PAU Química 2010 · Setembre · Sèrie 2 · Exercici 3

3. La formació del CO és difícil de dur a terme experimentalment perquè, si no es fa servir un excés d’oxigen, la reacció és incompleta, i si hi ha un excés d’oxigen no es pot evitar que l’oxidació continuï i es formi també CO2. El valor de l’entalpia de for- mació del CO gasós es calcula a partir de la determinació de les entalpies de com- bustió del C grafit i del CO gasós. a) Escriviu l’equació de la reacció de formació del CO gasós. Calculeu l’entalpia estàndard de formació del CO gasós a partir de la figura següent: [1 punt] Diagrama d’entalpies b) Es fan reaccionar, a pressió constant, 140 g de CO i 20,4 L d’O2 gasós mesurats a 1,2 atm i 25 °C, i es forma CO2 gasós. Quina quantitat de calor es desprèn en aquesta reacció? [1 punt] DADES: Considereu que en tots els casos les reaccions es produeixen en condi- cions estàndard i a 25 °C. R = 0,082 atm·L·K–1·mol–1 = 8,31 J·K–1·mol–1. Masses atòmiques relatives: C = 12,0; O = 16,0.

a) Reacció de formació del CO: C(s) + 1/2 O2(g) → CO(g) [0,2 p] Pel diagrama es pot deduir que: ΔHo f (CO) + ΔHo combusió (CO) = ΔHo combusió (CO2) o que : ΔHo f (CO) + (−283) = (−393) [0,4 p] ΔHo f (CO) = −110 kJ · mol-1 [0,4 p] b) Reacció combustió del CO: ΔHo combusió (CO) = - 283 kJ · mol-1 CO(g) + ½ O2(g) → CO2(g) Cal calcular quin reactiu és el limitant: Mols de CO = (140 g CO) x 1 mol CO / 28 g) = 5 [0,1 p] Mols de O2 ⇒ pV = n R T ⇒ n = (p V) / (R T) n = (1,2 atm x 20,4 L ) / (0,082 atm · L · K-1 · mol-1 x 298 K) n = 1 mol de O2 [0,2 p] L’estequiometria de la reacció ens diu que per cremar 1 mol de CO ens cal 0,5 mols d’O2. Amb les dades que tenim es dedueix que: - l’oxigen és el reactiu limitant [0,2 p] Calculem la calor despresa: 1 mol O2 x (1 mol CO / ½ mol O2) x (-283 kJ / 1 mol CO) = −566 kJ (ó −566 kJ) Calor despresa: 566 kJ [0,5 p]