Química — 2024, convocatòria incidències

Juny 2024 · Sèrie 5 · Antic

Exercici 1

Text de l'enunciat

1. L’indi (Z = 49), el neodimi (Z = 60) i el tàntal (Z = 73) són elements que es troben a diferents blocs de la taula periòdica i que són clau en els components de les noves tecnologies. Aquests elements, tal com indica el fragment de la taula de la figura següent, actualment es troben en perill.

Font: Fragment de la taula de l’EuChemS dels noranta elements que es troben a la natura i que ho constitueixen tot, segons la seva abundància.

Les configuracions electròniques dels elements són: In: [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p¹; Nd: [Xe] 4f³ 6s²; Ta: [Xe] 4f¹⁴ 5d³ 6s².

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

Apartat a)

Text de l'enunciat

a) Argumenteu, a partir de la seva configuració electrònica, a quin bloc i període pertany cadascun d’aquests tres elements, si es tracta d’elements de les anomenades terres rares i si la substància elemental és un metall o no. Representeu els electrons de la seva configuració electrònica i justifiqueu les representacions tenint en compte la regla de Hund i el principi d’exclusió de Pauli.

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

Mostra la solució

Solució encara no emparellada. Obre la solució oficial (PDF).

Enllaç permanent d'aquest apartat

Apartat b)

Text de l'enunciat

b) Quines són i com s’enuncien les bases fonamentals del model atòmic mecanicoquàntic actual? Quins nombres quàntics (n, l, mₗ) tindran els orbitals 5p d’un àtom d’indi? I l’orbital 6s d’un àtom de neodimi o tàntal? Argumenteu si la combinació dels nombres quàntics següents, (4, 1, –1) i (5, 3, 0), determinen algun orbital. En cas afirmatiu, de quin tipus d’orbital es tracta?

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

Mostra la solució

Solució encara no emparellada. Obre la solució oficial (PDF).

Enllaç permanent d'aquest apartat

Exercici 2

Text de l'enunciat

2. En la fermentació acètica del vi, per l’acció dels bacteris del gènere Acetobacter, l’alcohol etílic (també anomenat etanol) reacciona amb l’oxigen de l’aire i es transforma en àcid acètic (també anomenat àcid etanoic) i aigua. Aquesta dissolució dona lloc al vinagre.

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

Apartat a)

Text de l'enunciat

a) Escriviu la reacció d’oxidació de l’etanol. Calculeu la quantitat d’energia absorbida o despresa en la síntesi de 10,0 g d’àcid acètic a partir de la fermentació acètica del vi a pressió constant. Justifiqueu si la reacció és exotèrmica o endotèrmica.

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

Mostra la solució

Solució encara no emparellada. Obre la solució oficial (PDF).

Enllaç permanent d'aquest apartat

Apartat b)

Text de l'enunciat

b) Si deixem una ampolla de vi oberta, en uns dies el vi es fa malbé perquè l’alcohol es converteix en àcid acètic. Calculeu l’entropia estàndard i l’energia de Gibbs d’aquesta reacció a 25 °C. Determineu la influència de la temperatura en l’espontaneïtat d’aquesta reacció i raoneu la resposta. Considereu que l’entalpia i l’entropia estàndard no varien amb la temperatura.

Dades: Masses atòmiques relatives: H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0. Entalpies estàndard de formació a 298 K:

Substància CH₃CH₂OH(l) CH₃COOH(l) H₂O(l) O₂(g)

∆Hf° (kJ mol⁻¹) –277,6 –487,0 –285,8 0

Entropies estàndard absolutes a 298 K:

Substància CH₃CH₂OH(l) CH₃COOH(l) H₂O(l) O₂(g)

K⁻¹) S°(J mol⁻¹ 160,7 159,8 69,9 205,0

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

Mostra la solució

Solució encara no emparellada. Obre la solució oficial (PDF).

