PAU Química 2018 · Setembre · Sèrie 3 · Exercici 1

1. El monòxid de nitrogen és un contaminant atmosfèric que s’origina en el motor d’ex­ plosió dels automòbils. L’aire entra en el cilindre del motor per a proporcionar l’oxigen necessari per a la combustió de la gasolina, però com que l’aire conté nitrogen s’esta­ N2(g) + O2(g) ⇄ NO(g),  Kc (a 2 000 °C) = 0,100,  ∆H° > 0 bleix l’equilibri següent: a) Per reproduir les condicions del cilindre d’un motor, introduïm 2,24 g de nitrogen i 0,64 g d’oxigen en un recipient amb una capacitat de 2,4 L i l’escalfem a 2 000 °C, que és la temperatura que pot assolir la cambra de combustió del motor d’un auto­ mòbil. Calculeu la massa de monòxid de nitrogen que es formarà. [1 punt] b) Per a millorar el rendiment de la combustió dels motors, els fabricants poden aug­ mentar la pressió o la temperatura dels cilindres. Expliqueu com es veu afectada la formació del monòxid de nitrogen per l’augment de la pressió, d’una banda, i per l’augment de la temperatura, de l’altra. [1 punt] Dades:  Masses atòmiques relatives: N = 14,0; O = 16,0.

Pregunta 1a Dades: 2,24 g N2 i 0,64 g O2 Massa molar: N2 = 2 x 14 = 28 g/mol O2 = 2 x 16 = 32 g/mol Mols inicials: nnitrogen = 2,24 g / 28 g/mol = 0,08 mol N2 noxigen = 0,64 g / 32 g/mol = 0,02 mol O2 Primer de tot cal igualar la reacció de formació del monòxid de nitrogen: Reacció igualada: N2(g) + O2(g) ⇄ 2 NO(g) [0,1 p]  Ho considerem correcte si l’alumne la iguala: ½ N2(g) + ½ O2(g) ⇄ NO(g). Acceptem que la constant Kc que es dona en l’enunciat és també vàlida per a aquesta igualació. N2(g) + O2(g) ⇄ 2 NO(g) Kc (a 2000 oC) = 0,100 Reacció: Inicial 0,08 0,02 — Equilibri 0,08 – x 0,02 – x 2x [0,2 p] Constant d’equilibri en concentracions: Kc = [NO]2 / ([N2] · [O2]) [0,2 p] Substituïm les concentracions en equilibri: volum = 2,4 L 0,100 = (2x / 2,4)2 / [((0,08-x)/2,4) · ((0,02-x)/2,4)] [0,2 p] Els valors del volum (2,4 L) es poden simplificar 0,100 = (2x)2 / ((0,08-x) · (0,02-x)) Arribem a l’equació de 2n grau: 3,9 x2 + 0,01 x – 1,6x10-4 = 0 Solució: x = 5,25x10-3 [0,1 p] Monòxid de […]