PAU Química 2019 · Juny · Sèrie 1 · Exercici 5

5. El benzè, C6H6, és un hidrocarbur que s’utilitza industrialment com a intermediari per a fabricar altres substàncies químiques. S’ha comprovat experimentalment que el seu punt de fusió és de 6,0 °C a 1,0 atm, el seu punt triple és de 5,5 °C a 0,048 atm i el seu punt crític és de 289 °C a 48,35 atm. a) Dibuixeu el diagrama de fases aproximat del benzè i indiqueu-hi els punts dels quals tenim dades experimentals. [1 punt] b) Justifiqueu si el procés de vaporització del benzè en condicions estàndard i a 70 °C és espontani. Suposeu que les variacions d’entalpia i entropia estàndard del procés de vaporització del benzè es mantenen constants en l’interval de temperatura entre 25 °C i 70 °C. [1 punt] Dades:  Entropies estàndard absolutes a 25 °C: S°(C6H6, l) = 173,26 J K–1 mol–1; S°(C6H6, g) = 269,31 J K–1 mol–1. Entalpia estàndard de vaporització del benzè a 25 °C: ∆H° = 33,74 kJ mol–1.

Dibuix, aproximat, del diagrama de fases del benzè (indicant les dades) 48,35 C líquid sòlid 1,0 A B 0,048 vapor 5,5 6,0 289 Temperatura (oC)  Posar les magnituds i unitats als eixos. [0,1 p]  Dibuixar les línies d’equilibri de les fases i indicar l’estat del benzè (sòlid, líquid i vapor –o gas–). [0,3 p]  Indicar en el dibuix el punt de fusió (A). [0,2 p]  Indicar en el dibuix el punt triple (B). [0,2 p]  Indicar en el dibuix el punt crític (C). [0,2 p] Pregunta 5b Justificar si la vaporització del benzè és espontània (condicions estàndard i 70 oC) Procés de vaporització: C6H6(l) → C6H6(g) L’espontaneïtat depèn del signe de l’energia lliure de la reacció o procés, ΔGº. La variació d’energia lliure de la reacció es pot calcular a partir de la variació d’entalpia i entropia de la reacció o procés (a pressió i temperatura constants): ΔGº = ΔHº - T ΔSº [0,2 p] C6H6(l) → C6H6(g) ΔHº (a 25oC) = 33,74 kJ/mol; ΔSº (a 25oC) ? Calculem la variació d’entropia del procés de vaporització: ΔSº […]