PAU Química 2010 · Juny · Sèrie 1 · Exercici 2

2. El diòxid de nitrogen es pot formar a partir del monòxid de nitrogen, a 298 K, segons la reacció següent: 2NO(g) + O2(g) →2NO2(g) ΔH° = –114,14 kJ a) Raoneu si la reacció serà espontània en condicions estàndard i a 298 K. [1 punt] b) Calculeu la calor a pressió constant que es desprendrà en reaccionar 5,0 L de monòxid de nitrogen, mesurats a 298 K i 1,0 atm, amb un excés d’oxigen. [1 punt] R = 0,082 atm·L·K–1·mol–1 = 8,31 J·K–1·mol–1. DADES: Temperatura = 298 K NO(g) O2(g) NO2(g) S°(J·K–1·mol–1) 210,8 205,1 240,1

a) Reacció: 2 NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) La reacció espontània si ΔGo < 0 [0,2 p] ƒ Calculem l’entropia de la reacció a partir de les entropies absolutes, a 298 K: ΔSo = Σ np So (productes) - Σ nr So (reactius) ΔSo = [2 · So (NO2)] – [2 · So(NO) + 1 x So (O2)] [0,2 p] ΔSo = (2 x 240,1) – (2 x 210,8 + 1 x 205,1) ΔSo = −146,5 J · K-1 [0,1 p] Unifiquem les unitats: J o kJ: ƒ ΔSo = −146,5 J · K-1 = −146,5 · 10-3 kJ · K-1 [0.1 p] Calculem ΔGo a 298 K: ΔGo = ΔHo - T ΔSo ƒ [0,2 p] ΔGo = (−114,14) – [298 x (−146,5· 10-3)] ΔGo = −70,5 kJ (ó − 70500 J) [0,2 p] b) Calculem els mols NO a partir de l’equació dels gasos ideals: pV = n RT n = (p·V) / (R·T); n = (1· 5) / (0,082 · 298); n = 0,205 mols NO [0,3 p] Reacció: 2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g) ΔHo = −114,14 kJ Calor a pressió constant = qp = ΔHo [0,3 p] Calor: 0,205 mol NO x (−114,14 kJ / 2 mol NO) = −11,7 kJ Calor despresa: 11,7 kJ (ó − 11,7 kJ) [0,4 p]