Examen de Química Majors de 25 anys (Catalunya) 2025 · Tribunal especial

PART 1

Responeu a QUATRE de les sis qüestions següents.

[6 punts: 1,5 punts per cada qüestió]

1. Definiu el terme primera energia d'ionització. Justifiqueu com varia la primera energia d'ionització dels elements del grup dels alcalins (Li, Na, K, Rb, Cs i Fr) quan augmenta el seu nombre atòmic. Quin element alcalí té la primera energia d'ionització més alta?

2. Formuleu les substàncies següents: [0,3 punts per cada fórmula química]

2. Formule las siguientes substancias: [0,3 puntos por cada fórmula química]

Nom / Nombre · Fórmula química

Nitrit de níquel(II) / Nitrito de níquel(II)

Peròxid de bari / Peróxido de bario

Hidrogensulfat de magnesi / Hidrogenosulfato de magnesio

Butan-2-ona

Àcid propanoic / Ácido propanoico

3. Calculeu la variació d’entalpia estàndard, a $298\text{ K}$, de la reacció següent i justifiqueu si es tracta d’una reacció endotèrmica o exotèrmica:

3. Calcule la variación de entalpía estándar, a 298 K, de la siguiente reacción y justifique si se trata de una reacción endotérmica o exotérmica:

$$\mathrm{C_2H_2(g) + \frac{5}{2}\, O_2(g) \rightarrow 2\, CO_2(g) + H_2O(l)}$$

DADES / DATOS

$\Delta H_\text{f}^\circ\text{ (kJ mol}^{-1})\text{ (a }298\text{ K)}:\; \mathrm{C_2H_2(g)} = 226{,}7;\; \mathrm{CO_2(g)} = -393{,}5;\; \mathrm{H_2O(l)} = -285{,}8.$

a)

b)

Exotèrmica

Endotèrmica

4. L'oxidació del monòxid de nitrogen té lloc segons l'equació química següent:

$$2\ \mathrm{NO(g)} + \mathrm{O_2(g)} \rightleftharpoons 2\ \mathrm{NO_2(g)} \quad \Delta H^\circ (\text{a } 298\text{ K}) = -113{,}0\text{ kJ}$$

Com es desplaçarà l'equilibri si augmentem la temperatura? I si disminuïm la pressió total? Justifiqueu les respostes.

5. Per a la reacció següent:

$$2\ \mathrm{NO(g)} + 2\ \mathrm{H_2(g)} \rightleftharpoons \mathrm{N_2(g)} + 2\ \mathrm{H_2O(g)}$$

l'equació de velocitat és: $v = k\ [\mathrm{NO}]^2\ [\mathrm{H_2}]$. Indiqueu quin és l'ordre parcial de cada reactiu i l'ordre global de la reacció. Quines són les unitats de la constant de velocitat? Justifiqueu les respostes.

6. Disposem de dues dissolucions aquoses: $\mathrm{HCl(aq)}\ 1{,}0\ \text{M}$ i $\mathrm{HCN(aq)}\ 1{,}0\ \text{M}$. Sabem que l'àcid clorhídric és un àcid fort i que l'àcid cianhídric és un àcid feble. Quina de les dues dissolucions presenta un pH més elevat? Justifiqueu la resposta.

PART 2

Resoleu UN dels dos problemes següents. [4 punts en total]

1. La constant del producte de solubilitat de l'hidròxid de magnesi ($\text{Mg(OH)}_2$) a $25\ \text{°C}$ és $5{,}61 \times 10^{-12}$. Calculeu a $25\ \text{°C}$:

DADES:

Masses atòmiques: $\text{Mg} = 24{,}3$; $\text{H} = 1$; $\text{O} = 16$.

$K_w\ (25\ \text{°C})$: $1{,}0 \times 10^{-14}$.

a)

la solubilitat (en $\text{mg}\ \text{L}^{-1}$) de l'hidròxid de magnesi en aigua; [2 punts]

$\text{mg}\ \text{L}^{-1}$

b)

el $\text{pH}$ de la dissolució saturada. [2 punts]

2. A la indústria clor-àlcali obtenim hidrogen, clor i hidròxid de sodi per electròlisi de dissolucions aquoses de clorur de sodi. La reacció iònica global (no ajustada) de l'electròlisi és la següent:

$$\mathrm{Cl^-(aq) + H_2O(l) \rightarrow Cl_2(g) + H_2(g) + OH^-(aq)}$$

La cel·la electrolítica conté inicialment 5,0 L de dissolució aquosa de clorur de sodi 1,0 mol L$^{-1}$ a 25 °C. Subministrem a la cel·la una intensitat elèctrica de 5 A durant 40 minuts.

a)

Escriviu les semireaccions i la reacció iònica global ajustades. [1 punt]

b)

Calculeu el pH final de la dissolució a 25 °C. [2 punts]

c)

Quin és el voltatge mínim que hem d'aplicar perquè tingui lloc l'electròlisi a 25 °C i en condicions estàndard? [1 punt]

DADES:

$F = 96\,485\text{ C/mol e}^-$; $K_w\text{ (a 25 °C)} = 1,0 \times 10^{-14}$.

$E^\circ\text{ (V) (a 25 °C)}: \mathrm{Cl_2(g) \mid Cl^-(aq)} = 1,36$; $\mathrm{H_2O(l) \mid H_2(g)\,(OH^-(aq))} = -0,83$.