PAU Química 2012 · Juny · Sèrie 1 · Exercici 5

5. El gas natural és un dels combustibles fòssils més utilitzats a les llars per a la calefac- ció i per a cuinar. La composició d’aquest combustible varia lleugerament depenent de quin n’és l’origen; el que consumim al nostre país prové d’Algèria i conté més del 90% en volum de metà. Observeu el diagrama i contesteu les qüestions següents: Diagrama d’entalpies de la combustió del metà a) Escriviu l’equació del procés de vaporització de l’aigua i calculeu-ne l’entalpia estàndard, expressada en kJmol–1. [1 punt] b) Per a muntar un petit negoci de restauració, calen diàriament 7,5×104kJ d’ener- gia en forma de calor. Quin volum d’aire, mesurat a 1,0 bar i 25°C, es necessita cada dia en la combustió del metà per a obtenir aquesta quantitat d’energia? Suposeu que la combustió es produeix a pressió constant (condicions estàndard) i s’obté aigua en estat líquid. [1 punt] Constant dels gasos ideals: R= 8,31 ×10–2barLK–1mol–1 DADES: Composició de l’aire (% en volum): 78,08 % N2; 20,95% O2; 0,93% Ar; 0,04 % altres

a) Procés de vaporització de l’aigua: H2O(l) → H2O(g) [0,1 p] ó també: H2O(l) ! H2O(g) Pel diagrama podem interpretar que l’entalpia de combustió d’un mol de metà per formar aigua líquida és –890 kJ i per formar aigua en estat gasós –802 kJ. [0,2 p] La diferència correspon a l’entalpia de vaporització de dos mols d’aigua. Aquesta entalpia és positiva, perquè cal donar calor a l’aigua per passar-la de líquid a gas: 2 H2O(l) → 2 H2O(g) ΔH (vaporització) = (– 802) – (–890) = + 88 kJ [0,4 p] L’entalpia de vaporització de l’aigua, expressada en kJ mol-1 serà: 88 kJ / 2 mol= 44 kJ mol-1 ΔH (vaporització) = 44 kJ mol-1 [0,3 p] b) Reacció de combustió d’un mol de metà per donar aigua líquida: CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l) ΔH = –890 kJ [0,2 p] A pressió constant: q = ΔH [0,1 p] Calculem els mols d’oxigen necessaris per obtenir l’energia que requereix el negoci: 7,5·104 kJ x (2 mols O2 / 890 kJ) = 168,54 mols O2 [0,3 p] Transformem els mols d’oxigen a litres amb l’equació dels gasos ideal […]