Examen selectivitat Química 2026 Setembre (Sèrie 2) — Catalunya · PAU Mentor
Examen selectivitat Química 2026 Setembre (Sèrie 2) — Catalunya
1 h 30 min · 4 exercicis · 10 puntsEnunciat oficial de l'examen de Química de la PAU de Catalunya, 2026 · Setembre (Sèrie 2). Respon-lo per escrit amb el rellotge en marxa i autoavalua't amb els criteris de correcció.Aquest examen es fa en mode escrit. Escriviu el desenvolupament complet dels càlculs: el criteri de correcció comprova els resultats numèrics de la pauta oficial. Un error de formulació penalitza 0,5 punts en aquell apartat a la prova oficial; aquí no es calcula.
Respon aquest examen per escrit
Escrius cada resposta amb el rellotge en marxa i, en lliurar, te l'autoavalues amb els criteris de correcció.
Enunciat oficial
Exercici 1
Termodinàmica i cinètica2,5 punts
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 CO₂. Un dels fotocatalitzadors més populars utilitzat en algunes d'aquestes aplicacions és el diòxid de titani (TiO₂), un semiconductor que absorbeix radiació ultraviolada (UV).
Dades: Nombres atòmics: Z(H) = 1; Z(C) = 6; Z(Cl) = 17; Z(Br) = 35. Electronegativitat segons l'escala de Pauling: H = 2,20; C = 2,55; Cl = 3,16; Br = 2,96. Entalpia estàndard de formació a 25 °C, ΔHf° (kJ mol⁻¹): TiCl₄(l) −763,2; O₂(g) 0,0; TiO₂(s) −944,0; Cl₂(g) 0,0. Entropia estàndard absoluta a 25 °C, S° (J mol⁻¹ K⁻¹): TiCl₄(l) +353,2; O₂(g) +205,0; TiO₂(s) +51,0; Cl₂(g) +223,0.
1.1) El TiO₂ es pot obtenir a partir de la reacció TiCl₄(l) + O₂(g) → TiO₂(s) + 2 Cl₂(g). Calculeu la variació d'energia lliure de Gibbs estàndard d'aquesta reacció a 25 °C. Indiqueu si es tracta d'un procés espontani en condicions estàndard a 25 °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]
1.2) Alguns dels contaminants que poden ser degradats mitjançant l'acció del diòxid de titani sota irradiació amb llum UV són el diclorometà (CH₂Cl₂), el dibromometà (CH₂Br₂) o el tetracloroetè (C₂Cl₄). 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]
Exercici 2
Reaccions redox i electroquímica
2,5 punts
Les persones amb deficiències de ferro i de vitamines, com els adolescents en creixement, les dones embarassades o els atletes, sovint han de prendre comprimits multivitamínics amb ferro i vitamines dels grups B i C per a ajudar a reduir el cansament i la fatiga, promoure la formació de glòbuls vermells i millorar el metabolisme. La determinació quantitativa de ferro en aquests comprimits es pot portar a terme mitjançant la reacció redox de l'ió Fe²⁺ amb una solució de Ce⁴⁺ de concentració coneguda.
Dades: Potencials estàndard de reducció a 25 °C: E°(Fe³⁺/Fe²⁺) = 0,77 V; E°(Ce⁴⁺/Ce³⁺) = 1,44 V. Productes de solubilitat a 25 °C: Kps(FeS) = 8,00 × 10⁻¹⁹; Kps(Ag₂S) = 8,00 × 10⁻⁵¹.
2.1) Escriviu la reacció redox entre els ions Fe²⁺ i Ce⁴⁺ i justifiqueu quin dels reactius és el reductor i quin és l'oxidant. Determineu si aquesta reacció té lloc de forma espontània en condicions estàndard a 25 °C. Justifiqueu la resposta. [1,25 punts]
2.2) L'ió Fe²⁺ forma una sal insoluble amb l'anió sulfur, de manera anàloga al que passa amb altres ions de metalls de transició com els ions Pb²⁺, Ag⁺ o Cu²⁺. Calculeu la solubilitat del sulfur de ferro(II) en aigua a 25 °C. Expliqueu de manera raonada si l'addició d'alguna de les següents sals solubles en aigua permetria augmentar la solubilitat del sulfur de ferro(II): a) Na₂S i b) AgNO₃. [1,25 punts]
Exercici 3
Àcids i bases2,5 punts
L'acetat de sodi o etanoat de sodi (CH₃COONa) és un dels conservants alimentaris (etiquetat com a E 262) més utilitzats, ja que serveix per a regular l'acidesa, potenciar el sabor i allargar la vida útil dels aliments. Per aquests motius, és comú trobar-lo com a additiu en diverses salses culinàries. La determinació de la seva concentració en aquestes salses es pot dur a terme de manera directa mitjançant una valoració àcid-base.
La figura del 3.2 mostra un espectre d'absorbància d'infraroig (IR) (transmitància en funció del nombre d'ona, de 4 000 a 400 cm⁻¹) amb tres pics marcats: 3 024 cm⁻¹ (banda ampla), 1 714 cm⁻¹ (pic molt intens) i 1 294 cm⁻¹.
Dades: Nombres atòmics: Z(H) = 1; Z(C) = 6; Z(O) = 8. Masses atòmiques relatives: H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0; Na = 23,0; Cl = 35,5. Constant d'acidesa de l'àcid acètic a 25 °C: Ka(CH₃COOH) = 1,78 × 10⁻⁵. Velocitat de la llum en el buit: c = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹. Constant de Planck: h = 6,63 × 10⁻³⁴ J s. 1 nm = 10⁻⁹ m.
