Química PAU 2025

Enunciado del examen en texto

Texto sacado del PDF oficial. Las fórmulas, tablas y figuras se ven mejor en el visor de arriba.

2025 Proves d’accés a la universitat

Química Sèrie 3

Qualificació

Comprovació

2a correcció

Exercici 1 Exercici 2 Exercici 3 Exercici 4 Suma de notes parcials Qualificació final

Etiqueta de l’estudiant

Ubicació del tribunal ..............................................................................

Número del tribunal ...............................................................................

Etiqueta de qualificació

Etiqueta de correcció

L’examen consta de QUATRE exercicis obligatoris. Cada exercici val 2,5 punts. Feu els exercicis 1, 2 i 3, i responeu a TOTES les qüestions que s’hi plantegen. A l’exercici 4, responeu només DUES de les quatre qüestions plantejades. Si en contesteu més de dues, només es valoraran les dues primeres.

Podeu utilitzar calculadora, però no es permet l’ús de calculadores o altres aparells capaços d’emmagatzemar dades o de transmetre o rebre informació.

Les respostes han de ser clares i han d’estar redactades de manera coherent i cohesionada, amb correcció gramatical, lèxica i ortogràfica.

Exercici 1 Una font important de contaminació atmosfèrica causada pel trànsit a les ciutats és la formació d’òxids de nitrogen. El monòxid de nitrogen s’origina per la combustió del nitrogen de l’aire a elevades temperatures en els motors dels vehicles. Es produeix mitjançant la reacció següent:

N2(g) + O2(g) ⇄ 2 NO(g) La constant d’equilibri en concentracions (Kc) d’aquesta reacció és 1,0 × 10–30 a 298 K, però a una temperatura de 1 100 K és 1,0 × 10–5.

a) Si aquesta reacció es duu a terme dins un recipient tancat que té un volum fix de 500 cm3, a 1 100 K, i en el qual s’han introduït 0,5 mol de nitrogen i 0,5 mol d’oxigen, quines seran les concentracions dels tres gasos una vegada assolit l’equilibri?

[1,25 punts]

b) Justifiqueu si la reacció és endotèrmica o exotèrmica i raoneu si el rendiment de la reacció és més gran a temperatures altes o baixes. Raoneu com afecta a l’equilibri i al rendiment de la reacció un augment de la pressió a temperatura constant dins el recipient. Calculeu la constant d’equilibri Kp a 1 100 K.

[1,25 punts]

Dades:

Constant universal dels gasos ideals: R = 0,082 atm L K–1 mol–1.

Espai per a la correcció Exercici 1

Total

Exercici 2 La determinació de propietats atòmiques i la modelització de les estructures formades per interacció entre àtoms han estat essencials en la construcció del coneixement de la química. El desenvolupament de noves substàncies i materials i l’anàlisi estructural continuen sent focus d’atenció en projectes de recerca i innovació.

L’enllaç covalent i l’enllaç iònic són models molt útils per a interpretar les propietats de les substàncies, però els enllaços reals tenen un percentatge d’enllaç covalent i iònic que es basa sobretot en la diferència d’electronegativitat. En general, si la diferència d’electronegativitat entre els àtoms és superior a 1,7, l’enllaç tindrà més d’un 50 % de caràcter iònic, mentre que si és inferior a 1,7, el percentatge de caràcter iònic serà de menys del 50 %.

A) Molècula de clorur de beriŀli (BeCl2)

B) Xarxa tridimensional del clorur de liti (LiCl)

a) Expliqueu a quin tipus d’enllaç corresponen aquestes imatges (A i B) i justifiqueu la geometria o estructura d’aquests compostos i quin tipus d’enllaç hi predomina, utilitzant les dades d’electronegativitat de la taula adjunta.

Representeu les estructures de Lewis del BeCl2 i del H2O.

Justifiqueu, mitjançant la teoria de repulsió dels parells d’electrons de la capa de valència (RPECV), les geometries de les molècules de clorur de beriŀli (imatge A) i de l’aigua, i raoneu si es tracta de molècules polars o apolars.

[1,25 punts]

b) Els valors de les primeres energies d’ionització del liti i del beriŀli són, respectivament, 520,3 i 899,5 kJ mol–1. Raoneu per què les energies d’ionització tenen signe positiu.

