Química — 2023, convocatòria extraordinària

a) Definiu el terme primera energia d’ionització d’un element i indiqueu quin signe té.

Escriviu la configuració electrònica del sodi abans i després del procés d’ionització. Definiu el terme segona energia d’ionització i indiqueu quin signe té. Expliqueu raonadament, basant-vos en les configuracions electròniques i el model atòmic de càrregues elèctriques: — si el radi del sodi serà més gran o més petit que el de l’ió sodi; — si la segona energia d’ionització del sodi serà més gran o més petita que la primera energia d’ionització.

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.

b) Si l’energia d’ionització de l’estat fonamental del sodi és 495,8 kJ mol⁻¹, calculeu la longitud d’ona de la radiació capaç d’ionitzar el sodi gasós. Calculeu també l’energia necessària per a ionitzar 10 g de sodi gasós des del seu estat fonamental.

Dades: Nombre atòmic del sodi: Z(Na) = 11.

Velocitat de la llum en el buit: c = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹. Constant de Planck: h = 6,63 × 10⁻³⁴ J s. Nombre d’Avogadro: NA = 6,02 × 10²³ mol⁻¹. Massa atòmica relativa: Na = 23,0.

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.

a) Si els valors de les entropies estàndard a 298 K són ΔS° = +2,09 J K⁻¹ mol⁻¹ i

ΔS° = –128,6 J K⁻¹ mol⁻¹ per a la primera i per a la segona reacció respectivament, comproveu que les dues reaccions són espontànies a la temperatura de 298 K. Justifiqueu la resposta. Expliqueu què indica, a escala microscòpica, el signe de la variació d’entropia estàndard d’aquestes dues reaccions.

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.

b) Les fitxes de seguretat del cloroetà (pictogrames 1 i 2) i de l’àcid clorhídric (pictogrames 3 i 4) contenen els símbols següents:

Pictograma 1 Pictograma 2 Pictograma 3 Pictograma 4

Què volen dir aquests pictogrames de seguretat i de quins perills ens adverteixen?

Dades: Entalpies estàndard de formació a 298 K:

Substància C₂H₅Cl(g) HCl(g) C₂H₆(g)

∆Hf° (kJ mol⁻¹) –104,9 –92,3 –84,7

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.

a) En la taula adjunta es recullen els valors, a diferents temperatures, de la constant d’equilibri en concentracions (Kc) d’aquesta reacció. Raoneu com afecta a l’equilibri i a la Kc un increment de temperatura, tant si la reacció és endotèrmica com si és exotèrmica. Justifiqueu si la reacció de formació de diòxid de sofre és exotèrmica o endotèrmica. Expliqueu com afecta a l’equilibri i al rendiment de la reacció: — un augment de la pressió, mantenint la temperatura constant; — un augment del volum, mantenint la temperatura constant.

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.

b) Coŀloquem una quantitat de triòxid de sofre en un recipient tancat de 0,80 L a 1 000 K.

Comprovem que a l’equilibri hi ha 2 mol d’oxigen. Calculeu les concentracions de les substàncies presents a l’equilibri.

Dades: Constants d’equilibri en concentracions a diferents temperatures:

T (K) 298 400 600 800 1 000

Kc 1,19 × 10⁻²⁶ 5,42 × 10⁻¹⁸ 4,02 × 10⁻¹⁰ 1,97 × 10⁻⁵ 3,2 × 10⁻³

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.

a) Escriviu les dues reaccions de valoració. Justifiqueu quina corba de valoració correspon a cada àcid segons el pH en el punt d’equivalència.

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.

b) Si per a valorar 25,0 mL d’una solució d’àcid acètic es gasten 18,5 mL d’hidròxid de sodi 0,050 m, quina és la concentració de l’àcid acètic? Raoneu si és una bona elecció utilitzar ataronjat de metil com a indicador en aquesta valoració.

Dades:

Indicador Interval pH

Canvi de color

Àcid Alcalí

Ataronjat de metil 3,1-4,4 vermell groc

Verd de bromocresol 3,8-5,4 groc verd blavós

Blau de bromotimol 6,0-7,6 groc blau

Fenolftaleïna 8,0-9,5 incolor fúcsia

Nitramina 11,0-13,0 incolor marró ataronjat

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.

a) Calculeu l’entalpia, la variació d’entropia i la variació d’energia de Gibbs de la reacció.

Indiqueu si es tracta d’un procés espontani en aquestes condicions, i en quin interval de temperatures ho serà. Suposeu que l’entalpia i l’entropia no varien amb la temperatura.

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.

b) Feu una representació gràfica aproximada que mostri l’energia en funció de la coordenada de reacció. Suposeu que la reacció d’oxidació del monòxid de dinitrogen és una reacció lenta i que el seu mecanisme només té una etapa, i assenyaleu-hi l’energia d’activació, l’estat de transició i la variació d’entalpia de la reacció. Si hi afegim un catalitzador per accelerar la reacció, modificarem el valor de l’energia d’activació? I el valor de l’entalpia de la reacció? Justifiqueu les respostes.

Dades:

Substància N₂O(g) NO₂(g)

Entalpia estàndard de formació a 298 K

–1 81,6 33,2 ∆Hf° (kJ mol )

Substància N₂O(g) NO₂(g) O₂(g)

Entropia molar estàndard absoluta a 298 K

S°^() 205,2 (J ⁻¹ K⁻¹ 220,1 240,1 mol )

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.

a) Indiqueu les semireaccions que tenen lloc en el càtode i l’ànode en un procés d’electròlisi de l’aigua. Indiqueu la reacció global. Raoneu, qualitativament, en quin dels dos elèctrodes s’alliberarà més gas a 1 atm de pressió i a 20 °C.

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.

b) Es prepara una ceŀla electrolítica amb una solució que conté àcid sulfúric (H₂SO₄) i s’hi fa passar durant 2 h un corrent elèctric d’1,0 A. Calculeu el volum d’hidrogen produït, mesurat a 1 atm de pressió i a 20 °C. Considereu la solució suficientment àcida i que l’hidrogen es comporta idealment.

Dades: Constant de Faraday: F = 9,65 × 10⁴ C mol⁻¹.

Constant universal dels gasos ideals: R = 0,082 atm L K⁻¹ mol⁻¹.

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.

a) Escriviu l’equilibri de solubilitat del iodur de plom(II) i calculeu-ne la solubilitat molar a 25 °C. Expliqueu raonadament si la solubilitat del iodur de plom(II) en aigua és més gran o més petita que la seva solubilitat en una solució de iodur de sodi (NaI).

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.

b) Calculeu la concentració d’ió plom(II) necessària perquè precipiti iodur de plom(II) a partir d’una solució de iodur de potassi (KI) de concentració 2,0 × 10⁻⁴ m. Si tenim dues solucions de la mateixa concentració, una de iodur de potassi i l’altra de clorur de potassi (KCl), quina de les dues necessitarà una concentració més alta de Pb²⁺ per a començar a precipitar, en el primer cas PbI₂ i en el segon PbCl₂? Justifiqueu la resposta.

Dades: Constants del producte de solubilitat a 25 °C: Kₚₛ (PbI₂) = 7,9 × 10⁻⁹;

Kₚₛ (PbCl₂) = 1,7 × 10⁻⁵.

Etiqueta de l’alumne/a

L’Institut d’Estudis Catalans ha tingut cura de la correcció lingüística i de l’edició d’aquesta prova d’accés

Tret automàticament del PDF oficial: les fórmules es veuen bé a la imatge.