PAU Química 2009 · Juny · Sèrie 3 · Exercici 1

1. Les reaccions de combustió del carboni grafit, de l’hidrogen i del metà són: C(grafit) + O2(g) →CO2(g) ΔH° (298,15 K) = –393,5 kJ · mol–1 →H2O(l) ΔH° (298,15 K) = –285,8 kJ · mol–1 H2(g) + O2(g) CH4(g) + 2O2(g) →CO2(g) + 2H2O(l) ΔH° (298,15 K) = –890,4 kJ · mol–1 1.1. Calculeu l’entalpia estàndard de formació del metà a 298,15 K. [1 punt] 1.2. Raoneu si la reacció de combustió del metà serà espontània o no a 298,15 K. [1 punt] DADES: CH4(g) O2(g) CO2(g) H2O(l) T = 298,15 K S° / J · K–1 · mol–1 186,3 205,1 213,7 69,9

Exercici 1 1.3 Càlcul de l’entalpia estàndard de formació del metà: ΔH0 Reacció de formació del metà: C(grafit) + 2H2(g) CH4(g) f [0,3 punt] ΔH0 (298,15 K) = −393,5 kJ/mol C(grafit) + O2(g) CO2(g) ΔH0 (298,15 K) = −285,8 kJ/mol H2O(l) H2(g) + ½O2(g) ΔH0 CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) 3 (298,15 K) = −890,4 kJ/mol ΔH0 f = ΔH0 1 + 2ΔH0 2 - ΔH0 3 [0,5 punt] ΔH0 f = -393,5 kJ + 2(−285,8) kJ – (−890,4) kJ = -74,7 kJ ΔH0 f = -74,7 kJ/mol [0,2 punt] 1.4 Caràcter espontani de la reacció de combustió del metà: Criteri d’espontaneïtat: ΔG < 0 o el que és el mateix: ΔΗ - TΔS < 0 [0,2 punt] ΔG = -890,4 kJ – 298,15 K ΔS [0,2 punt] = 2 · 69,9 J K-1 + 1 · 213,7 J K-1 – 2 · 205,1 J K-1 – 186,3 J K-1 ΔS = -243 J K-1 = -243 10-3 kJ K-1 [0,2 punt] ΔG = -890,4 kJ – 298,15 K (-243 10-3) kJ K-1 ΔG = -890,4 kJ + 72,5 kJ = - 817,9 kJ [0,2 punt] per la qual cosa es pot afirmar que la reacció és espontània. [0,2 punt]