PAU Química 2016 · Juny · Sèrie 3 · Exercici 6

6. La síntesi de l’amoníac es produeix per reacció entre el nitrogen i l’hidrogen, segons l’equació química següent: N2(g) + 3 H2(g) ⇄ 2 NH3(g) Introduïm 1,0 mol de nitrogen i 3,0 mol d’hidrogen en un reactor tancat d’1,3 L. Quan escalfem la mescla gasosa a 528 K, observem que la pressió en l’equilibri és de 80,0 atm. Calculeu, a 528 K: a) El percentatge de nitrogen que ha reaccionat un cop s’ha assolit l’equilibri. [1 punt] b) La constant d’equilibri en concentracions Kc. [1 punt] Dada:  Constant universal dels gasos ideals: R = 0,082 atm L mol–1 K–1.

6. EQUILIBRI QUÍMIC a) N2 (g) + 3 H2 (g) ⇄ 2 NH3 (g) I 1 mol 3 mol 0 − R/P − x − 3 x 2 x _________________________________ F 1 − x 3 (1 − x) 2 x (0,25 punts nT = 1 – x + 3 (1 – x) + 2 x = 4 – 2 x = 2 (2 – x) mol P V = nT R T ⇒ P V = 2 (2 – x) R T ⇒ x = 2 – P V / (2 R T) = 2 – (80,0) (1,3) / ((2) (0,082) (528)) = 0,79896526 mol (0,5 punts) % N2 convertit = (n (N2) convertit / n (N2) inicial) · 100 = (x / 1) · 100 = = (0,79896526 / 1) (100) = 79,8965 N2 convertit = 79,9% (0,25 punts) b) KC = [NH3]2 / ([N2] [H2]3) (0,25 punts) KC = 4 x2 V2 / 27 (1 – x)4 = (4) (0,79896526)2 (1,3)2 / ((27) (1 – 0,79896526)4) = 97,8485 KC = 97,8 (0,75 punts)