PAU Química 2017 · Juny · Sèrie 1 · Exercici 1

1. El trinitrotoluè (TNT) és un explosiu molt potent que, en relació amb la nitroglicerina, té l’avantatge que és més estable en cas d’impacte, cops o fricció. La descomposició explosiva del TNT es pot representar mitjançant l’equació química següent: 2 C7H5(NO2)3(s) → 7 C(s) + 7 CO(g) + 3 N2(g) + 5 H2O(g)    ∆H° < 0 a) Calculeu la calor produïda a pressió constant en fer explotar 2,27 kg de TNT en condicions estàndard i a 298 K. [1 punt] b) Justifiqueu si la variació d’entropia estàndard d’aquesta reacció (∆S°) és positi­ va o negativa, i com influeix la temperatura en l’espontaneïtat d’aquesta reacció. Suposeu que l’entalpia i l’entropia no varien en funció de la temperatura. [1 punt] Dades:  Masses atòmiques relatives: H = 1,0; C = 12,0; N = 14,0; O = 16,0. Entalpies estàndard de formació a 298 K: ∆Hf° (TNT, s) = −364,1 kJ mol–1; ∆Hf° (CO, g) = −110,3 kJ mol–1; ∆Hf° (H2O, g) = −241,6 kJ mol–1.

Pregunta 1.a) 2 C7H5(NO2)3(s)  7 C(s) + 7 CO(g) + 3 N2(g) + 5 H2O(g) Reacció: ΔHo reacció = ( np ΔHo f, productes) – ( nr ΔHo f, reactius) [0,2 p] ΔHo reacció = [(7 x ΔHo f, monòxid de carboni) + ( 5 x ΔHo f, aigua)] – (2 x ΔHo f, TNT) ΔHo reacció= [(7 x (-110,3)) + (5 x (-241,6))] – (2 x (-364,1) ΔHo reacció = -1251,9 kJ [0,3 p] A pressió constant  qp = ΔHo [0,2 p] reacció (on qp és la calor a pressió constant) Massa molecular del TNT = (7x12)+(5x1)+(3x14)+(6x16)=227 g/mol 2,27 kg TNT x (1000 g TNT / 1 kg TNT) x (1 mol TNT / 227 g TNT) x x (-1251,9 kJ / 2 mol TNT) = - 6259,5 kJ Calor produïda = 6259,5 kJ [0,3 p] Pregunta 1.b) a) El signe de la variació d’entropia serà positiva ja que el desordre en els productes és superior al dels reactius, degut al fet que el nombre de molècules de gas és major en els productes (15 molècules) que en els reactius (0 molècules).  molècules de gasos   desordre  So  So(productes) > So (reactius) So = So(productes) – So(reactius) > 0 So > 0 [0 […]