Examen de Química de selectividad — C. Valenciana 2024

QUÍMICA – JULIO 2024

BAREM DE L'EXAMEN: l'examen consta de dos blocs. El bloc I de quatre problemes (se n'han de contestar únicament 2) i el bloc II de sis qüestions (se n'han de contestar únicament 3). Cada problema o qüestió té una puntuació màxima de 2 punts. Únicament es corregiran els 2 primers problemes i les 3 primeres qüestions contestades en l'examen escrit. Es permet l'ús de calculadores sempre que no siguen gràfiques o programables i que no puguen realitzar càlcul simbòlic ni emmagatzemar text o fórmules en memòria.

---

Bloc I: PROBLEMES (cal triar-ne 2)

Exercici 1 (Problema 1)

Una bombona de butà, C₄H₁₀(g), conté 13,6 kg. La combustió del butà genera CO₂(g) i H₂O(l).

a) Ajusteu l'equació química de combustió. Calculeu el volum teòric d'aire (79 % dinitrogen, 21 % dioxigen, en volum), mesurat a 1 atm i 25 °C, necessari per a la combustió completa del butà contingut en una bombona. (1 punt)

b) Si la combustió del gas contingut en la bombona completa transcorre amb un rendiment del 85 %, calculeu la quantitat d'energia generada. (1 punt)

Dades: masses atòmiques relatives: H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0. $R = 0,082~\text{atm·L·mol}^{-1}\text{·K}^{-1}$.
Entalpies de formació estàndard, $\Delta H_f^o$ (kJ·mol⁻¹): C₄H₁₀(g) = –125,7; CO₂(g) = –393,5; H₂O(l) = –285,8.

---

Exercici 2 (Problema 2)

L'òxid de nitrogen(II), NO(g), és un gas implicat en nombrosos processos biològics. Es pot obtindre per reacció entre el dinitrogen i el dioxigen, d'acord amb la equació química següent:

$$\text{N}_2(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g}) \rightleftharpoons 2~\text{NO}(\text{g}), \quad K_c = 1{,}7 \cdot 10^{-3} \text{ a } 2300~\text{K}.$$

En un recipient, el volum del qual és de 10 litres, s'introduïxen 0,25 mol de O₂, 0,25 mol de N₂ i 0,06 mol de NO. Una vegada tancat, es calfa fins a 2300 K i s'espera fins a aconseguir l'equilibri.

a) Calculeu les concentracions en equilibri dels tres compostos. (1,2 punts)

b) Calculeu la pressió parcial de cada compost dins del recipient. (0,8 punts)

Dada: $R = 0,082~\text{atm·L·mol}^{-1}\text{·K}^{-1}$.

---

Exercici 3 (Problema 3)

Es disposa en el laboratori d'una dissolució d'àcid acètic, $K_a = 1{,}78 \cdot 10^{-5}$, de concentració desconeguda. El pH de la dissolució és 3,11.

a) Calculeu la concentració, en mol·L⁻¹, de la dissolució d'àcid acètic. (1 punt)

b) Si 20 mL de la dissolució d'àcid acètic es dilueixen amb aigua fins aconseguir un volum de 100 mL, quin serà el pH de la dissolució resultant? (1 punt)

---

Exercici 4 (Problema 4)

El diòxid d'estany, SnO₂(s), es pot obtindre en un laboratori en reaccionar estany amb àcid nítric concentrat, segons la següent equació química no ajustada:

$$\text{Sn}(\text{s}) + \text{HNO}_3(\text{aq}) \rightarrow \text{SnO}_2(\text{s}) + \text{NO}_2(\text{g}) + \text{H}_2\text{O}(\text{l})$$

a) Escriviu les semireaccions d'oxidació i de reducció, així com l'equació química global ajustada. (1,2 punts)

b) Quants grams de SnO₂ s'obtindran en reaccionar completament 5,0 g d'estany amb un excés d'àcid nítric? Quin volum de NO₂, mesurat a 23 °C i 790 mmHg, es generarà en el procés? (0,8 punts)

Dades: masses atòmiques relatives: H = 1; N = 14; O = 16,0; Sn = 118,7. $R = 0,082~\text{atm·L·mol}^{-1}\text{·K}^{-1}$. 760 mmHg = 1 atm.