Indiqueu a quin grup i període pertany cadascun dels elements.

Expliqueu, a partir de la seva configuració electrònica i el model atòmic de càrregues elèctriques, per què és més gran l’energia d’ionització del beriŀli que la del liti.

[1,25 punts]

Dades:

Àtom

Nombre atòmic (Z)

Electronegativitat

2,1

Li

1,0

Be

1,5

3,5

Cl

3,0

Espai per a la correcció Exercici 2

Total

Exercici 3 L’àcid metanoic (HCOOH), anomenat habitualment àcid fòrmic, és un àcid carboxílic monopròtic d’un sol àtom de carboni i té una constant d’acidesa (Ka) a 25 °C d’1,77 × 10–4. Va ser aïllat i identificat per primera vegada en la destiŀlació aquosa de formigues vermelles. Es troba present en el mecanisme de defensa de diversos insectes i plantes.

a) Calculeu el pH d’una solució 0,20 m d’àcid metanoic i escriviu la reacció de valoració de l’àcid metanoic amb hidròxid de sodi. Calculeu també el volum de solució d’hidròxid de sodi 0,15 m que serà necessari per a valorar 25 mL de la solució de l’àcid metanoic.

[1,25 punts]

b) Raoneu qualitativament si el pH en el punt d’equivalència de la valoració anterior serà àcid, bàsic o neutre, i digueu quin dels indicadors de la taula de sota es pot utilitzar per a detectar el punt final d’aquesta valoració. Justifiqueu la resposta. Expliqueu com duríeu a terme en el laboratori aquest procediment, i indiqueu quin material i quines substàncies utilitzaríeu.

[1,25 punts]

Dades:

Canvi de color

Indicador

Interval del pH

Verd de bromocresol

3,8-5,4

groc

verd blavós

Blau de bromotimol

6,0-7,6

groc

blau

Fenolftaleïna

8,0-9,5

incolor

fúcsia

Àcid

Alcalí

Espai per a la correcció Exercici 3

Total

Exercici 4 Responeu només a DUES de les quatre qüestions plantejades (a, b, c i d).

L’etanol i l’èter dimetílic, o dimetil èter, són dos compostos orgànics amb la mateixa fórmula molecular (C2H6O), però amb estructures i propietats químiques molt diferents.

— L’etanol és un alcohol amb un grup funcional hidroxil que li confereix una polaritat significativa i la capacitat de formar enllaços d’hidrogen amb altres molècules. És conegut per ser l’alcohol que es troba en les begudes alcohòliques, però també té usos com a antisèptic i dissolvent, i en la producció de biocombustible.

— L’èter dimetílic, en canvi, pertany a la família dels èters. Aquest compost és menys polar que l’etanol i no pot formar enllaços d’hidrogen entre les seves pròpies molècules.

S’utilitza sobretot com a propeŀlent en esprais i com a possible substitut del dièsel en alguns motors. L’entalpia de combustió d’1 mol d’èter dimetílic és de –1 292 kJ mol–1.

En resum, l’etanol i l’èter dimetílic són exemples exceŀlents de com compostos amb la mateixa fórmula molecular poden presentar propietats molt diferents a causa dels seus grups funcionals i estructures. Aquesta distinció fa que les seves aplicacions, comportament químic i consideracions de seguretat també siguin únics per a cadascun d’ells.

L’espectrometria d’infraroig (IR) és la tècnica ideal per a identificar ràpidament els tipus de grups funcionals presents en un determinat compost orgànic. Per tant, és una eina que permet distingir aquestes dues substàncies.

a) Calculeu l’entalpia de combustió d’1 mol d’etanol utilitzant les energies d’enllaç. Raoneu, després de fer els càlculs adients, quin dels dos combustibles (etanol o èter dimetílic) resulta més eficient des del punt de vista energètic per unitat de massa, en condicions estàndard a 25 °C.

[1,25 punts]

b) Raoneu si l’etanol i l’èter dimetílic presenten algun tipus d’isomeria. Si és el cas, justifiqueu quins tipus d’isòmers són. Expliqueu de quina manera la seva estructura afecta la seva temperatura d’ebullició, i raoneu quin dels dos compostos tindrà la temperatura d’ebullició més elevada.

