PAU Química 2023 · Juny · Sèrie 1 · Exercici 3

3. El clorur de sulfuril (SO2Cl2) és un líquid a temperatura ambient d’olor punyent que sovint s’utilitza com a font de clor gasós, ja que pel fet de ser un líquid és més fàcil d’em- magatzemar i manipular. És molt emprat en la síntesi de compostos orgànics per a trans- formar enllaços C–H en enllaços C–Cl. També s’ha utilitzat, en el tractament de la roba de llana, perquè no s’encongeixi. El clorur de sulfuril s’obté industrialment per reacció entre el clor i el diòxid de sofre, emprant carbó actiu com a catalitzador. S’ha realitzat la Cl2(g) + SO2(g) ⇄ SO2Cl2(g) ΔH° < 0 reacció d’obtenció de SO2Cl2 en un recipient tancat d’1,0 L a 400 K: a) Quan la reacció ha arribat a l’equilibri, s’ha comprovat que el recipient contenia 0,40 mol de SO2Cl2, 0,10 mol de SO2 i 0,50 mol de Cl2. Determineu el valor de la cons- tant d’equilibri en concentracions (Kc). Si, després d’assolir l’equilibri, s’addicionen 0,30 mol de SO2 a la mescla de reacció, quina és la nova concentració de clorur de sulfuril en l’equilibri? [1,25 punts] b) Raoneu quin efecte tindria sobre el rendiment de la reacció: — un augment de la temperatura del recipient; — un augment del volum del recipient; — l’eliminació del catalitzador. Raoneu també quin efecte tindrien sobre el valor de la Kc les tres accions mencio- nades anteriorment. [1,25 punts]

Pregunta 3a Càlcul de la constant d’equilibri en concentracions (Kc) Cl2(g) + SO2(g) ⇄ SO2Cl2(g) Mols inici -- -- -- Mols equilibri 0,5 0,1 0,4 Càlcul de les concentracions en equilibri (en M) de cada compost (V=1 L): Concentració de Cl2 en l’equilibri = 0,5 mol / 1 L = 0,5 M Concentració SO2 en l’equilibri = 0,1 mol / 1 L = 0,1 M Concentració SO2Cl2 en l’equilibri = 0,4 mol / 1 L = 0,4 M [0,15 p.] Càlcul de la constant d’equilibri (Kc): 𝐾𝑐= [𝑆𝑂2𝐶𝑙2] 0,4 𝑀 0,5 𝑀 · 0,1𝑀= 8,0 [𝐶𝑙2 ] [𝑆𝑂2] = ⇒ Kc = 8,0 [0,25 p.] Es penalitzarà 0,1 p. si expressen la constant d’equilibri amb unitats. Nova concentració en l’equilibri després d’afegir 0,3 mols de SO2 Cl2(g) + SO2(g) ⇄ SO2Cl2(g) Mols inici 0,5 0,1+0,3 0,4 Mols equilibri 0,5-x 0,4-x 0,4+x Concentracions (0,5-x)/1 (0,4-x)/1 (0,4+x)/1 Equilibri [0,15 p.] Càlcul valor de x: (0,4 + 𝑥) 𝐾𝑐= 8 = [𝑆𝑂2𝐶𝑙2] (0,4 + 𝑥) 0,2 −0,9 𝑥+ 𝑥2 [𝐶𝑙2 ] [𝑆𝑂2] = (0,5 −𝑥) · (0,4 −𝑥) = [0,25 p.] Reordenant termes s’obté una equació de segon grau: (0,4 + x) = 8 (0,2 - 0,9 […]