Química — 2026, convocatòria extraordinària

1.1. El TiO₂ es pot obtenir a partir de la reacció següent:

TiCl₄(l) + O₂(g) → TiO₂(s) + 2 Cl₂(g)

Calculeu la variació d’energia lliure de Gibbs estàndard d’aquesta reacció a 25 °C. Indiqueu si es tracta d’un procés espontani en condicions estàndard a 25 °C, i determineu en quin interval de temperatures ho serà, si assumim que l’entalpia i l’entropia de la reacció no varien amb la temperatura.

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

1.2. Alguns dels contaminants que poden ser degradats mitjançant l’acció del diòxid de titani sota irradiació amb llum UV són el diclorometà (CH₂Cl₂), el dibromometà (CH₂Br₂) o el tetracloroetè (C₂Cl₄). Representeu les estructures de Lewis d’aquests tres compostos organohalogenats i predigueu quina serà la seva geometria segons la teoria de repulsió dels parells d’electrons de la capa de valència (RPECV). En el cas del tetracloroetè, digueu quina serà la geometria al voltant de cadascun dels àtoms de carboni de la molècula.

Expliqueu de manera justificada si el tetracloroetè és un compost polar o no.

Dades: Nombres atòmics: Z(H) = 1; Z(C) = 6; Z(Cl) = 17; Z(Br) = 35. Electronegativitat segons l’escala de Pauling: H = 2,20; C = 2,55; Cl = 3,16; Br = 2,96.

Substància TiCl₄(l) O₂(g) TiO₂(s) Cl₂(g)

Entalpia estàndard de formació a 25

–1 ∆Hf° (kJ mol )

°C –763,2 0,0 –944,0 0,0

Entropia estàndard absoluta a 25

K⁻¹ S°(J mol⁻¹ )

°C +353,2 +205,0 +51,0 +223,0

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

2.1. Escriviu la reacció redox entre els ions Fe²⁺ i Ce⁴⁺ i justifiqueu quin dels reactius és el reductor i quin és l’oxidant. Determineu si aquesta reacció té lloc de forma espontània en condicions estàndard a 25 °C. Justifiqueu la resposta.

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

2.2. L’ió Fe²⁺ forma una sal insoluble amb l’anió sulfur, de manera anàloga al que passa amb altres ions de metalls de transició com els ions Pb²⁺, Ag⁺ o Cu²⁺. Calculeu la solubilitat del sulfur de ferro(II) en aigua a 25 °C. Expliqueu de manera raonada si l’addició d’alguna de les següents sals solubles en aigua permetria augmentar la solubilitat del sulfur de ferro(II): a) Na₂S i b) AgNO₃.

Dades: Potencials estàndard de reducció a 25 °C:

E°(Fe³⁺/Fe²⁺) = 0,77 V; E°(Ce⁴⁺/Ce³⁺) = 1,44 V. Productes de solubilitat a 25 °C: K (FeS) = 8,00 × 10⁻¹⁹ ps ; Kₚₛ(Ag₂S) = 8,00 × 10⁻⁵¹.

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

3.1. Quan l’acetat de sodi es dissol en aigua, es comporta com un àcid o com una base? Escriviu la reacció que justifica la vostra resposta. Al laboratori es disposa de solucions patró d’àcid clorhídric i d’hidròxid de sodi de concentració coneguda (0,010 m), així com d’ataronjat de metil com a indicador àcid-base, amb un interval de viratge entre pH 3,1 i 4,0. Quina d’aquestes solucions patró utilitzaríeu per a determinar la concentració d’acetat de sodi en una salsa culinària? Justifiqueu la resposta. Escriviu la reacció de neutralització que es produeix en aquesta valoració àcid-base i expliqueu de manera raonada si el pH en el punt d’equivalència serà àcid, bàsic o neutre. Seria correcte utilitzar en la valoració l’ataronjat de metil com a indicador? La valoració de 50 mL d’una salsa culinària consumeix 15,6 mL del patró corresponent. Calculeu la concentració d’acetat de sodi en aquesta salsa (en g L⁻¹).

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

3.2. Al gràfic següent es mostra un espectre d’absorbància d’infraroig (IR). Dels tres pics marcats a l’espectre, quin correspon al de més energia? Calculeu la freqüència, la longitud d’ona i l’energia corresponents a aquest pic. Utilitzant les dades espectrals que es mostren, justifiqueu si l’espectre d’IR correspon a l’acetat de sodi o al seu producte de neutralització àcid-base.

Dades: Nombres atòmics: Z(H) = 1; Z(C) = 6; Z(O) = 8. Masses atòmiques relatives: H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0; Na = 23,0; Cl = 35,5. Constant d’acidesa de l’àcid acètic a 25 °C: Kₐ(CH₃COOH) = 1,78 × 10⁻⁵. Velocitat de la llum en el buit: c = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹. Constant de Planck: h = 6,63 × 10⁻³⁴ J s. 1 nm = 10⁻⁹ m.

Dades espectroscòpiques a la regió de l’infraroig

Enllaç Interval de nombre d’ona (cm⁻¹)

O—H (en grups àcid carboxílic) 3 550-2 500

C—H 3 000-2 850

C=O (en grups àcid carboxílic) 1 800-1 650

C=O (en grups àcid carboxílic desprotonats) 1 610-1 550

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

4.1. Determineu les concentracions (en molaritat) de totes les espècies presents en equilibri (incloent-hi els ions OH⁻) en una mostra que conté 14,25 g de nitrat d’amoni dissolts en 100,0 mL d’aigua a 25 °C. Expliqueu de manera raonada si la solució resultant acidifica o alcalinitza el sòl i com això pot afectar la disponibilitat de ferro i de fòsfor per a les plantes.

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

4.2. En els sòls agrícoles, l’ió amoni es pot oxidar fins a nitrat mitjançant l’acció de diversos microorganismes. Per exemple, els enzims dels bacteris del gènere Nitrosomonas inicien aquest procés catalitzant la formació de nitrit a partir d’amoni:

2 NH⁺ 4 ^((aq) + 3 O) Nitrosomonas ₂^((g)) 2 NO⁻

₂^((aq) + 4 H)⁺^((aq) + 2 H)₂^(O(l))

Aquesta reacció és lenta i la seva velocitat depèn de diversos factors ambientals. Expliqueu de manera justificada quin efecte tindran els factors següents sobre la velocitat d’aquesta reacció: a) un augment de la temperatura, en un interval que no afecti la proliferació ni l’estabilitat dels bacteris de tipus Nitrosomonas; b) un augment de la concentració d’oxigen en remoure el terreny amb un motocultor, i c) l’acidificació del medi, que redueix la població de bacteris del gènere Nitrosomonas.

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

4.3. Els microorganismes que es troben a la terra també poden oxidar la matèria orgànica que els envolta, i aquest fenomen es pot utilitzar per a generar electricitat en les anomenades biopiles (o microbial fuel cells). Tal com es mostra a la figura, en una biopila senzilla els bacteris del compartiment de l’ànode descomponen compostos orgànics presents al sòl i alliberen electrons i protons. Els electrons es dirigeixen cap al càtode a través d’un circuit extern, i generen corrent elèctric, mentre que els protons travessen una membrana fins al càtode, on reaccionen amb l’oxigen i formen aigua.

Escriviu la semireacció que té lloc al càtode d’una biopila.

[Podeu utilitzar aquestes pàgines per a acabar de respondre a algun exercici.]

Comprovació i 2a correcció:

3a correcció:

Etiqueta de l’estudiant

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.