PAU Química 2013 · Juny · Sèrie 4 · Exercici 7

7. El brom s’utilitza en la producció de colorants, desinfectants i insecticides. Una font important per a obtenir-lo és l’aigua de mar, on s’hi troba en forma de bromur. L’obtenció de brom a partir de l’aigua de mar es duu a terme industrialment mitjançant una reacció del tipus: 2 Br −(aq) + X2(aq) → Br2(l) + 2 X−(aq) on X és un altre halogen. a) Expliqueu raonadament quin o quins halògens poden fer que la reacció anterior sigui espontània, i calculeu la variació d’energia lliure estàndard, a 298 K, d’una d’aquestes reaccions. [1 punt] b) A partir de la configuració electrònica dels àtoms o ions, i utilitzant el model atòmic de càrregues elèctriques, compareu el radi atòmic dels elements Cl i Br, així com el radi de les espècies químiques Br i Br−. [1 punt] Dades: Potencial estàndard de reducció, a 298 K: E°(F2/F−) = +2,87 V; E°(Cl2/Cl−) = +1,36 V; E°(Br2/Br−) = +1,07 V; E°(I2/I−) = +0, 54 V Constant de Faraday: F = 9,65 × 104 C mol–1 Nombres atòmics (Z): Z(Cl) = 17; Z(Br) = 35 Proves d’Accés a la Universitat. Curs 2012-2013 Química

a) Reacció: 2 Br−(aq) + X2(aq) → Br2(l) + 2 X−(aq) on X és un altre halogen. Es tracta d’una reacció redox espontània: l’ió bromur (Br-) s’oxida a brom (Br2) i l’altra halogen (X2) es redueix a ió X-. [0,2 p] Raonament perquè la reacció sigui espontània: [0,4 p] Raonament 1 El potencial de reducció del parell redox que es redueix ha de ser més alt que el potencial de reducció del parell que s’oxida. Es a dir: / X-) > E(Br2 / Br-) on E (Br2 / Br-) = + 1,07 E (X2 Això ho compleixen el fluor i el clor (F2 i Cl2). Raonament 2 Perquè la reacció sigui espontània, el potencial de la pila que produís aquesta reacció hauria de ser positiu. Es a dir: E = ECATODE - EANODE = E(X2 /X-) - E(Br2 / Br-) Fluor: E = (+2,87) - (+1,07) ⇒ E > 0 E = (+1,36) - (+1,07) ⇒ E > 0 Clor: Iode: E = (+0,54) - (+1,07) ⇒ E < 0 Per tant, només el fluor i el clor podem oxidar al bromur. Relació entre l’energia lliure i el potencial: ΔGo = - n F Eo [0,2 p] Càlcul de la variació d’energia lliure estàndard D’UNA DE LES REA […]