PAU Química 2024 · Setembre · Sèrie 3 · Exercici 3

3. La calç viva és l’òxid de calci que s’obté de la calcinació de roques calcàries. La calç apa- gada és hidròxid de calci que es produeix per hidratació de l’òxid de calci en un procés exotèrmic. Ambdues substàncies tenen múltiples aplicacions en diversos àmbits, però sobretot s’utilitzen en la construcció per a obtenir morter i guix. CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s) a) Calculeu la calor que es desprèn en la reacció d’hidratació de la calç viva. Justifiqueu que la reacció és exotèrmica. Quina quantitat de calor s’alliberarà a pressió constant en el procés d’hidratació d’una tona (1 000 kg) de calç viva? [1,25 punts] b) El gràfic següent representa la variació amb la temperatura de l’energia de Gibbs d’una determinada reacció: Considerant que la variació d’entalpia i d’entropia de la reacció són constants en tot l’interval de temperatures del gràfic, i considerant la reacció en condicions estàn- dard, raoneu a quina temperatura la reacció es trobarà en condicions d’equilibri. Determineu el valor de la variació d’entalpia estàndard de la reacció, indiqueu si serà endotèrmica o exotèrmica i justifiqueu la resposta. Raoneu a partir de quina tempe- ratura la reacció serà espontània. [1,25 punts] Dades: Masses atòmiques relatives: O = 16,0; Ca = 40,0. Substància CaO(s) H2O(l) Ca(OH)2(s) Entalpia estàndard de formació a 298 K –634,9 –285,5 –985,6 ∆Hf° (kJ mol–1 )

CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s) Calor de la reacció d’hidratació de la calç viva Càlcul de l’entalpia estàndard de la reacció calor Ho reacció = (∑ np Hof productes) – (∑ nr Hof reactius) [0,10 p.] ( np ΔHo o f, productes) = [(1 × ΔH f Ca(OH)2)] ( nr ΔHof, reactius) = [(1 × ΔHof CaO) + (1 × ΔHof H2O)] Ho = [1 × (–985,6 kJ mol-1)] – [1 × (–634,9 kJ mol-1 -1 ) + 1 × (–285,5 kJ mol )] reacció  ⇒Ho -1 reacció = –65,2 kJ mol [0,30 p.] Justificació que la reacció és exotèrmica ⇒ La reacció és exotèrmica perquè Horeacció < 0; per tant, en el procés d’hidratació de CaO es desprèn calor. [0,15 p.] Càlcul de la calor despresa per tona de calç viva Massa molar CaO = 1 × 40 + 1 × 16 = 56 g mol-1 [0,10 p.] 1000 𝑘𝑔1000 𝑔1 𝑚𝑜𝑙 = 17.857,14 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝑂 1 𝑡𝑜𝑛𝑎 1 𝑡𝑜𝑛𝑎 1 𝑘𝑔 56 𝑔 ⇒𝟏𝟕. 𝟖𝟓𝟕, 𝟏𝟒 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝒂𝑶 [0,20 p.] ⇒ A pressió constant  qp = ΔHoreacció [0,10 p.] qp = n ΔHoreacció = 17.857,14 mol CaO × (–65,2 kJ mol-1) = –1,164 × 106 kJ ⇒ qp = –1,164 × 106 kJ (calor despresa) [0,30 p.] Problema 3b Temperatur […]