió parcial dels reactius (NO i O2) augmentaran i la del producte (NO2) disminuirà, aconseguint que la Qp disminueixi fins a tenir el valor de Kp i arribant a un nou equilibri.  Quan la reacció assoleix l’equilibri, la pressió parcial del NO2 serà més baixa. [0,4 p] Reacció exotèrmica o endotèrmica? [0,5 p] Una reacció és exotèrmica quan desprèn calor en la reacció de formació dels productes, i […]