Problema 5 de Química de la Selectivitat 2023

Setembre 2023, Sèrie 2 · Proves d'accés a la universitat (PAU) de Catalunya.

Enunciat

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 nitrogen es pot obtenir també per l'oxidació del monòxid de dinitrogen segons la reacció: N_2O(g) + \frac{3}{2} O_2(g) \rightleftharpoons 2 NO_2(g) \text{ 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 temperatura. [1,25 punts] b) Feu una representació gràfica aproximada que mostri l'energia en funció de la coordenada 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 | N_2O(g) | NO_2(g) | | :--- | :--- | :--- | | Entalpia estàndard de formació a 298 K \Delta H_f^\circ (kJ mol^{-1}) | 81,6 | 33,2 | | Substància | N_2O(g) | NO_2(g) | O_2(g) | | :--- | :--- | :--- | :--- | | Entropia molar estàndard absoluta a 298 K S^\circ (J mol^{-1} K^{-1}) | 220,1 | 240,1 | 205,2 |

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

Veure la solució del problema