Problema 4 · Química Selectividad Cataluña Setembre Serie 3 2024

El tetràoxid de dinitrogen ($\mathrm{N_2O_4}$) és un oxidant molt tòxic i corrosiu. Es fa servir com a propel·lent de coets i també és un poderós reactiu utilitzat en síntesis químiques. Forma part, juntament amb altres òxids de nitrogen, de la pol·lució de les grans ciutats a causa de la combustió en els motors d'explosió.

El tetràoxid de dinitrogen es transforma en diòxid de nitrogen ($\mathrm{NO_2}$) a $373\text{ K}$ segons la reacció següent:$$\mathrm{N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2\ NO_2(g)}$$

DADES:

Constant universal dels gasos ideals: $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$

a)

Un matràs de $2{,}0\text{ L}$ a $373\text{ K}$ conté una mescla en equilibri formada per $0{,}20\text{ mol}$ de $\mathrm{N_2O_4}$ i $0{,}29\text{ mol}$ de $\mathrm{NO_2}$. Calculeu la constant d'equilibri en concentracions ($K_c$) i la constant d'equilibri en pressions ($K_p$) a aquesta temperatura. [1,25 punts]

b)

El $\mathrm{N_2O_4}$ és un gas incolor i el $\mathrm{NO_2}$ és un gas marró i més tòxic. A l'estiu, en ciutats contaminades, i especialment si no hi ha vent, l'ambient té un color més marronós que a l'hivern. En aquests casos, quin compost de nitrogen és el que predomina a l'aire a l'estiu? Com afecta a l'equilibri un augment de la temperatura? Justifiqueu les respostes. Raoneu si la reacció de dissociació del $\mathrm{N_2O_4}$ és endotèrmica o exotèrmica i expliqueu si els canvis de pressió afecten l'equilibri i, en cas que l'afectin, expliqueu com. Considereu que la temperatura es manté constant. [1,25 punts]