Enllaç permanent d'aquest apartat

Exercici 3

Text de l'enunciat

3. El 10 de juliol de 2023 va entrar en erupció un volcà de la península de Reykjanes, a uns 30 km de Reykjavík. Una de les substàncies que arriben a l’atmosfera en una erupció volcànica és el diòxid de sofre (SO₂), que s’oxida en presència de l’oxigen de l’aire i esdevé triòxid de sofre (SO₃), i posteriorment es converteix en àcid sulfúric, una de les principals causes de l’anomenada pluja àcida. En la bibliografia també s’indica que la reacció de descomposició del triòxid de sofre és la següent:

SO₃(g) ⇄ SO₂(g) +

O₂(g) ΔH° (a 298 K) > 0

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

Apartat a)

Text de l'enunciat

a) Els dies posteriors a l’erupció volcànica van ser inusualment calorosos a tota l’àrea de Reykjavík. Raoneu si aquest fet va afavorir la formació de pluja àcida. Escriviu la reacció de formació de l’àcid sulfúric a partir del triòxid de sofre. Expliqueu també si els canvis de pressió afecten aquest equilibri i, en cas que l’afectin, expliqueu com. Considereu que la temperatura es manté constant.

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

Mostra la solució

Solució encara no emparellada. Obre la solució oficial (PDF).

Enllaç permanent d'aquest apartat

Apartat b)

Text de l'enunciat

b) En un recipient tancat de 10,0 L s’introdueixen 0,1 mol de triòxid de sofre i s’escalfen a una temperatura determinada. Un cop establert l’equilibri, queden a l’interior del recipient 0,017 mol de triòxid de sofre sense descompondre. Calculeu la constant d’equilibri en concentracions de la reacció (Kc) a aquesta temperatura. Raoneu també si la Kc i la constant d’equilibri en pressions (Kₚ) d’aquesta reacció coincidiran i, en cas que no coincideixin, digueu quina serà més gran.

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

Mostra la solució

Solució encara no emparellada. Obre la solució oficial (PDF).

Enllaç permanent d'aquest apartat

Exercici 4

Text de l'enunciat

4. L’electronegativitat és una propietat periòdica especialment rellevant per a explicar la capacitat d’un element de reaccionar amb altres elements i formar enllaços. Anomenem dos tipus d’elements A i B, amb els nombres atòmics 6 i 8, respectivament.

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

Apartat a)

Text de l'enunciat

a) Expliqueu què és l’electronegativitat. Escriviu les configuracions electròniques fonamentals d’aquests elements i justifiqueu, basant-vos en aquestes configuracions, quin dels dos elements tindrà el valor més petit d’electronegativitat.

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

Mostra la solució

Solució encara no emparellada. Obre la solució oficial (PDF).

Enllaç permanent d'aquest apartat

Apartat b)

Text de l'enunciat

b) Utilitzant les configuracions electròniques dels elements A i B, raoneu quina és l’estructura de Lewis del compost AB₂. Expliqueu quin tipus d’enllaç poden formar aquests dos àtoms. Determineu quina geometria i quins angles d’enllaç tindrà la molècula formada segons la teoria de repulsió dels parells d’electrons de la capa de valència (RPECV) i justifiqueu la resposta. Raoneu si aquesta molècula serà polar i si tindrà un punt d’ebullició alt o baix.

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

Mostra la solució

Solució encara no emparellada. Obre la solució oficial (PDF).

Enllaç permanent d'aquest apartat

Exercici 5

Text de l'enunciat

5. L’amoníac és una base feble que s’utilitza com a principi actiu de productes farmacèutics indicats per a l’alleujament local simptomàtic de la picor produïda per picades d’insectes. Actua modificant el pH i d’aquesta manera neutralitza la toxina introduïda per l’insecte. Per a determinar el contingut d’amoníac d’un producte farmacèutic que tracta les picades de mosquit, es fa una valoració de 5,0 mL del producte diluït en aigua amb àcid clorhídric 0,1 m i es gasten 10,0 mL.

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

Apartat a)

Text de l'enunciat

a) Escriviu la reacció de valoració. Calculeu la concentració de la solució d’amoníac i expresseu aquesta concentració en mg mL⁻¹. Expliqueu com realitzaríeu en el laboratori aquesta valoració, indicant tot el material i altres substàncies que utilitzaríeu.

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

Mostra la solució

Solució encara no emparellada. Obre la solució oficial (PDF).

