Problema 1 · Química Selectividad Cataluña Setembre Serie 3 2022

En el mercat hi ha diversos envasos per a aliments i begudes que són autoescalfables. Aquests envasos consten de dos compartiments: un que conté l'aliment o la beguda i l'altre on es produeix una reacció química exotèrmica. En les begudes autoescalfables comercials, la reacció que produeix la calor necessària per a escalfar-les és la següent:

$$\mathrm{CaO(s) + H_2O(l) \rightarrow Ca(OH)_2(s)}$$

DADES:

Capacitat calorífica de la beguda (entre $10\ \mathrm{^{\circ}C}$ i $45\ \mathrm{^{\circ}C}$): $C_e = 4{,}18\ \mathrm{kJ\ kg^{-1}\ ^{\circ}C^{-1}}$.

Masses atòmiques relatives: $\mathrm{Ca} = 40{,}0$; $\mathrm{O} = 16{,}0$; $\mathrm{H} = 1{,}0$.

Densitat de l'aigua $= 1{,}0\ \mathrm{g\ mL^{-1}}$.

Densitat de la beguda $= 0{,}9\ \mathrm{g\ mL^{-1}}$.

Entalpies estàndard de formació i entropies molars estàndard absolutes a $298\ \mathrm{K}$:

Substància · $\mathrm{CaO(s)}$ · $\mathrm{H_2O(l)}$ · $\mathrm{Ca(OH)_2(s)}$

$\Delta H_f^{\circ}\ (\mathrm{kJ\ mol^{-1}})$ · $-635$ · $-286$ · $-987$

$S^{\circ}\ (\mathrm{J\ K^{-1}\ mol^{-1}})$ · $39{,}8$ · $69{,}8$ · $83{,}4$

a)

Calculeu la variació d'entalpia estàndard d'aquesta reacció a $25\ \mathrm{^{\circ}C}$. Justifiqueu, mitjançant els càlculs necessaris, si la reacció serà espontània a $25\ \mathrm{^{\circ}C}$. [1,25 punts]

Sí

No

b)

Si dins de l'envàs hi ha $50{,}0\ \mathrm{mL}$ d'aigua i $14{,}0\ \mathrm{g}$ d'òxid de calci, calculeu quants $\mathrm{mL}$ d'una beguda de densitat $0{,}9\ \mathrm{g\ mL^{-1}}$, que inicialment es troba a pressió constant i $20\ \mathrm{^{\circ}C}$, podrem escalfar fins a $42\ \mathrm{^{\circ}C}$. [1,25 punts]