Exercici 3 - Equilibri químic · Química Selectividad Cataluña Juny Serie 4 2025

Exercici 3

El 13 d'octubre de 1908, el químic alemany Fritz Haber va registrar la patent del procés que porta el seu nom, amb el qual s'obté amoníac a partir d'hidrogen gasós i nitrogen gasós a pressions altes i en presència d'un catalitzador. L'amoníac que es forma es va separant de la resta de gasos i es va recollint en un recipient. L'amoníac és el segon producte químic més produït al món; el 70 % de la producció es destina a fertilitzants i la resta s'utilitza com a matèria primera per a fabricar plàstics, productes de neteja o tèxtils, entre d'altres.

$$\mathrm{N_2(g) + 3\ H_2(g) \rightleftharpoons 2\ NH_3(g)}$$

DADES: Constant universal dels gasos ideals: $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$; $R = 8{,}314\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$.

Enllaç · $\mathrm{N\equiv N}$ · $\mathrm{H-H}$ · $\mathrm{N-H}$

Entalpies d'enllaç a $25\text{ }^\circ\mathrm{C}$ ($\mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$) i a $1\text{ atm}$ · 954 · 436 · 388

b)

En un recipient de 2,5 L s'introdueixen 0,9 mol de $\mathrm{N_2}$ i 1,5 mol de $\mathrm{H_2}$. Una vegada assolit l'equilibri a una determinada temperatura, la concentració de $\mathrm{H_2}$ és de 0,2 M. Calculeu la concentració en l'equilibri de $\mathrm{NH_3}$ i de $\mathrm{N_2}$. Raoneu per què aquesta reacció es fa a pressions altes i per què l'amoníac obtingut se separa de la resta de gasos. [1,25 punts]