PAU Química 2011 · Juny · Sèrie 1 · Exercici 4

4. Un dels gasos més presents en la nostra vida és el metà, component principal del gas natural, que és un bon combustible. A partir de les dades de la taula següent, responeu a les qüestions. Entalpies de combustió en condicions estàndard i a 298K Reacció de combustió Entalpia de combustió (kJmol–1) CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l) – 890,3 C(s)+O2(g)→CO2(g) – 393,5 H2(g)+–O2(g)→H2O(l) – 285,8 a) Imagineu que us voleu dutxar amb l’aigua a una temperatura de 45°C. Tenint en compte que l’aigua entra a l’escalfador a 10°C i que en gastareu 30L, digueu quina massa de metà cal cremar, a pressió constant, per a escalfar-la. [1 punt] b) Escriviu la reacció corresponent a l’entalpia estàndard de formació del metà, i calculeu-ne el valor a 298K. [1 punt] DADES: Densitat de l’aigua (entre 10°C i 45°C)=1kgL–1. Capacitat calorífica específica de l’aigua (entre 10°C i 45°C)=4,18JK–1g–1. Massa molecular relativa del metà=16,0.

Pregunta 4 a) Calculem la massa d’aigua a escalfar i la variació de temperatura de l’aigua: massa d’aigua = m = 30 L x (1 kg / 1 L) = 30 kg = 30000 g variació de temperatura = ΔT = (45 – 10) = 35 oC = 35 K [0,1 p] Càlcul de la calor que es necessita per escalfar l’aigua: q = Ce · m · ΔT q = 4,18 J · K-1 ·g-1 x 30000 g x 35 K = 4389000 J = 4389 kJ [0,3 p] A partir de les dades de la taula obtenim l’entalpia de combustió del metà: ΔHcomb metà = –890,3 kJ/mol A pressió constant: q = ΔH = –890,3 kJ / mol metà (calor alliberada) [0,2 p] Càlcul de la massa de metà: 4389 kJ x (1 mol metà / 890,3 kJ) x (16,0 g metà / 1 mol metà) = 78,9 g metà Massa de metà = 78,9 g [0,4 p] Pregunta 4 b) La reacció corresponent a l’entalpia estàndard de formació del metà és: 2 H2 (g) + C(s) → CH4 (g) ΔHf metà [0,3 p] Per determinar la variació d’entalpia pel procés anterior: Procediment 1 L’entalpia de la reacció de formació del metà (ΔHf metà) la podem trobar aplicant la llei de Hess. [0,1 p] Caldria fer la se […]