PAU Química 2008 · Setembre · Sèrie 4 · Exercici 4 (Opció B)

Opció B 4. Avui dia, per tal de rebaixar la dependència respecte dels combustibles fòssils, s’es- tudien i desenvolupen motors a base de piles de combustible alimentades amb hidrogen. Aquests ginys es fonamenten en la reacció global següent: H2(g) + O2(g) → H2O(l) Raoneu el signe de ΔS i ΔH d’aquesta reacció. 4.1. [0,8 punts] Fent servir la llei de Hess, calculeu la ΔHf° d’1 mol d’aigua gas a 100 °C. 4.2. [1,2 punts] DADES: Entalpia de formació de l’aigua líquida a 25 °C ΔHf°, 25 °C, H2O(l) –285,8 kJ·mol–1 Capacitat calorífica específica (o calor específica) de l’aigua. +4,18 J·K–1·g–1 Considereu que la capacitat calorífica específica de l’aigua no varia en l’interval de 25 °C a 100 °C Massa molecular de l’aigua 18,0 Entalpia de vaporització de l’aigua a 100 °C H2O(l) a 100 °C →H2O(g) a 100 °C +40,66 kJ·mol–1

OPCIÓ B 4.1 Signe de ΔH i ΔS de la reacció Es tracta d’una reacció de combustió i les combustions són exotèrmiques. D’altra banda, la reacció plantejada correspon a la reacció de formació de l’aigua líquida que, tal com es pot veure a partir de les dades aportades en la taula annexa, té una entalpia negativa en les condicions estàndard. [0,4 punts] Es tracta d’una reacció de combustió entre dos gasos en la que es forma un líquid. En aquesta reacció la ΔS és negativa, atès que hi ha un guany en l’ordre molecular al llarg de la reacció. [0,4 punts] 4.2 Càlcul ΔH0 f d’un mol d’aigua gas a 100 ºC ΔH1 = - 285,8 kJ (1) H2(g)+ ½O2(g)" H2O(l) a 25 ºC ΔH2 = 18 · 4,18·(100 – 25) J (2) H2O(l) a 25 ºC " H2O(l) a 100 ºC = 5643 J = 5,64 kJ [0,2 punts] H2O(l) a 100 ºC " H2O(g) a 100 ºC ΔH3 = 40,66 kJ (3) [0,2 punts] ΔH4 (4) H2(g)+ ½O2(g)" H2O(g) a 100 ºC [0,2 punts] ΔH4 = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 (4) = (1) + (2) + (3) i [0,2 punts] = - 285,8 + 5,64 + 40,66 = - 239,5 kJ·mol-1 0,4 punts]