Exercici 3 · Química Selectividad Cataluña Juny Serie 5 2026

Exercici 3 [2,5 punts en total]

La metanogènesi hidrogenotròfica o biometanació és la generació de metà a partir de reaccions bioquímiques realitzades per microorganismes metanògens, els quals pertanyen al domini dels arqueus. Aquests bacteris converteixen el diòxid de carboni ($\mathrm{CO_2}$) i l'hidrogen ($\mathrm{H_2}$) en metà ($\mathrm{CH_4}$) i aigua ($\mathrm{H_2O}$), mitjançant la reacció següent:

$$\mathrm{CO_2(g) + 4\,H_2(g) \rightarrow CH_4(g) + 2\,H_2O(g)}$$

Dades

Masses atòmiques relatives: $\mathrm{H = 1{,}0}$; $\mathrm{C = 12{,}0}$; $\mathrm{O = 16{,}0}$.

Substància

$\mathrm{CO_2(g)}$

$\mathrm{H_2(g)}$

$\mathrm{CH_4(g)}$

$\mathrm{H_2O(g)}$

Entalpia estàndard de formació a $298\text{ K}$, $\Delta H_f^\circ\text{ (kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\text{)}$

$-393{,}5$

$0$

$-74{,}8$

$-241{,}8$

Entropia estàndard absoluta a $298\text{ K}$, $S^\circ\text{ (J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}\text{)}$

$213{,}7$

$130{,}7$

$186{,}3$

$188{,}8$

3.1.

Calculeu l'entalpia estàndard ($\Delta H^\circ$) de la reacció per a la metanogènesi biològica a temperatura ambient ($298\text{ K}$). Raoneu si aquesta reacció és exotèrmica o endotèrmica en condicions estàndard a $298\text{ K}$. Calculeu la calor que es desprèn quan s'obté $1{,}0\text{ kg}$ de metà, si la reacció es produeix a pressió constant. [1,25 punts]

3.2.

Calculeu el canvi en l'energia de Gibbs estàndard de la reacció a $298\text{ K}$. Aquesta reacció és espontània en aquestes condicions? Justifiqueu la resposta. [1,25 punts]