Enllaç permanent d'aquest apartat

Apartat b)

Text de l'enunciat

b) Si es mesura el pH de la solució inicial i és 11,27, argumenteu qualitativament si el pH en el punt d’equivalència és àcid, neutre o bàsic. Raoneu com hauria de ser aproximadament la corba de valoració i dibuixeu-la. Indiqueu on es trobaria el punt d’equivalència.

Dades: Masses atòmiques relatives: H = 1,0; N = 14,0.

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

Mostra la solució

Solució encara no emparellada. Obre la solució oficial (PDF).

Enllaç permanent d'aquest apartat

Exercici 6

Text de l'enunciat

6. El fosfà, abans conegut com a fosfina (PH₃), és un gas incolor a temperatura ambient amb una forta olor d’all o de peix podrit. S’utilitza en la fabricació de semiconductors, de materials ignífugs i de plàstics, i també com a pesticida en magatzems de gra. Un dels processos industrials d’obtenció de fosfà consisteix en la reacció directa entre fòsfor blanc (P₄) i hidrogen a altes pressions:

P₄(s) + H₂(g) → 4 PH₃(g)

Es van realitzar tres experiments per a determinar la velocitat inicial de la reacció d’obtenció del fosfà per reacció directa entre el fòsfor blanc i l’hidrogen a 298 K, recollits a la taula següent:

Experiment Concentració de P₄

L⁻¹) (mol

Concentració de H₂

L⁻¹) (mol

Velocitat

L⁻¹ ⁻¹) (mol s

1 0,0110 0,0075 3,20 × 10⁻⁴

2 0,0110 0,0150 6,40 × 10⁻⁴

3 0,0220 0,0150 6,40 × 10⁻⁴

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

Apartat a)

Text de l'enunciat

a) Determineu l’equació de velocitat de la reacció amb els ordres de reacció de cada reactiu i l’ordre de reacció global. Determineu el valor i les unitats de la constant de velocitat.

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

Mostra la solució

Solució encara no emparellada. Obre la solució oficial (PDF).

Enllaç permanent d'aquest apartat

Apartat b)

Text de l'enunciat

b) El fosfà és un compost immediatament perillós per a la vida o la salut, segons l’Institut

Nacional de Seguretat i Salut Ocupacional (NIOSH) dels Estats Units, en concentracions per sobre de 50 mg L⁻¹ en l’ambient. A l’etiqueta d’un envàs que conté fosfà s’observen els quatre pictogrames següents. Expliqueu què volen dir aquests pictogrames i de quins perills ens alerten.

[1Pictograme

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

Mostra la solució

Solució encara no emparellada. Obre la solució oficial (PDF).

Enllaç permanent d'aquest apartat

Exercici 7

Text de l'enunciat

7. Un alquè de fórmula molecular C₄H₈ és un gas incolor que es troba en el petroli cru. Aquest alquè es pot usar com a monòmer per a produir polibutè, però aquest polímer resulta més car que les seves alternatives amb cadenes més curtes de carboni, com el polipropilè.

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

Apartat a)

Text de l'enunciat

a) Escriviu la fórmula semidesenvolupada i el nom de tots els possibles isòmers estructurals i geomètrics de l’alquè amb fórmula molecular C₄H₈. Expliqueu què és una molècula quiral i escriviu la fórmula semidesenvolupada d’un exemple de molècula quiral.

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

Mostra la solució

Solució encara no emparellada. Obre la solució oficial (PDF).

Enllaç permanent d'aquest apartat

Apartat b)

Text de l'enunciat

b) Escriviu, a sota de les figures següents, les fórmules semidesenvolupades i els noms dels monòmers a partir dels quals es formen els polímers A, B i C. Anomeneu els polímers A, B i C. El polímer D s’obté per reacció de l’àcid hexandioic (HOOC—(CH₂)₄—COOH) i l’hexan-1,6-diamina (H₂N—(CH₂)₆—NH₂). Expliqueu mitjançant quin tipus de reacció de polimerització s’obtenen els polímers A, B, C i D i justifiqueu la resposta.

Espai per a les etiquete s

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

Mostra la solució

Solució encara no emparellada. Obre la solució oficial (PDF).

Enllaç permanent d'aquest apartat