PAU Química 2023 · Juny · Sèrie 5 · Exercici 4

4. El iodur d’hidrogen és un gas incolor, fàcilment soluble en aigua, que s’utilitza en quími- ca com a agent reductor. El podem sintetitzar a partir de iode i hidrogen, en fase gasosa, H2(g) + I2(g) ⇄ 2 HI(g) Kc (a 703 K) = 54,3 segons la reacció següent: En un reactor d’1,00 L barregem 0,0130 mol de H2, 0,0080 mol de I2 i 0,0440 mol de HI; ho escalfem a 703 K de temperatura, i s’inicia la reacció. Dues hores més tard, observem que el reactor conté 0,0480 mol de HI. a) Calculeu les concentracions de les tres substàncies quan han transcorregut dues hores des de l’inici de la reacció, i el valor del quocient de reacció (Q) en aquest moment. Digueu si el contingut del reactor està en equilibri o no ho està, i justifiqueu la res- posta. [1,25 punts] b) Suposeu que, després de cinc hores, la quantitat de HI s’estabilitza, de manera que ni augmenta ni disminueix si deixem transcórrer més temps. Justifiqueu quin efecte tindria sobre la quantitat de mols de HI si, en aquest moment: — disminuïm el volum del reactor; — eliminem una part de l’hidrogen gasós del reactor; — introduïm un catalitzador al reactor; — augmentem la temperatura del reactor. [1,25 punts] Dada: Entalpia estàndard de formació a 298 K: ΔHf° (HI) > 0.

Pregunta 4a Calcular les concentracions de les tres substàncies en transcórrer 2 h Reacció: H2(g) + I2(g) ⇄ 2 HI(g) Kc (a 703 K) = 54,3 Dades. Temperatura = 703 K Volum del reactor = 1,00 L Inicial: t =0 0,0130 mol H2; 0,0080 mol I2; 0,0440 mol HI t = 2h 0,0480 mol HI H2(g) + I2(g) 2 HI(g) ⇄ t=0 0,0130 0,0080 0,0440 t=2 0,0130-x 0,0080-x 0,0440 + 2x Sabem que a t=2 h  nHI =0,0480 mol: 0,0440 + 2 x = 0,0480  x = 0,0020 mol (mols que reaccionen de cada reactiu) [0,2 p] Mol de cada substància (a t=2 h): nhidrogen = 0,0130 – 0,0020 = 0,0110 mol niode = 0,0080 – 0,0020 = 0,0060 mol nHI = 0,0480 mol [0,1 p]  És correcte si troben aquestes dades per estequiometria (amb factors de conversió). Concentracions (a t=2 h) [H2] = nhidrogen / V = 0,0110 / 1,00 = 0,0110 M [I2] = niode / V = 0,0060 / 1,00 = 0,0060 M [HI] = nHI / V = 0,0480 / 1,00 = 0,0480 M [0,2 p]  És correcte si calculen directament les concentracions. Calcular el quocient de reacció (Qc) L’expressió de Qc és com la constant d’eq […]