PAU Química 2023 · Juny · Sèrie 1 · Exercici 1

1. La hidrazina (N2H4) i la dimetilhidrazina (N2H2(CH3)2) són combustibles líquids. La hidrazina reacciona amb l’oxigen i s’obté H2O(g) i N2(g). La dimetilhidrazina reacciona amb l’oxigen i s’obté H2O(g), N2(g) i CO2(g). a) Escriviu les dues reaccions de combustió. Calculeu l’entalpia estàndard de reacció de cada combustible a 298 K. Si us demanessin consell en l’elecció d’un dels dos com- bustibles per a fer senyals des d’un vaixell, considerant que la bodega del vaixell està gairebé al límit del pes permès, quin dels dos aconsellaríeu? Justifiqueu la resposta. [1,25 punts] b) Representeu el diagrama entàlpic del procés de combustió de la hidrazina. A l’etiqueta d’un envàs que conté hidrazina, s’observen els dos pictogrames següents. Expliqueu què volen dir aquests pictogrames i de quins perills ens alerten. [1,25 punts] Pictograma 1 Pictograma 2 Dades: Masses atòmiques relatives: H = 1,0; C = 12; N = 14,0; O = 16,0. Entalpies estàndard de formació a 298 K: Substància N2H4(l) N2H2(CH3)2(l) H2O(g) CO2(g) ∆Hf° (kJ mol–1) 50,6 42,0 –241,8 –393,5

Pregunta 1a Reaccions de combustió 1. Reacció de combustió de la hidrazina N2H4(l) + O2(g) → N2(g) + 2 H2O(g) [0,20 p.] 2. Reacció de combustió de la dimetilhidrazina N2H2(CH3)2(l) + 4 O2(g) → N2(g) + 4 H2O(g) + 2 CO2(g) [0,20 p.] Càlcul de les entalpies estàndard de reacció Ho reacció = (∑ np Hof productes) – (∑ nr Hof reactius) 1. Entalpia estàndard de combustió de la hidrazina ( np ΔHof, productes) = [(1 × ΔHof, N2) + (2 × ΔHof, H2O)] ( nr ΔHof, reactius) = [(1 × ΔHof, N2H4) + (1 × ΔHof, O2)] Ho reacció = [0 + 2 × (–241,8 kJ mol-1)] – [1 × (50,6 kJ mol-1 ) + 0] Horeacció = –534,2 kJ mol-1 [0,30 p.] 2. Entalpia estàndard de combustió de la dimetilhidrazina ( np ΔHof, productes) = [(1 × ΔHof, N2) + (4 × ΔHof, H2O) + (2 × ΔHof, CO2)] ( nr ΔHof, reactius) = [(1 × ΔHof, N2H2(CH3)2 ) + (4 × ΔHof, O2)] Ho reacció = [0 + 4 × (–241,8 kJ mol-1) + 2 × (–393,5 kJ mol-1 ] – [1 × (42,0 kJ mol-1 ) + 4 × 0] Horeacció = –1.796,2 kJ mol-1 [0,30 p.] Elecció d’un dels combustibles Canvi Ho […]