Problema 6 de Química de la Selectivitat 2020

Setembre 2020, Sèrie 4 · Proves d'accés a la universitat (PAU) de Catalunya.

Enunciat

6. En la fabricació de l'àcid nítric a partir de l'amoníac, en primer lloc cal oxidar catalíticament aquest compost segons la reacció següent: 4 NH_3(g) + 5 O_2(g) \rightleftharpoons 4 NO (g) + 6 H_2O(g) \quad \Delta S^\circ (a 25 ^\circ C) = 180,5 J \cdot K^{-1} El procés industrial seguit, que permet obtenir valors alts de rendiment i de velocitat de reacció, consisteix a barrejar amoníac vaporitzat i filtrat amb un corrent d'aire filtrat i comprimit. Posteriorment, la mescla amoníac-aire es posa en contacte amb una malla que conté platí i rodi que es troba a 900 ^\circ C de temperatura, on es produeix la reacció química. a) Calculeu la variació d'entalpia estàndard de la reacció a 25 ^\circ C. Justifiqueu si l'espontaneïtat d'aquesta reacció depèn o no de la temperatura. [1,25 punts] b) Digueu amb quines unitats s'expressa la velocitat de reacció i justifiqueu la resposta. Expliqueu quina és la funció de la malla de platí i rodi en la reacció anterior i raoneu si la malla modifica el valor de l'entalpia estàndard de la reacció. [1,25 punts] DADES: Entalpies estàndard de formació a 25 ^\circ C: \Delta H_f^\circ (H_2O, g) = -241,8 kJ \cdot mol^{-1}; \Delta H_f^\circ (NH_3, g) = -46,1 kJ \cdot mol^{-1}; \Delta H_f^\circ (NO, g) = +90,3 kJ \cdot mol^{-1}. NOTA: Suposeu que l'entalpia i l'entropia estàndard de la reacció no varien amb la temperatura.

Les imatges de l'enunciat i la solució d'aquest problema són a la web.

Veure la solució del problema