Problema 1 de Química de la Selectivitat 2021

Setembre 2021, Sèrie 1 · Proves d'accés a la universitat (PAU) de Catalunya.

Enunciat

1. El monòxid de dinitrogen o òxid nitrós (N_2O) és conegut com a gas hilarant o gas del riure. El fan servir els dentistes com a agent sedant, segur i eficaç, per a aconseguir que el pacient se senti més còmode i relaxat durant determinats procediments dentals. En certes condicions, aquest òxid es pot descompondre segons la reacció següent: 2 N_2O(g) \rightarrow 2 N_2(g) + O_2(g) \quad \Delta H^\circ (25 \, ^\circ C) = 86,0 \, kJ a) Justifiqueu, quantitativament, que aquesta reacció no serà espontània en condicions estàndard i a 25 \, ^\circ C. A partir de quina temperatura ho seria, suposant que els valors d'entalpia i d'entropia estàndard no varien amb la temperatura? [1,25 punts] b) La descomposició en fase gasosa de l'òxid nitrós es produeix mitjançant el mecanisme de reacció següent, que consta de dues etapes elementals: Etapa 1 (lenta): N_2O \rightarrow N_2 + O Etapa 2 (ràpida): N_2O + O \rightarrow N_2 + O_2 Dibuixeu, d'una manera aproximada, un gràfic de l'energia respecte a la coordenada de reacció; indiqueu en el gràfic les energies d'activació, els estats de transició i la variació d'entalpia de la reacció global. A partir de les etapes del mecanisme de reacció, justifiqueu que la reacció global és de primer ordre. [1,25 punts] DADES: Entropies estàndard absolutes a 25 \, ^\circ C: S^\circ (N_2) = 191,6 \, J \, K^{-1} \, mol^{-1}; S^\circ (O_2) = 205,2 \, J \, K^{-1} \, mol^{-1}; S^\circ (N_2O) = 220,0 \, J \, K^{-1} \, mol^{-1}.

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

Veure la solució del problema