PAU Química 2019 · Setembre · Sèrie 5 · Exercici 1

1. El poder oxidant de l’aigua oxigenada (H2O2) és degut a la facilitat d’aquest compost per a descompondre’s en aigua i oxigen, segons la reacció següent: 2 H2O2(l) → 2 H2O(l) + O2(g)  ΔH° (a 25 °C) = –196,0 kJ a) Calculeu la variació d’entropia estàndard de la reacció de descomposició de l’aigua oxigenada a 25 °C. Justifiqueu si la reacció és espontània en con­ dicions estàndard i a 25 °C. [1 punt] b) L’aigua oxigenada s’utilitza per a netejar ferides i desinfectar-les, ja que la sang conté catalasa, un enzim que fa de catalitzador de la descomposició de l’aigua oxige­ nada i l’alliberament d’oxigen. Què és un catalitzador? A partir d’un model cinètic, expliqueu com actua la catalasa en aquesta reacció química. [1 punt] Dades:  Entropia absoluta en condicions estàndard i a 25 °C: Substància O2(g) H2O2(l) H2O(l) S° (J K–1 mol–1) 205,0 109,6 70,0

Reacció: 2 H2O2(l)  2 H2O(l) + O2(g) ΔHo (a 25oC) = −196,0 kJ Calculem l’entropia de la reacció a partir de les entropies absolutes: So =  np So (productes) -  nr So (reactius) [0,1 p] So = [(2 x Soaigua) + (1 x Sooxigen)] – [(2 x Soaigua oxigenada)] So = [(2 x 70,0) + (1 x 205,0)] – [(2 x 109,6)]) So = 125,8 J / K [0,2 p] Espontaneïtat: càlcul de l’energia lliure de la reacció L’espontaneïtat depèn de l’energia lliure de la reacció, ΔGº. L’energia lliure de la reacció, a p i T constant, es pot calcular a partir de la variació d’entalpia i entropia de la reacció: ΔGº = ΔHº - T ΔSº [0,1 p] ΔHo = −196,0 kJ Dades: So = 125,8 J / K Homogeneïtzem les unitats, passant-les de kJ a J (entalpia) o de J a kJ (entropia): ΔSº(reacció) = 125,8 J/K = 0,1258 kJ / K [0,3 p] Calculem la variació d’energia lliure de la reacció: ΔGº(reacció) = (-196)  [298 x (0,1258) ]  ΔGº(reacció) = - 233,5 kJ < 0 Si ΔGº < 0  la reacció és espontània [0,1 p]  La reacció és espontània en condicions estàndard […]