Problema 3 · Química Selectividad Cataluña Juny Serie 1 2023

El clorur de sulfuril ($\mathrm{SO_2Cl_2}$) és un líquid a temperatura ambient d'olor punyent que sovint s'utilitza com a font de clor gasós, ja que pel fet de ser un líquid és més fàcil d'emmagatzemar i manipular. És molt emprat en la síntesi de compostos orgànics per a transformar enllaços $\mathrm{C-H}$ en enllaços $\mathrm{C-Cl}$. També s'ha utilitzat, en el tractament de la roba de llana, perquè no s'encongeixi. El clorur de sulfuril s'obté industrialment per reacció entre el clor i el diòxid de sofre, emprant carbó actiu com a catalitzador. S'ha realitzat la reacció d'obtenció de $\mathrm{SO_2Cl_2}$ en un recipient tancat d'$1{,}0\text{ L}$ a $400\text{ K}$:

$$\mathrm{Cl_2(g) + SO_2(g) \rightleftharpoons SO_2Cl_2(g)} \quad \Delta H^\circ < 0$$

a)

Quan la reacció ha arribat a l'equilibri, s'ha comprovat que el recipient contenia $0{,}40\text{ mol}$ de $\mathrm{SO_2Cl_2}$, $0{,}10\text{ mol}$ de $\mathrm{SO_2}$ i $0{,}50\text{ mol}$ de $\mathrm{Cl_2}$. Determineu el valor de la constant d'equilibri en concentracions ($K_c$). Si, després d'assolir l'equilibri, s'addicionen $0{,}30\text{ mol}$ de $\mathrm{SO_2}$ a la mescla de reacció, quina és la nova concentració de clorur de sulfuril en l'equilibri? [1,25 punts]

b)

Raoneu quin efecte tindria sobre el rendiment de la reacció:

— un augment de la temperatura del recipient;

— un augment del volum del recipient;

— l'eliminació del catalitzador.

Raoneu també quin efecte tindrien sobre el valor de la $K_c$ les tres accions mencionades anteriorment. [1,25 punts]