Exercici 2 · Química Selectividad Cataluña Juny Serie 1 2025

Exercici 2

L'amoníac verd no s'obté a partir de les plantes. Per a produir-lo cal aconseguir primer hidrogen verd mitjançant un procés d'electròlisi de l'aigua amb energia elèctrica generada a partir de fonts renovables. Posteriorment, l'hidrogen reacciona amb nitrogen atmosfèric a través d'un procés conegut com a síntesi de Haber-Bosch, que permet l'obtenció d'amoníac en presència d'un catalitzador. Aquest procés no és econòmic per les condicions de pressió i temperatura que requereix i l'ús de catalitzadors.

En un reactor d'acer d'una planta pilot s'introdueix una barreja de nitrogen atmosfèric i hidrogen verd i s'escalfa a $1\,000\text{ K}$, fins que s'assoleix l'equilibri.

$$\mathrm{N_2(g) + 3\,H_2(g) \rightleftharpoons 2\,NH_3(g)} \quad \Delta H < 0$$

a)

S'analitza el contingut de la mescla. Els resultats obtinguts es mostren a la taula següent:

Substància · Concentració en l'equilibri ($\text{mol L}^{-1}$)

$\mathrm{N_2(g)}$ · 0,142

$\mathrm{H_2(g)}$ · 1,84

$\mathrm{NH_3(g)}$ · 0,36

Escriviu l'expressió de la constant d'equilibri en concentracions ($K_c$) de la reacció i calculeu el seu valor a $1\,000\text{ K}$. Calculeu també el valor de la constant d'equilibri $K_p$ a $1\,000\text{ K}$. [1,25 punts]

b)

Responeu raonadament a les preguntes següents: [1,25 punts]

Dades

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