PAU Química 2009 · Juny · Sèrie 4 · Exercici 1

1. El carbó és el combustible fòssil que, en el decurs de la seva combustió, allibera menys energia calorífica per mol de CO2 format. Per aquesta raó, es diu que el carbó és el combustible fòssil amb més capacitat d’agreujament de l’efecte d’hivernacle. Per contra, el metà, que és el component majoritari del gas natural, té una capaci- tat d’agreujament de l’efecte d’hivernacle molt inferior. 1.1. Escriviu les reaccions de combustió del C(grafit) i del metà gas i calculeu la calor a pressió constant que s’alliberarà en cada reacció quan s’hagi format una tona (103 kg) de CO2. [1 punt] 1.2. Considerant que l’entalpia de sublimació del C(grafit) és 718,4 kJ · mol–1, rao- neu el caràcter endotèrmic o exotèrmic de la reacció: C(g) + 2H2(g) → CH4(g) [1 punt] DADES: Considereu que, en tots els casos, les reaccions es produeixen en les condicions estàndard a 25 °C. CH4(g) CO2(g) H2O(l) Temperatura = 25 °C ΔHf° / kJ · mol–1 –78,4 –393,5 –285,8 Masses atòmiques relatives: C = 12,0; O = 16,0.

Exercici 1 1.1 Combustions del grafit i del metà: ΔH0 C(grafit) + O2(g) CO2(g) 1 [0,1 punt] ΔH0 CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) [0,1 punt] ΔH0 1 coincideix amb la calor de formació del CO2(g): ΔH0 1 = - 393,5 kJ [0,2 punt] ΔH0 2 = 2(-285,8) + (-393,5) – 0 – (-78,4) = -886,7 kJ ΔH0 2 = - 886,7 kJ [0,2 punt] 10 g CO 1 mol CO 393 5, kJ 10 kg CO · 2 · 2 . 8 943 181 8, kJ = Pel grafit: 2 1 kg CO 44 g CO 1 mol CO 2 2 2 [0,2 punt] 10 g CO 1 mol CO 886 7, kJ 10 kg CO · 2 · 2 . 20 152 272 7, kJ Pel metà: = 2 1 kg CO 44 g CO 1 mol CO 2 2 2 [0,2 punt] 1.2 Caràcter endotèrmic o exotèrmic de la reacció: ΔH0 C(g) + 2H2(g) CH4(g) r ΔH0 Sublimació del grafit: C(grafit) C(g) sub = 718,4 kJ [0,2 punt] C(grafit) + 2H2(g) CH4(g) ΔH0 Formació del metà: f = -78,4 kJ [0,2 punt] ΔH0 r = ΔH0 f - ΔH0 sub = -78,4 kJ – 718,4 kJ [0,2 punt] ΔH0 r = -796,8 kJ [0,2 punt] Atès que ΔH0 r < 0 la reacció és exotèrmica. [0,2 punt]