PAU Química 2019 · Setembre · Sèrie 5 · Exercici 5

5. L’àcid salicílic és un additiu important que és present en molts productes emprats en medicina. A una temperatura de 473 K, aquest àcid es descompon i produeix fenol i diò­ xid de carboni, segons l’equació química següent: àcid salicílic fenol En el curs d’un experiment, introduïm 0,345 3 g d’àcid salicílic en un recipient de 50 mL i l’escalfem a 473 K. Quan la mescla assoleix l’equilibri, la refredem i, a continu­ ació, recollim i mesurem el CO2 gasós obtingut; aquest gas ocupa un volum de 48,9 mL, mesurat a 1,0 atm i a 298 K. a) Calculeu la constant d’equilibri en concentracions (Kc) de la reacció de descomposició de l’àcid salicílic a 473 K. [1 punt] b) Es descompondria més o menys quantitat d’àcid salicílic si féssim el mateix experi­ ment en un recipient de 100 mL, mantenint la temperatura a 473 K? I si féssim el mateix experiment a 550 K, mantenint el volum del recipient en 50 mL? Justifiqueu les respostes. [1 punt] Dades:  Massa molecular de l’àcid salicílic = 138,12 g mol–1. Constant universal dels gasos ideals: R = 0,082 atm L K–1 mol–1.

⇄ ΔH < 0 (g) (g) (g) àcid salicílic fenol Expressió de la constant d’equilibri en concentracions: Kc = [fenol] x [CO2] / [àcid salicílic] [0,2 p] Quantitat formada de CO2 gasós: Dades: Volum reactor = 50 mL. Mols inicials d’àcid salicílic = 0,3453 g /138,12 g/mol = 0,0025. Volum en equilibri de CO2 = 48,9 mL = 0,0489 L (a 1,0 atm i 298 K). pV = n RT  n = pV / RT = (1,0 x 0,0489) / (0,082 x 298)  n = 2,00 x 10-3 mols de CO2 en equilibri [0,2 p] Plantejament de l’equilibri: mols inicials 0,0025 0 0 mols en equilibri 0,0025  x x x [0,1 p] Càlcul de la constant d’equilibri Hem calculat els mols de CO2 en equilibri (x):  x = 2,00 x 10-3 = 0,00200. Les concentracions en equilibri de les tres substàncies en el volum del reactor (50 mL, és a dir, 0,050 L) són les següents: [àcid salicílic] = (0,0025 – x) / (0,050) = (0,0025 – 0,00200 ) / 0,050 = 0,0100 M [fenol] = (x) / (0,050) = (0,00200) / (0,050) = 0,0400 M [CO2] = (x) / (0,050) = = (0,00200) / (0,050) = 0,0400 M Kc = [fenol] x [CO2] / […]