---

Bloc II: QÜESTIONS (cal triar-ne 3)

Exercici 5 (Qüestió 1)

Considereu els elements A, B, C els nombres atòmics dels quals són 13, 17 i 20 i els seus nombres màssics són 27, 37 i 42, respectivament.

a) Indiqueu a quin grup i període de la taula periòdica pertany cadascun dels tres elements. (0,6 punts)

b) Escriviu la configuració electrònica de l'estat fonamental de les espècies: A³⁺, B i C²⁺. (0,3 punts)

c) Determineu el nombre de protons, neutrons i electrons per a les tres espècies de l'apartat b). (0,6 punts)

d) Aplicant la regla de l'octet, justifiqueu el compost més probable que es formarà entre els elements B i C. (0,5 punts)

---

Exercici 6 (Qüestió 2)

Ateses les molècules SiF₄, PCl₃ i SO₂.

a) Dibuixeu l'estructura electrònica de Lewis de les tres espècies. (0,9 punts)

b) Deduïu la geometria de les tres molècules i justifiqueu si són polars o apolars. (0,9 punts)

c) Deduïu si l'angle d'enllaç O–S–O del SO₂ és major o menor que el Cl–P–Cl del PCl₃. (0,2 punts)

Dades: nombres atòmics, Z: O = 8; F = 9; Si = 14; P = 15; S = 16; Cl = 17.
Electronegativitats: O = 3,4; F = 4,0; Si = 1,6; P = 2,0; S = 2,3; Cl = 2,7.

---

Exercici 7 (Qüestió 3)

Raoneu si les següents afirmacions són vertaderes o falses. (0,5 punts per cada apartat)

a) La mescla de 80 mL d'HCl(aq) 0,1 M amb 20 mL de Ca(OH)₂(aq) 0,2 M, dona lloc a una dissolució neutra.

b) El pH d'una dissolució aquosa de (NH₄)₂SO₄ és 7.

c) El pH d'una dissolució de NH₃ 0,5 M és el mateix que el d'una dissolució de NaOH 0,5 M.

d) La mescla de 50 mL de CH₃COOH(aq) 0,1 M amb 50 mL de KOH(aq) 0,1 M, dona lloc a una dissolució neutra.

Dades: $K_a(\text{CH}_3\text{COOH}) = 1{,}8 \cdot 10^{-5}$; $K_b(\text{NH}_3) = 1{,}8 \cdot 10^{-5}$. $K_w = 10^{-14}$.

---

Exercici 8 (Qüestió 4)

Es disposa en el laboratori de quatre dissolucions, totes a concentració 1 M: A: HCl(aq); B: AgNO₃(aq); C: Fe(NO₃)₂(aq); D: AlCl₃(aq). A més, es disposa d'unes làmines d'Ag, Fe i Al. A partir de les dades d'$E^o$, respongueu raonadament:

a) És possible obtindre alumini, Al(s), a partir de la dissolució D, fent que aquesta reaccione amb algun dels tres metalls de què es disposa? (0,5 punts)

b) Es produirà alguna reacció en introduir una làmina de plata, Ag(s), en la dissolució A? (0,5 punts)

c) Es desitja construir la pila galvànica que proporcione el potencial de cel·la més elevat.

c.1) Indiqueu quines dissolucions i quins metalls utilitzaríeu per construir aquesta pila galvànica. (0,5 punts)

c.2) Escriviu la semireacció d'oxidació i la de reducció, així com la reacció iònica global ajustada, i calculeu el potencial de la pila. (0,5 punts)

Dades: potencials estàndard de reducció, $E^o$ (V): Al³⁺|Al: –1,66; Fe²⁺|Fe: –0,44; H⁺|H₂: 0,00; Ag⁺|Ag: +0,80.

---

Exercici 9 (Qüestió 5)

La reacció entre els compostos A i B per a formar el compost C és de primer ordre respecte d'A i de segon ordre respecte de B. En un experiment, on es parteix de concentracions inicials: [A]₀ = 0,15 mol·L⁻¹, [B]₀ = 0,50 mol·L⁻¹, es determina que la velocitat inicial és $2{,}5 \cdot 10^{-3}~\text{mol·L}^{-1}\text{·s}^{-1}$.

a) Determineu la constant de velocitat de la reacció. (0,6 punts)

b) Determineu la velocitat de reacció si les concentracions inicials es duplicaren. (0,7 punts)

c) En afegir un catalitzador, la constant de velocitat augmenta en un factor de 10. Determineu la velocitat de reacció quan les concentracions inicials són: [A]₀ = 0,15 mol·L⁻¹, [B]₀ = 0,50 mol·L⁻¹. (0,7 punts)

---

Exercici 10 (Qüestió 6)

Indiqueu quins compostos són A, B, C, D i E en les següents reaccions (fórmula molecular si són espècies inorgàniques; nombre i fórmula estructural si es tracta de molècules orgàniques). Identifiqueu el tipus de reacció en cada cas. (0,5 punts cada apartat)

a) CH₃–CH(Br)–CH₃ + OH⁻ → A

b) CH₃–CH=CH₂ + Cl₂ → B

c) CH₃–CH=CH₂ + O₂ → C + D

d) CH₃–CH₂OH + CH₃–CH₂–COOH $\xrightarrow{\text{H}^+, \text{ catalitzador}}$ E + H₂O