Problema 6 · Química Selectividad Cataluña Setembre Serie 3 2024

Sovint trobem l'aigua oxigenada ($\mathrm{H_2O_2}$), també anomenada peròxid d'hidrogen, a les farmacioles, ja que es fa servir com a desinfectant de les ferides. Si deixem una ampolla d'aigua oxigenada oberta, el peròxid d'hidrogen es descompon de manera espontània en aigua i oxigen mitjançant la reacció química següent:

$$2\,\mathrm{H_2O_2(aq)} \rightarrow 2\,\mathrm{H_2O(l)} + \mathrm{O_2(g)} \quad \Delta H^\circ < 0$$

Podem investigar experimentalment la cinètica d'aquesta reacció mesurant la quantitat d'oxigen gasós que es produeix amb el pas del temps. En una primera sèrie de tres experiments al laboratori, es van obtenir les dades de la descomposició de $\mathrm{H_2O_2}$ que es mostren en la taula següent:

Experiment · Concentració inicial de $\mathrm{H_2O_2}$ ($\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$) · Velocitat inicial ($\mathrm{mmol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}}$)*

1 · 0,15 · $6,3\times 10^{-3}$

2 · 0,25 · $10,5\times 10^{-3}$

3 · 0,30 · $12,7\times 10^{-3}$

* $1\text{ mol}$ equival a $10^3\text{ mmol}$.

a)

Justifiqueu quin és l'ordre de reacció respecte al peròxid d'hidrogen i calculeu la constant de velocitat de la reacció. Quines unitats té la constant de velocitat? Justifiqueu la resposta i escriviu l'equació de velocitat per a aquesta reacció. [1,25 punts]

b)

Aquesta reacció s'accelera molt si fem servir iodur de potassi (KI). Expliqueu què és i quina funció té aquesta substància fent servir la teoria cinètica de col·lisions. Raoneu si tindrà algun efecte la presència de KI en el valor de l'entalpia de la reacció. Què passa amb la velocitat de la reacció si augmentem la temperatura i mantenim constant el volum? I si augmentem el volum i mantenim constant la temperatura? Justifiqueu les respostes fent servir la teoria cinètica de col·lisions. [1,25 punts]