Exercici 1 · Química Selectividad Cataluña Setembre Serie 2 2026

Exercici 1 [2,5 punts en total]

Els fotocatalitzadors són compostos capaços de promoure una reacció química quan són irradiats amb llum i s'apliquen en camps tan diversos com la degradació de contaminants, la producció d'hidrogen verd o la valorització de les emissions de $\mathrm{CO_2}$. Un dels fotocatalitzadors més populars utilitzat en algunes d'aquestes aplicacions és el diòxid de titani ($\mathrm{TiO_2}$), un semiconductor que absorbeix radiació ultraviolada (UV).

1.1.

El $\mathrm{TiO_2}$ es pot obtenir a partir de la reacció següent:

$$\mathrm{TiCl_4(l) + O_2(g) \rightarrow TiO_2(s) + 2\,Cl_2(g)}$$

Calculeu la variació d'energia lliure de Gibbs estàndard d'aquesta reacció a $25\ \mathrm{^\circ C}$.

Indiqueu si es tracta d'un procés espontani en condicions estàndard a $25\ \mathrm{^\circ C}$, i determineu en quin interval de temperatures ho serà, si assumim que l'entalpia i l'entropia de la reacció no varien amb la temperatura.

[1,25 punts]

Sí

No

1.2.

Alguns dels contaminants que poden ser degradats mitjançant l'acció del diòxid de titani sota irradiació amb llum UV són el diclorometà ($\mathrm{CH_2Cl_2}$), el dibromometà ($\mathrm{CH_2Br_2}$) o el tetracloroetè ($\mathrm{C_2Cl_4}$).

Representeu les estructures de Lewis d'aquests tres compostos organohalogenats i predigueu quina serà la seva geometria segons la teoria de repulsió dels parells d'electrons de la capa de valència (RPECV). En el cas del tetracloroetè, digueu quina serà la geometria al voltant de cadascun dels àtoms de carboni de la molècula.

Expliqueu de manera justificada si el tetracloroetè és un compost polar o no.

[1,25 punts]

Dades

Nombres atòmics: $Z(\mathrm{H}) = 1$; $Z(\mathrm{C}) = 6$; $Z(\mathrm{Cl}) = 17$; $Z(\mathrm{Br}) = 35$.

Electronegativitat segons l'escala de Pauling: $\mathrm{H} = 2,20$; $\mathrm{C} = 2,55$; $\mathrm{Cl} = 3,16$; $\mathrm{Br} = 2,96$.

Substància

$\mathrm{TiCl_4(l)}$

$\mathrm{O_2(g)}$

$\mathrm{TiO_2(s)}$

$\mathrm{Cl_2(g)}$

Entalpia estàndard de formació a $25\ \mathrm{^\circ C}$

$\Delta H_f^\circ\ (\mathrm{kJ\cdot mol^{-1}})$

$-763,2$

$0,0$

$-944,0$

$0,0$

Entropia estàndard absoluta a $25\ \mathrm{^\circ C}$

$S^\circ\ (\mathrm{J\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}})$

$+353,2$

$+205,0$

$+51,0$

$+223,0$