PAU Química 2016 · Setembre · Sèrie 1 · Exercici 4

4. Per a combatre amb eficàcia el foc, és necessari saber que la combustió és una reacció química que es produeix quan els vapors que desprèn una substància combustible es combinen amb una gran rapidesa amb l’oxigen de l’aire. Aquesta reacció, amb despreni­ ment de llum i calor, dóna lloc al foc. a) Amb les dades de la taula, calculeu l’entalpia de vaporització de l’aigua a 1 atm i justifi­ queu, a partir del resultat, per què s’utilitza l’aigua per a apagar el foc. Calculeu també la calor necessària per a vaporitzar 1,0 kg d’aigua a una pressió constant d’1 atm. [1 punt] b) A partir de les dades de la taula, calculeu la temperatura d’ebullició de l’aigua a 1 atm de pressió. [1 punt] Dades:  Masses atòmiques relatives: H = 1; O = 16. Magnituds termodinàmiques en condicions estàndard i a 25 °C: Compost ΔH°f (kJ mol–1) S° (J mol–1 K–1) H2O(l) –285,8 70,0 H2O(g) –241,8 188,0 Nota:  ΔH°f i S° són constants i independents de la temperatura.

4. TERMOQUÍMICA a) Vaporització de l’aigua: H2O(l) ⇄ H2O(g) ∆Ho = ∆Ho f (H2O(g)) – ∆Ho f (H2O(l)) = –241,8 – (–285,8) = 44,0 kJ/mol (a 1 atm: condicions estàndard). (0,25 punts) Com que el procés de vaporització de l’aigua és endotèrmic, absorbeix l’energia produïda per la combustió i això ajuda a sufocar el foc. (0,25 punts) Calor a pressió constant: QP = ∆H = (1000 g) (1 mol / 18 g) (44,0 kJ / mol) = 2444,4 kJ QP = 2444 kJ (0,5 punts) NOTA: Si no indiquen que la calor a pressió constant és igual a la variació d’entalpia, resteu-hi 0,25 punts. b) ∆Go = ∆Ho – T ∆So (0,25 punts) Com que la vaporització és un canvi de fase, es tracta d’un equilibri. A 1 atm, ∆Go = 0. Llavors: Te,n = ∆Ho/∆So (0,25 punts) ∆So = So (H2O(g)) – So (H2O(l)) = 188,0 – 70,0 = 118,0 J/mol·K (0,25 punts) Per tant: Te,n = ∆Ho/∆So = 44,0·103 / 118,0 = 372,88 K = 99,88ºC Te,n = 99,9 ºC ≃ 100ºC (0,25 punts)