PAU Química 2008 · Juny · Sèrie 5 · Exercici 3

3. El metà, component majoritari del gas natural, es fa ser- vir de combustible en alguns autobusos i altres vehicles de motor. Aquest hidrocarbur crema a l’aire i forma diò- xid de carboni i aigua (combustió completa), per bé que, quan la concentració d’oxigen a l’aire és baixa o bé la proporció entre l’aire i el combustible és molt petita, no hi ha prou oxigen perquè tingui lloc la combustió com- pleta i es formen aigua i monòxid de carboni (combus- tió incompleta). Els vehicles de motor, tal 3.1. Escriviu les reaccions corresponents a la combus- com succeeix en el cas del tió completa i incompleta d’un mol metà i calcu- metà, quan no hi ha prou leu el valor de ΔH°reacció, a 25 °C, per a cada cas. aire perquè pugui tenir Doneu dues raons que justifiquin el fet que es lloc la combustió com- practiquin controls periòdics dels gasos d’escapa- pleta del combustible, ment per tal d’evitar la combustió incompleta als emeten CO, un gas tòxic que reacciona amb l’he- motors de combustió dels vehicles. moglobina de la sang i [1,4 punts] n’impedeix la funció 3.2. Calculeu la ΔH°, a 25 °C, de la reacció: fisiològica que té en el procés de la respiració. O2(g) →CO2(g) CO(g) + Raoneu també el signe de la seva ΔS. [0,6 punts] DADES: Temperatura = 25 °C H2O(l) CO2(g) CO(g) CH4(g) ΔHf° / kJ·mol–1 –285,8 –393,5 –110,5 –74,8

3.1 Reaccions de combustió: (1) combustió completa CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O [0,2 punts] (2) combustió incompleta CH4 + 3/2O2 CO + 2H2O [0,2 punts] Càlcul de ΔH0 a 25 ºC per a cada reacció: ΔH0 Combustió completa: 1 = 2·(-285,8) + (-393,5) – (-74,8) – 0 ΔH0 1 = -890,3 kJ·mol-1 [0,3 punts] ΔH0 Combustió incompleta: 2 = 2·(-285,8) + (-110,5) – (-74,8) – 0 2 = -607,3 kJ·mol-1 ΔH0 [0,3 punts] Arguments per a mantenir en bon estat els carburadors dels vehicles a motor i prevenir que tingui lloc la combustió incompleta: Evitar l’emissió d’un gas tòxic (CO) [0,2 punts] Aprofitar millor l’energia del combustible (en la combustió incompleta, el metà proporciona menys energia) [0,2 punts] 3.2 Càlcul de la ΔH0 de la reacció proposada: CO(g) + ½O2(g) CO2(g) El valor de ΔH0 a 25 ºC és: -393,5 – (-110,5) = - 283,0 kJ·mol-1 [0,3 punts] Es tracta, doncs, d’una reacció exotèrmica. D’altra banda, ΔS0 de la reacció és negativa, atès que en el decurs de la reacció hi ha una pèrdua en el grau de desordre […]