PAU Química 2020 · Juny · Sèrie 3 · Exercici 3

3. Actualment s’estudia la utilització del SO3 per a emmagatzemar energia solar. Quan l’energia solar incideix sobre el SO3 situat dins d’un recipient tancat a alta temperatura, SO3(g) ⇄ SO2(g) + ½ O2(g)  ΔH° > 0 es dissocia i produeix SO2(g) i O2(g) d’acord amb la reacció ajustada següent: a) Introduïm una certa quantitat de SO3 en un recipient de 0,8 L. Una vegada assolit l’equilibri, hi ha 2 mols d’oxigen. La Kc de la reacció ajustada és 0,47 a la temperatura de l’experiment. Calculeu la concentració de totes les espècies presents en l’equilibri. [1,25 punts] b) Expliqueu en quines condicions de pressió i temperatura hauríem de treballar per a mantenir el SO3 dissociat i així emmagatzemar l’energia solar. [1,25 punts]

SO3(g) ⇄ SO2(g) + ½ O2(g) Inici Co - - Equilibri Co – x x x/2 (Co és la concentració inicial de SO3) Kc = [SO2]·[O2]1/2 / [SO3] = ( x · (x/2)1/2 ) / (Co – x) = 0,47 [0,25 p] A l’equilibri hi ha 2 mols d’O2 en un volum de 0,8 L. La concentració molar d’O2 a l’equilibri és: 2 mols / 0,8 L = 2,5 mols·L-1 [0,2 p] Calculem x: x/2 = 2,5 mol·L-1  x = 5 mol·L-1 Recuperem l’expressió de Kc i substituïm els valor de Kc i x: Kc = ( 5 · (5/2)1/2 ) / (Co – 5) = 0,47 Aïllem Co = 21,82 mol·L-1 [0,4 p] Calculem la concentració de totes les espècies a l’equilibri: [SO3] = Co – x = (21,82 – 5) mol·L-1 = 16,82 mol·L-1 [SO2] = x = 5 mol·L-1 [O2] = 2,5 mols·L-1 [0,4 p] PREGUNTA 3b Mantenir el SO3 dissociat significa desplaçar l’equilibri cap a la dreta per a la formació de productes. Com la reacció és endotèrmica (Hº > 0), a l’absorbir calor l’equilibri es desplaçarà cap a la formació de productes. Per tant, mantenir el recipient a altes temperatures afavorirà la dissociació del SO3. [0,6 p] Als producte […]