Problema 7 · Química Selectividad Cataluña Juny Serie 5 2021

Les calderes de calefacció de condensació, a diferència de les convencionals, tenen més eficiència energètica. El combustible utilitzat principalment és el gas natural, format per una mescla d'hidrocarburs en què el metà és el component majoritari. La diferència entre les dues calderes és que en fer la combustió del metà en la caldera convencional obtenim aigua en estat de vapor, mentre que en la caldera de condensació obtenim aigua en estat líquid.

DADES:

Entalpies estàndard de formació: $\Delta H_f^\circ(\mathrm{CH_4, g}) = -74{,}8\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$; $\Delta H_f^\circ(\mathrm{CO_2, g}) = -393{,}5\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$; $\Delta H_f^\circ(\mathrm{H_2O, l}) = -285{,}5\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$.

Constant universal dels gasos ideals: $R = 8{,}31\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$.

NOTA: Totes les dades són a 25 °C.

a)

Sabem que la variació d'entalpia estàndard de la combustió d'un mol de metà per a donar vapor d'aigua és $-801{,}4\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$. Escriviu la reacció de combustió del metà en la caldera de condensació i calculeu la variació d'entalpia d'aquesta reacció. Justifiqueu numèricament quina té més eficiència energètica. [1,25 punts]

b)

Compareu la calor despresa a volum constant i a pressió constant de la caldera de condensació i raoneu-ho. Feu el mateix amb la caldera convencional. [1,25 punts]