Problema 5 · Química Selectividad Cataluña Juny Serie 5 2021

El monòxid de nitrogen reacciona amb clor gasós a 100 °C per a obtenir clorur de nitrosil, que és un reactiu utilitzat en la síntesi de la caprolactama, emprada finalment per a l'obtenció del niló 6. La reacció d'obtenció de clorur de nitrosil a partir de clor i monòxid de nitrogen és la següent:

$$2\,\mathrm{NO(g)} + \mathrm{Cl_2(g)} \rightarrow 2\,\mathrm{NOCl(g)}$$

Duem a terme tres experiments a diferents concentracions per a determinar la velocitat inicial de la reacció de formació del clorur de nitrosil. Els resultats obtinguts són els següents:

Experiment · Concentració inicial de $\mathrm{NO}$ ($\mathrm{mol\,L^{-1}}$) · Concentració inicial de $\mathrm{Cl_2}$ ($\mathrm{mol\,L^{-1}}$) · Velocitat inicial ($\mathrm{mol\,L^{-1}\,s^{-1}}$)

1 · 0,0125 · 0,255 · $2,25 \times 10^{-5}$

2 · 0,0125 · 0,510 · $4,50 \times 10^{-5}$

3 · 0,0250 · 0,255 · $9,00 \times 10^{-5}$

a)

Determineu els ordres de reacció respecte al $\mathrm{Cl_2}$ i respecte al $\mathrm{NO}$. Escriviu l'equació de velocitat. Calculeu el valor de la constant de velocitat. [1,25 punts]

b)

El diagrama d'energia d'una reacció amb dues etapes elementals presenta el perfil següent:

Marqueu en el diagrama les energies d'activació, els estats de transició (complex activat) i la variació de l'entalpia de la reacció global. La reacció global és endotèrmica o exotèrmica? Quina és l'etapa limitant de la velocitat de reacció? Justifiqueu les respostes. [1,25 punts]