PAU Química 2023 · Setembre · Sèrie 2 · Exercici 5

5. El diòxid de nitrogen és un gas contaminant que es forma com a subproducte en els processos de combustió a altes temperatures, com en els vehicles motoritzats i les plantes elèctriques. Per això és un contaminant freqüent a les zones urbanes. El diòxid de nitro- O2(g) ⇄ 2 NO gen es pot obtenir també per l’oxidació del monòxid de dinitrogen segons la reacció: N2O(g) + 2(g) a 298 K a) Calculeu l’entalpia, la variació d’entropia i la variació d’energia de Gibbs de la reacció. Indiqueu si es tracta d’un procés espontani en aquestes condicions, i en quin interval de temperatures ho serà. Suposeu que l’entalpia i l’entropia no varien amb la tempe- ratura. [1,25 punts] b) Feu una representació gràfica aproximada que mostri l’energia en funció de la coor- denada de reacció. Suposeu que la reacció d’oxidació del monòxid de dinitrogen és una reacció lenta i que el seu mecanisme només té una etapa, i assenyaleu-hi l’energia d’activació, l’estat de transició i la variació d’entalpia de la reacció. Si hi afegim un catalitzador per accelerar la reacció, modificarem el valor de l’energia d’activació? I el valor de l’entalpia de la reacció? Justifiqueu les respostes. [1,25 punts] Dades: Substància N2O(g) NO2(g) Entalpia estàndard de formació a 298 K 81,6 33,2 ∆Hf° (kJ mol ) –1 Substància N2O(g) NO2(g) O2(g) Entropia molar estàndard absoluta a 298 K 220,1 240,1 205,2 S° (J mol –1 K–1 )

Pregunta 5b Representació gràfica E vs. coordenada de reacció [0,45 p] Estat de transició Energia N2O + 3/2 O2 ΔH < 0 2 NO2 Coordenada de reacció  Cada ítem compta 0,15 p (H, energia d’activació i estat de transició o complex activat) Modificació de l’energia d’activació en afegir un catalitzador Si la reacció es fa en presència d’un catalitzador, es modifica el valor de l’energia d’activació (Ea), ja que la funció del catalitzador és canviar el mecanisme de la reacció i amb això es pot modificar l’energia d’activació (disminueix) i la velocitat de la reacció (augmenta). ⇒ Un catalitzador modifica el mecanisme de la reacció, i aconsegueix que el nou mecanisme disminueixi l’energia d’activació i augmenti la velocitat de reacció. [0,45 p] Modificació de l’entalpia de la reacció en afegir un catalitzador Si la reacció es fa en presència d’un catalitzador, la reacció global serà la mateixa i, per tant, la variació d’entalpia de la reacció no es modifica, ja que només depèn de l’entalpia […]