Pregunta 1 · Química UAB 2021

Dades generals de referència:

$R = 8{,}314\text{ J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1} = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 0{,}083\text{ bar}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$

$1\text{ atm} = 1{,}013\text{ bar}$

Pesos atòmics: $PA(\text{H}) = 1\text{ g/mol}$, $PA(\text{C}) = 12\text{ g/mol}$, $PA(\text{N}) = 14\text{ g/mol}$

Pregunta 1 (2 punts). Reformat de metà amb vapor i equilibri químic

A nivell industrial, al voltant del 75% de la producció d'hidrogen s'aconsegueix mitjançant un procés que consta de dues fases. Durant la primera, es pren una mescla de metà i vapor d'aigua sota una pressió de 30 atm i s'escalfa a 800 °C en presència d'un catalitzador de níquel, generant hidrogen i monòxid de carboni d'acord amb la següent reacció:

$$\text{CH}_4\text{ (g)} + \text{H}_2\text{O (g)} \rightleftharpoons \text{CO (g)} + 3\text{ H}_2\text{ (g)} \quad \Delta_r H^\circ = 206\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$$

a.

Quines condicions tant de pressió com de temperatura afavoreixen la generació dels productes en aquesta reacció?

b.

Sabent que a 800 °C el valor de la constant d'equilibri és $K_c = 18$:

1.

2.

Si les pressions inicials parcials del vapor d'aigua i del metà són cadascuna de 15 atm, raona si el sistema es troba en equilibri.

3.

Determina el valor de la pressió parcial de cadascun dels gasos un cop assolit l'equilibri.