PAU Química 2021 · Juny · Sèrie 2 · Exercici 7

7. El clor és un dels elements més utilitzats en la nostra societat i forma part de molts pro­ ductes que fem servir en la vida quotidiana. És utilitzat directament com a agent desin­ fectant i blanquejant, i també com a matèria primera en la producció de polímers com el PVC. En el procés Deacon, el clor s’obté industrialment per oxidació de l’àcid clorhídric 4 HCl(g) + O2(g) ⇄ 2 H2O(g) + 2Cl2(g)  ∆H° < 0 segons la reacció química següent: Introduïm 32,85 g de HCl i 38,40 g de O2 en un reactor tancat de 10 L en el qual prèvi­ ament hem fet el buit. Escalfem la barreja de reacció a 390 °C, i quan s’assoleix l’equilibri observem que hem obtingut 28,40 g de Cl2. a) Calculeu la constant d’equilibri en concentracions (Kc) de la reacció, a 390 °C. [1,25 punts] b) Raoneu com es veurien afectats el rendiment de la reacció i la constant d’equilibri en concentracions (Kc) si: —  disminuïm el volum del recipient; —  augmentem la massa inicial de O2; —  augmentem la temperatura; —  afegim un catalitzador. [1,25 punts] Dades:  Masses atòmiques relatives: H = 1,0; O = 16,0; Cl = 35,5. 2021 Proves d’accés a la universitat Química

Pregunta 7a Reacció: 4 HCl(g) + O2(g) ⇄ 2 H2O(g) + 2Cl2(g) ΔHo < 0 Calcular la Kc - Calculem les masses moleculars i els mols: Massa molecular (HCl) = 1,0 + 35,5 = 36,5 g/mol Massa molecular (O2) = 2 x 16,0 =32 g/mol Massa molecular (Cl2) = 2 x 35,5 =71 g/mol Mols inicials de HCl = 32,85 g HCl x (1 mol HCl / 36,5 g HCl) = 0,90 Mols inicials de O2 = 38,40 g O2 x (1 mol O2 / 32 g O2) = 1,20 Mols en equilibri de Cl2 = 28,40 g Cl2 x (1 mol Cl2 / 71 g cl2) = 0,40 [0,15 p] - Plantegem l’equilibri: 4 HCl(g) + O2(g) ⇄ 2 H2O(g) + 2Cl2(g) mols inicials 0,90 1,20 -- -- mols equilibri 0,90 – 4x 1,20 – x 2x 2x Dada. En equilibri tenim 0,40 mol Cl2 2x = 0,40  x = 0,20 [0,4 p] És correcte si plantegen l’equilibri havent calculat prèviament les concentracions en mol/L (compte: en aquest cas el volum per trobar Kc serà d’1 L). - Calculem les concentracions en equilibri (en M) de cada compost (V=10 L) [HCl] = [0,90 – (4 x 0,20)] / 10 = 0,010 M [O2] = (1,20 – 0,20) / 10 = 0,100 M [H2O] = (2 x 0,20) / 10 […]