PAU Química 2021 · Juny · Sèrie 2 · Exercici 2

2. L’airbag (o coixí de seguretat) està considerat, en combinació amb el cinturó de seguretat, com un dels millors sistemes per a reduir les lesions ocasionades per un accident de tràn­ sit. Quan un vehicle rep un fort impacte, l’azida de sodi (NaN3) que porten els airbags es descompon ràpidament i forma nitrogen gasós, que omple el coixí i amorteix el cop dels ocupants. a) L’azida de sodi es prepara comercialment a partir de la reacció entre el monòxid de dinitrogen i l’amidur de sodi segons l’equació química següent: N2O(g) + 2 NaNH2(s) → NaN3(s) + NaOH(s) + NH3(g) Quan reaccionen a pressió constant 4,0 mol de NaNH2 amb un excés de N2O, en condicions estàndard i a 298 K, s’absorbeixen 111,6 kJ d’energia en forma de calor. Calculeu l’entalpia estàndard de formació de l’azida de sodi a aquesta temperatura. [1,25 punts] b) En la bibliografia podem trobar les dades següents amb relació als canvis de fase del nitrogen (N2): Punt de fusió Punt d’ebullició Punt triple 1,00 atm 1,00 atm 0,123 atm 63,30 K 77,40 K 63,15 K Definiu el terme punt triple d’una substància. Feu un dibuix aproximat del diagrama de fases del nitrogen, marqueu-hi els tres punts que figuren a la taula i indiqueu-hi les zones en què el nitrogen es troba en fase sòlida, líquida i gasosa. Raoneu si podem sublimar el nitrogen a pressió atmosfèrica. [1,25 punts] Dades:  Entalpies estàndard de formació a 298 K: ΔHf° (N2O, g) = 82,0 kJ mol–1; ΔHf° (NH3, g) = –46,1 kJ mol–1; ΔHf° (NaNH2, s) = –123,7 kJ mol–1; ΔHf° (NaOH, s) = –425,2 kJ mol–1.

Pregunta 2a Calcular l’entalpia estàndard de formació de NaN3 - Calculem l’entalpia estàndard de la reacció N2O(g) + 2 NaNH2(s) → NaN3(s) + NaOH(s) + NH3(g) ΔHoreacció A pressió constant  qp = ΔHoreacció [0,25 p] La reacció està igualada amb 2 mol de NaNH2: 2 mol NaNH2 x (111,6 kJ / 4 mol NaNH2) = 55,8 kJ ΔHoreacció = 55,8 kJ (amb la igualació que surt a l’enunciat) [0,3 p] - Calculem l’entalpia estàndard de formació de l’azida de sodi ΔHoreacció = ( np ΔHof, productes) – ( nr ΔHof, reactius) ( np ΔHof, productes) = [(1 x ΔHof, azida de sodi) + (1 x ΔHof, NaOH) + (1 x ΔHof, amoníac)] ( nr ΔHof, reactius) = [(1 x ΔHof, monòxid de dinitrogen) + (2 x ΔHof, amidur de sodi)] 55,8 = [(ΔHof, azida de sodi) + (-425,2) + (-46,1)] – [(82,0) + (2 x (-123,7))] [0,4 p] ΔHof, azida de sodi = 361,7 kJ (o 361,7 kJ/mol) [0,3 p] Pregunta 2b Definició de punt triple El punt triple correspon a unes condicions de pressió i temperatura en les quals coexisteixen en equilibri les tres fases d’una substàn […]