Problema 2 de Química de la Selectivitat 2025

Juny 2025, Sèrie 1 · Proves d'accés a la universitat (PAU) de Catalunya.

Enunciat

Exercici 2: Síntesi de Haber-Bosch Exercici 2 L'amoníac verd no s'obté a partir de les plantes. Per a produir-lo cal aconseguir primer hidrogen verd mitjançant un procés d'electròlisi de l'aigua amb energia elèctrica generada a partir de fonts renovables. Posteriorment, l'hidrogen reacciona amb nitrogen atmosfèric a través d'un procés conegut com a síntesi de Haber-Bosch, que permet l'obtenció d'amoníac en presència d'un catalitzador. Aquest procés no és econòmic per les condicions de pressió i temperatura que requereix i l'ús de catalitzadors. En un reactor d'acer d'una planta pilot s'introdueix una barreja de nitrogen atmosfèric i hidrogen verd i s'escalfa a 1 000 K, fins que s'assoleix l'equilibri. N_2(g) + 3 H_2(g) \rightleftharpoons 2 NH_3(g) \quad \Delta H < 0 a) S'analitza el contingut de la mescla. Els resultats obtinguts es mostren a la taula següent: | Substància | Concentració en l'equilibri (mol L^{-1}) | | :--- | :--- | | N_2(g) | 0,142 | | H_2(g) | 1,84 | | NH_3(g) | 0,36 | Escriviu l'expressió de la constant d'equilibri en concentracions (K_c) de la reacció i calculeu el seu valor a 1 000 K. Calculeu també el valor de la constant d'equilibri K_p a 1 000 K. [1,25 punts] b) Responeu raonadament a les preguntes següents: — Per a obtenir un major rendiment de la reacció, és millor dur a terme la reacció a pressions altes o baixes? — El rendiment augmenta a temperatures altes o baixes? — Segons el model cinètic de collisions, la reacció es produiria a més velocitat a temperatures altes o baixes? [1,25 punts] DADES: Constant universal dels gasos ideals: R = 0,082 atm L K^{-1} mol^{-1}.

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

Veure la solució del problema