Exercici 4 - Apartat 4.3 · Química Selectividad Cataluña Setembre Serie 2 2026

Responeu només a DOS dels quatre apartats que es plantegen (4.1, 4.2, 4.3 i 4.4).

L’ús de fertilitzants químics és una pràctica habitual en l’agricultura moderna per a augmentar el rendiment dels conreus. Un dels més utilitzats és el nitrat d’amoni ($\text{NH}_4\text{NO}_3$), que aporta nitrogen en dues formes que les plantes poden assimilar: l’ió amoni ($\text{NH}_4^+$) i l’ió nitrat ($\text{NO}_3^-$). Aquest compost és molt soluble en aigua i, en dissoldre’s, pot modificar el pH del sòl, i per tant, afectar la disponibilitat dels nutrients minerals.

Quan es dissol en aigua, el nitrat d’amoni es dissocia completament:

$$\text{NH}_4\text{NO}_3(\text{s}) \rightarrow \text{NH}_4^+(\text{aq}) + \text{NO}_3^-(\text{aq})$$ I l’ió amoni format es comporta com un àcid feble segons l’equilibri següent:

$$\text{NH}_4^+(\text{aq}) + \text{H}_2\text{O}(\text{l}) \rightleftharpoons \text{NH}_3(\text{aq}) + \text{H}_3\text{O}^+(\text{aq}) \quad K_\text{a} = 5,62 \times 10^{-10} \text{ a } 25\ ^\circ\text{C}$$ En els sòls agrícoles, el pH influeix fortament en la disponibilitat dels nutrients. Amb valors de pH baixos, els ions $\text{Fe}^{2+}$ i $\text{Mn}^{2+}$ es tornen més solubles, però el fòsfor (en forma de $\text{PO}_4^{3-}$) queda retingut i esdevé menys accessible per a les plantes. D’altra banda, amb valors de pH alts passa el contrari: el ferro es torna insoluble i menys accessible per a les plantes, mentre que el fòsfor es troba més disponible.

Dades:

Nombres atòmics: $Z(\text{H}) = 1$; $Z(\text{C}) = 6$; $Z(\text{O}) = 8$.

Masses atòmiques relatives: $\text{H} = 1,0$; $\text{N} = 14,0$; $\text{O} = 16,0$.

Constant d’ionització de l’aigua a $25\ ^\circ\text{C}$: $K_\text{w} = 1,0 \times 10^{-14}$.

Constant de Faraday: $F = 96\ 500\text{ C}\cdot\text{mol}^{-1}$.

$1\text{ A} = 1\text{ C}\cdot\text{s}^{-1}$.

Exercici 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:

Si en una biopila s'obtenen $0{,}25\text{ A}$ de corrent de manera constant, calculeu quants grams d'oxigen es consumeixen al càtode en $1\text{ h}$ de funcionament.