Examen de Química Majors de 25 anys (Catalunya) 2026 · Tribunal especial

1. Quins són els valors del nombre quàntic principal, del nombre quàntic del moment angular i del nombre quàntic magnètic de l'orbital 3s? Justifiqueu la resposta.

2. La reacció en fase gasosa entre el monòxid de nitrogen i l'hidrogen per a formar nitrogen i aigua té la velocitat de reacció següent:

$$v = k\,[\mathrm{NO}]^2\,[\mathrm{H}_2]$$

a)

Definiu el terme velocitat de reacció i indiqueu quines són les seves unitats. [0,75 punts]

b)

Quin és l'ordre global de reacció? Justifiqueu la resposta. [0,75 punts]

3. La calcinació del carbonat de magnesi té lloc segons la reacció química següent:

$$\mathrm{MgCO_3(s) \rightleftharpoons MgO(s) + CO_2(g)} \quad \Delta H^\circ = +117{,}7\text{ kJ}$$

Tenint en compte el principi de Le Châtelier, expliqueu raonadament com es desplaçarà l'equilibri si:

a)

augmentem la pressió en el reactor; [0,5 punts]

b)

disminuïm la temperatura en el reactor; [0,5 punts]

c)

afegim un catalitzador al reactor. [0,5 punts]

Disposeu de tres àcids febles amb la mateixa concentració inicial: $\mathrm{HNO_2}$ ($K_\mathrm{a} = 4{,}5 \times 10^{-4}$), $\mathrm{HF}$ ($K_\mathrm{a} = 7{,}1 \times 10^{-4}$) i $\mathrm{HClO}$ ($K_\mathrm{a} = 3{,}2 \times 10^{-8}$). Ordeneu aquests àcids per ordre creixent del pH de les seves dissolucions aquoses. Justifiqueu la resposta.

a)

b)

En un tub d'assaig hi ha un precipitat de $\mathrm{Fe(OH)_2}$ en equilibri amb la seva dissolució saturada. Expliqueu què passarà si hi afegim unes gotes de dissolució aquosa de $\mathrm{NaOH}$ concentrat. Per justificar la resposta, tingueu en compte l'equilibri de solubilitat del $\mathrm{Fe(OH)_2}$.

a)

b)

6. Disposeu d'una pila amb la notació esquemàtica següent:

$$\mathrm{Al(s) \mid Al^{3+}(aq) \parallel Pb^{2+}(aq) \mid Pb(s)}$$

a)

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

b)

Quina és la força electromotriu estàndard d'aquesta pila a $25\ ^{\circ}\mathrm{C}$? [0,5 punts]

DADES (a $25\ ^{\circ}\mathrm{C}$): $E^{\circ}(\mathrm{Pb^{2+} \mid Pb}) = -0{,}13\ \mathrm{V}$; $E^{\circ}(\mathrm{Al^{3+} \mid Al}) = -1{,}66\ \mathrm{V}$.

PART 2

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

1. Les entalpies de combustió estàndard, a $298\text{ K}$, del metà gasós, del carboni (grafit) sòlid i de l'hidrogen gasós són $-890{,}3$, $-393{,}5$ i $-285{,}8\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$, respectivament.

DADES:

Densitat de l'aigua líquida = $1\text{ kg}\cdot\text{L}^{-1}$

Calor específica de l'aigua líquida = $4{,}18\text{ J}\cdot\text{g}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$

Massa molar del metà = $16{,}0\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$

a)

Imagineu que us voleu dutxar amb aigua a una temperatura de $45\text{ }^\circ\text{C}$. Tenint en compte que l'aigua entra a l'escalfador a $10\text{ }^\circ\text{C}$ i que en gastareu $30\text{ L}$, calculeu la massa de metà que cal cremar, a pressió constant, per a escalfar-la. [2 punts]

b)

Escriviu la reacció corresponent a l'entalpia estàndard de formació del metà i calculeu-ne el valor a $298\text{ K}$. [2 punts]

Un corrent elèctric d'intensitat $1{,}5\text{ A}$ circula durant $2\text{ hores}$ a través d'una cel·la electrolítica que conté $1\text{ L}$ de dissolució aquosa de clorur de potassi $0{,}15\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}$, i n'obtenim clor i hidrogen gasosos, i ions hidroxil.

DADES:

$F = 96\,500\text{ C (mol }\text{e}^-)^{-1}$

$R = 8{,}314\text{ J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$

$K_w = 1{,}0\times 10^{-14}$

a)

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

b)

Calculeu el volum de clor obtingut a $300\text{ K}$ i $100\text{ kPa}$. [1,5 punts]

c)

Quin és el pH de la dissolució al final de l'electròlisi si suposem que el volum total no varia durant el procés? [1,5 punts]