PAU Química 2020 · Setembre · Sèrie 4 · Exercici 5

5. A moltes ciutats, a primera hora del matí es produeix una emissió massiva d’hidrocarburs i monòxid de nitrogen a conseqüència del trànsit. El monòxid de nitrogen, en reaccionar amb l’oxigen de l’aire, forma diòxid de nitrogen, un contaminant molt tòxic responsable 2 NO(g) + O2(g) ⇄ 2 NO2(g)  Kc (a 20 °C) = 3,21 × 102; ∆H° (a 20 °C) > 0 de l’anomenada boira fotoquímica: Basant-nos en els llindars de referència de l’Organització Mundial de la Salut, l’estat de la qualitat de l’aire a Barcelona (EQAB) es classifica en funció de la concentració de diòxid de nitrogen que conté: EQAB Concentració de NO2 (µg · m–3) Bo 0-40 Moderat 40-140 Regular 140-160 Dolent 160-200 Molt dolent > 200 Font: https://ajuntament.barcelona.cat/ qualitataire/ca. a) En un dia i una hora determinats, i a la temperatura de 20 °C, l’aire de Barcelona conté en equilibri 8,31 × 10–2 mol · L–1 d’oxigen i 4,20 × 10–10 mol · L–1 de monòxid de nitro­ gen. Determineu quin seria l’estat de la qualitat de l’aire a Barcelona (EQAB) segons aquestes dades. [1,25 punts] b) Quan és previsible que hi hagi més boira fotoquímica en una ciutat, en dies molt calo­ rosos o molt freds? En dies d’alta pressió o de baixa pressió? Raoneu les respostes. [1,25 punts] Dades:  Masses atòmiques relatives: N = 14,0; O = 16,0. 1 g = 106 µg.

Determinar quina seria la qualitat de l’aire (EQAB) Reacció: 2 NO(g) + O2(g) ⇄ 2 NO2(g) Kc (a 20o C) = 3,21x102 Expressió de la constant d’equilibri: Kc = [NO2]2 / ([NO]2 ·[O2]) [0,4 p] [NO] = 4,20x10-10 M Dades en equilibri: [O2] = 8,31x10-2 M Aïllem [NO2] i substituïm les dades: [NO2]2 = (Kc x [NO]2 x [O2])) [NO2]2 = (3,21x102) x (4,20x10-10)2 x (8,31x10-2) [NO2]2 = 4,7055x10-18 [NO2] = 2,1692x10-9 M [0,2 p] Transformem les unitats de la [NO2], de M a µg/m3 Massa molecular NO2 = (14) + (2 x 16) = 46 g/mol 2,1692x10-9 mol NO2 / L x (46 g NO2 / 1 mol NO2) x (106 µg NO2 / 1 g NO2) x x (1 L / 1 dm3) x (103 dm3 / 1 m3) = 99,8 µg/m3 [0,25 p] [NO2] = 99,8 µg/m3  Aquest valor es troba, segons la taula, entre 40 i 140 µg/m3:  La qualitat de l’aire (EQAB) és moderada [0,4 p] Pregunta 5b Justificar quan és previsible que hi hagi més boira fotoquímica en una ciutat, en dies molt calorosos o en dies de molt fred Efecte de la temperatura sobre l’equilibri La reacció és endotèrmica (ΔHo > 0). Aix […]