Dades espectrals de l'IR: C–H 3 000–2 850 cm⁻¹; O–H (àcid carboxílic) 3 550–2 500 cm⁻¹; C=O (àcid carboxílic) 1 800–1 650 cm⁻¹; C=O (carboxilat, grup àcid desprotonat) 1 610–1 550 cm⁻¹.
3.1) Quan l'acetat de sodi es dissol en aigua, es comporta com un àcid o com una base? Escriviu la reacció que justifica la vostra resposta. Al laboratori es disposa de solucions patró d'àcid clorhídric i d'hidròxid de sodi de concentració coneguda (0,010 M), així com d'ataronjat de metil com a indicador àcid-base, amb un interval de viratge entre pH 3,1 i 4,0. Quina d'aquestes solucions patró utilitzaríeu per a determinar la concentració d'acetat de sodi en una salsa culinària? Justifiqueu la resposta. Escriviu la reacció de neutralització que es produeix en aquesta valoració àcid-base i expliqueu de manera raonada si el pH en el punt d'equivalència serà àcid, bàsic o neutre. Seria correcte utilitzar en la valoració l'ataronjat de metil com a indicador? La valoració de 50 mL d'una salsa culinària consumeix 15,6 mL del patró corresponent. Calculeu la concentració d'acetat de sodi en aquesta salsa (en g L⁻¹). [1,25 punts]
3.2) Al gràfic es mostra un espectre d'absorbància d'infraroig (IR). Dels tres pics marcats a l'espectre, quin correspon al de més energia? Calculeu la freqüència, la longitud d'ona i l'energia corresponents a aquest pic. Utilitzant les dades espectrals que es mostren, justifiqueu si l'espectre d'IR correspon a l'acetat de sodi o al seu producte de neutralització àcid-base. [1,25 punts]
Exercici 4
Àcids i bases2,5 punts
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 (NH₄NO₃), que aporta nitrogen en dues formes que les plantes poden assimilar: l'ió amoni (NH₄⁺) i l'ió nitrat (NO₃⁻). 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: NH₄NO₃(s) → NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq). I l'ió amoni format es comporta com un àcid feble segons l'equilibri: NH₄⁺(aq) + H₂O(l) ⇌ NH₃(aq) + H₃O⁺(aq), Ka = 5,62 × 10⁻¹⁰ a 25 °C.
En els sòls agrícoles, el pH influeix fortament en la disponibilitat dels nutrients. Amb valors de pH baixos, els ions Fe²⁺ i Mn²⁺ es tornen més solubles, però el fòsfor (en forma de PO₄³⁻) 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(H) = 1; Z(C) = 6; Z(O) = 8. Masses atòmiques relatives: H = 1,0; N = 14,0; O = 16,0. Constant d'ionització de l'aigua a 25 °C: Kw = 1,0 × 10⁻¹⁴. Constant de Faraday: F = 96 500 C mol⁻¹. 1 A = 1 C s⁻¹.
4.1) Determineu les concentracions (en molaritat) de totes les espècies presents en equilibri (incloent-hi els ions OH⁻) en una mostra que conté 14,25 g de nitrat d'amoni dissolts en 100,0 mL d'aigua a 25 °C. Expliqueu de manera raonada si la solució resultant acidifica o alcalinitza el sòl i com això pot afectar la disponibilitat de ferro i de fòsfor per a les plantes. [1,25 punts]
4.2) En els sòls agrícoles, l'ió amoni es pot oxidar fins a nitrat mitjançant l'acció de diversos microorganismes. Per exemple, els enzims dels bacteris del gènere Nitrosomonas inicien aquest procés catalitzant la formació de nitrit a partir d'amoni: 2 NH₄⁺(aq) + 3 O₂(g) → 2 NO₂⁻(aq) + 4 H⁺(aq) + 2 H₂O(l) (amb Nitrosomonas). Aquesta reacció és lenta i la seva velocitat depèn de diversos factors ambientals. Expliqueu de manera justificada quin efecte tindran els factors següents sobre la velocitat d'aquesta reacció: a) un augment de la temperatura, en un interval que no afecti la proliferació ni l'estabilitat dels bacteris de tipus Nitrosomonas; b) un augment de la concentració d'oxigen en remoure el terreny amb un motocultor, i c) l'acidificació del medi, que redueix la població dels bacteris del gènere Nitrosomonas. [1,25 punts]
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 A de corrent de manera constant, calculeu quants grams d'oxigen es consumeixen al càtode en 1 h de funcionament. [1,25 punts]
4.4) Quan les biopiles s'emmagatzemen sota terra, alguns fenòmens ambientals poden afectar-ne el rendiment i també poden condicionar l'estabilitat del corrent elèctric que subministren. Per aquest motiu, s'han de protegir amb una carcassa, que sovint es fa de polipropilè (o polipropè, PP) o d'un polièster biodegradable de tipus polihidroxialcanoat (PHA). A partir de les estructures dels monòmers utilitzats per a la síntesi del PP (propilè o propè, CH₂=CH–CH₃) i del PHA (àcid 3-hidroxibutanoic, CH₃–CH(OH)–CH₂–COOH), dibuixeu les estructures d'aquests polímers. Quin tipus de reaccions de polimerització condueixen a la formació del PP i el PHA? La molècula d'àcid 3-hidroxibutanoic és quiral? Justifiqueu la resposta. Dibuixeu els isòmers estructurals (o constitucionals) següents per a l'àcid 3-hidroxibutanoic: un isòmer estructural de cadena i un isòmer estructural de posició. (Descriviu les estructures per escrit.) [1,25 punts]
Enunciat de l'examen oficial publicat per la comissió de la PAU. Les solucions i la correcció pas a pas són dins del simulacre.
