PAU Química 2022 · Juny · Sèrie 5 · Exercici 7

7. L’any 1772, el químic anglès Joseph Priestley obtingué per prime­ ra vegada oxigen escalfant òxid de mercuri(II) sòlid. Actualment, sabem que quan aquest compost s’escalfa es descompon reversible­ ment en vapor de mercuri i oxigen gasós, segons l’equilibri hetero­ 2 HgO(s) ⇄ 2 Hg(g) + O2(g)  Kc (a 400 °C) = 1,19 × 10–7; ∆H° (a 400 °C) > 0 geni següent: a) Introduïm 0,10 mol d’òxid de mercuri(II) en un recipient rígid de 10 L. Posteriorment, el tapem i l’escalfem fins a 400 °C. Determineu la massa d’oxigen que obtenim quan s’assoleix l’equilibri. [1,25 punts] b) Suposeu que realitzem l’experiment de l’apartat anterior escalfant el recipient només fins a 300 °C, sense modificar la quantitat d’òxid de mercuri(II) que hi introduïm ni el volum del recipient. Obtindrem més o menys massa d’oxigen? Haurà canviat el valor de la constant d’equilibri en concentracions, Kc? Justifiqueu les respostes. [1,25 punts] Dada:  Massa atòmica relativa: O = 16,0.

Pregunta 7a Determinar la massa d’oxigen que s’obté quan s’assoleix l’equilibri Expressió de la constant d’equilibri Reacció: 2 HgO(s) ⇄ 2 Hg(g) + O2(g) K = [Hg]2 · [O2] [0,30 punts] Plantejament de l’equilibri 2 HgO(s) ⇄ 2 Hg(g) + O2(g) Inicial 0,10 Equilibri 0,10 – 2x 2x x [0,20 punts] No és obligatori que expliciten el plantejament de l’equilibri, sempre que en els passos següents es visualitzi que substitueixen correctament les concentracions de Hg i O2 en equilibri en la constant Kc. Càlcul de x (mols de O2): V = 10 L K = (2x / 10)2 · (x / 10) K = 4x3 / 1000  1,19x10-7 = 4x3 / 1000 x = (2,975x10-5)1/3 x = 3,10x10-2  mols de O2 en equilibri = 3,10x10-2 [0,50 punts] Si no han explicitat el plantejament de l’equilibri, però quan substitueix les dades a la Kc per trobar x ho fan bé, aquest apartat es valora amb 0,70 p enlloc de 0,50 p. Càlcul de la massa de O2) Massa molecular (O2) = 16,0 x 2 = 32,0 g/mol 3,10x10-2 mol O2 x (32,0 g O2 / 1 mol O2) = 0,992 g O2  en equilibri s’obtene […]