Química — 2024, convocatòria ordinària

a) Se sap que dos elements, A i B, tenen els nombres atòmics (Z) 11 i 35, però no se sap a quin correspon cadascun. Escriviu les configuracions electròniques dels elements Z = 11 i Z = 35 i determineu el grup, el període i el bloc dels elements de cadascuna d’aquestes configuracions. Sabem que A i B formen el compost iònic AB i que A₂ és un compost covalent. Quin nombre atòmic correspon a A i quin correspon a B? Justifiqueu la resposta d’acord amb les propietats del bloc a què pertanyen i les configuracions electròniques.

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

b) Els raigs X i la radiació gamma són qualificats de radiacions ionitzants perquè poden provocar mutacions i originar la formació d’espècies actives en els teixits dels éssers vius. Tenen longituds d’ona (λ) compreses entre 10⁻¹² i 10⁻¹⁰ m. Definiu el terme energia d’ionització d’un element i raoneu quin signe té. Sabent que l’energia d’ionització de l’hidrogen és de 1 318 kJ mol⁻¹, es podria ionitzar l’àtom d’hidrogen amb una radiació de longitud d’ona de 6 × 10⁻¹¹ m?

Dades: Nombre d’Avogadro: N 23 –1 A^(= 6,02 × 10 mol)^()^(.) Velocitat de la llum en el buit: c = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹. Constant de Planck: h = 6,63 × 10⁻³⁴ J s.

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

a) Determineu les concentracions en l’equilibri de totes les espècies d’una mostra que conté 3,8 g d’àcid glucònic en 100,0 mL de solució aquosa. Raoneu si en aquesta mostra podran créixer o no els bacteris nocius.

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

b) Aquesta solució es valora amb hidròxid de sodi. Escriviu la reacció de valoració i justifiqueu qualitativament si el valor del pH en el punt d’equivalència és àcid, bàsic o neutre. Feu un dibuix del muntatge experimental i enumereu tot el material de laboratori i altres substàncies necessàries per a poder dur a terme la valoració.

Dades: Massa molar de l’àcid glucònic: (HOCH₂(CHOH)₄COOH) = 196,16 g mol⁻¹.

Constant d’acidesa de l’àcid glucònic a 25 °C: Kₐ (HOCH₂(CHOH)₄COOH) = 1,48 × 10⁻⁴.

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

a) Calculeu l’entalpia estàndard de la reacció de fermentació de la glucosa a 25 °C a partir de les reaccions de combustió de la glucosa i de combustió de l’etanol, si sabem que la combustió d’1,0 mol de glucosa desprèn 2 813 kJ mol⁻¹ a 25 °C i la combustió d’1,0 mol d’etanol desprèn 1 367 kJ mol⁻¹ a 25 °C. La reacció de fermentació de la glucosa és endotèrmica o exotèrmica? Justifiqueu la resposta.

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

b) La glucosa és una de les principals fonts d’energia per al cos humà. Determineu de quanta energia de Gibbs estàndard a 25 °C es disposa per a mantenir l’activitat muscular i nerviosa del cos a partir de la combustió d’1,0 mol de glucosa en condicions fisiològiques (la temperatura de la sang en condicions normals és de 36,5 °C). Es tracta d’una reacció espontània en condicions fisiològiques? Justifiqueu la resposta. Considereu que l’entalpia i l’entropia estàndard no varien amb la temperatura.

Dades: Entropies estàndard absolutes a 298 K:

Substància CO₂(g) O₂(g) H₂O(l) C₆H₁₂O₆(s)

K⁻¹) mol⁻¹ S° (J 213,8 205,2 70,0 2 121,0

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

a) Es fan reaccionar 115,0 mL d’etanol amb 1,0 mol d’àcid acètic. Quan la reacció arriba a l’equilibri queden 0,15 mol d’àcid acètic sense reaccionar. Determineu el valor de la constant d’equilibri (Kc) de la reacció. Considereu que el volum de la mescla líquida de reacció es manté constant durant el procés. Indiqueu què representen cadascun dels pictogrames de l’àcid acètic i l’etanol, i quins problemes poden causar.

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

b) Per a aconseguir el màxim rendiment en un procés industrial d’obtenció d’acetat d’etil, s’utilitzen principalment dues estratègies: — realitzar la reacció amb un gran excés d’etanol; — anar eliminant l’aigua del recipient de reacció. Raoneu per què aquestes dues estratègies fan augmentar el rendiment de la reacció. Expliqueu quin efecte tindria sobre el rendiment de la reacció el fet de no utilitzar un catalitzador.

Dades: Masses atòmiques relatives: H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0. Densitat de l’etanol: 0,80 g mL⁻¹.

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

a) Feu el dibuix de la pila que es podria muntar amb els elèctrodes de coure i plata, indicant tot el material necessari. Indiqueu quin dels elèctrodes de la pila funciona com a ànode i quin com a càtode, la seva polaritat i la direcció en què circulen els electrons pel circuit extern. Escriviu les semireaccions i la reacció global.

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

b) Considerant la pila de l’apartat anterior, calculeu la força electromotriu estàndard a

25 °C i escriviu la notació esquemàtica de la pila. Argumenteu si la làmina de coure que actua com a elèctrode augmenta o disminueix de massa a mesura que avança la reacció.

Dades: Potencials estàndard de reducció a 25 °C: E° (Ag⁺/Ag) = 0,80 V;

E° (Cu²⁺/Cu) = 0,34 V.

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

a) Escriviu les reaccions corresponents a la primera energia d’ionització del rubidi, l’afinitat electrònica del clor i l’entalpia de formació del clorur de rubidi, i indiqueu quin valor tenen les entalpies de cadascun d’aquests processos. Digueu si, segons la configuració electrònica i el model atòmic de càrregues elèctriques, la primera energia d’ionització del sodi serà més gran o més petita que la del rubidi. Justifiqueu la resposta.

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

b) Calculeu el valor de l’energia reticular del clorur de rubidi. Raoneu qualitativament, segons la configuració electrònica de cada element i el model atòmic de càrregues elèctriques, si l’energia reticular del fluorur de sodi (NaF) serà més gran o més petita que la del clorur de rubidi. Considereu els valors absoluts de les energies reticulars.

Dades: Entalpies del cicle de Born-Haber del RbCl a 298 K:

∆H₁(kJ mol⁻¹) ∆H₂(kJ mol⁻¹) ∆H₃(kJ mol⁻¹) ∆H₄(kJ mol⁻¹) –1 ∆H₅(kJ mol )

82 240 403 –349 –435

Nombres atòmics: Z(F) = 9; Z(Na) = 11; Z(Cl) = 17; Z(Rb) = 37.

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