[1,25 punts]

c) L’espectre d’IR de la pàgina següent correspon a una de les dues substàncies (etanol o èter dimetílic). Indiqueu quins són els enllaços característics de cada substància. Raoneu quin o quins senyals de l’espectre serien comuns en les dues substàncies, i quin o quins senyals us permeten identificar la substància de la qual es tracta.

[1,25 punts]

d) Calculeu, a partir de les dades necessàries, si la reacció de combustió d’1 mol d’èter dimetílic serà espontània en condicions estàndard a 25 °C. Justifiqueu la resposta.

[1,25 punts]

Dades:

Masses atòmiques relatives: H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0.

Enllaç

C—C

C—H

C—O O—H

O=O

C=O

Entalpia d’enllaç a 25 °C i 1 atm (kJ mol–1)

Dades espectroscòpiques a la regió de l’infraroig Enllaç

Interval del nombre d’ona (cm–1)

O—H

3 550-3 200

C—H

3 000-2 850

C=O

1 750-1 650

C=C

1 650-1 500

C—O—C (èter)

1 300-1 000

C—O (alcohol)

1 260-1 000

Substància

CH3OCH3(g)

CO2(g)

O2(g)

H2O(g)

Entropia estàndard absoluta a 298 K S° (J mol–1 K–1)

267,34

213,6

205,0

188,8

Espai per a la correcció

Exercici 4

Total

[Podeu utilitzar aquestes pàgines per a acabar de respondre a algun exercici.]

Comprovació:

2a correcció:

3a correcció:

Etiqueta de l’estudiant

L’Institut d’Estudis Catalans ha tingut cura de la correcció lingüística i de l’edició d’aquesta prova d’accés

Soluciones y criterios de corrección en texto

Pàgina 1 de 11 Química Proves d’accés a la Universitat 2025, convocatòria extraordinària. Criteri específic d'avaluació

SÈRIE 3 L’alumnat ha de respondre les 4 preguntes proposades.

Les tres primeres preguntes consten de dos apartats (a i b) que valen sempre 1,25 punts. La pregunta quatre consta de quatre apartats dels quals només s’han de respondre dos.

Com a norma general, tingueu en compte que un error no s’ha de penalitzar dues vegades. Si un càlcul necessita un resultat anterior, i aquest és erroni, cal valorar la resposta independentment del valor numèric, i tenir en compte el procediment de resolució (sempre que els valors emprats i/o els resultats no siguin absurds).

Un error en la formulació penalitza 0,5 punts en aquell apartat, com s’explicita en la pauta.

En cap cas un apartat pot tenir una puntuació “negativa”.

Pàgina 2 de 11 Química Proves d’accés a la Universitat 2025, convocatòria extraordinària. Criteri específic d'avaluació

Exercici 1a Càlcul de la Kc Càlcul de les concentracions a l’inici (M) de cada compost (V = 500 cm3 = 0,5 L):

Concentració de N2 = 0,5 mol / 0,5 L = 1 M Concentració d’O2 = 0,5 mol / 0,5 L = 1 M Concentració de totes les espècies en l’equilibri:

N2(g) + O2(g) ⇄ 2 NO(g) Concentració a l’inici Concentració a l’equilibri

1-x

1-x

2x

[0,20 p.]

La constant d’equilibri (Kc) a 1100 K és 1,0 x 10-5, per tant:

1,0 𝑥 10−5 =

[𝑁𝑂]2 [𝑁2 ][𝑂2

(2𝑥)2 (1−𝑥)·(1−𝑥)

4𝑥 2 1−2𝑥+𝑥 2

[0,30 p.]

S’ha de resoldre l’equació de segon grau:

1,0 · 10−5 − 2,0 · 10−5 𝑥 + 1,0 · 10−5 𝑥 2 = 4𝑥 2 𝟒𝒙𝟐 − 𝟏, 𝟎 · 𝟏𝟎−𝟓 𝒙𝟐 + 2,0 · 10−5 𝑥 − 1,0 · 10−5 = 0 i com que 4𝑥 2 >>> 1,0 𝑥 10−5 𝑥 2 , es pot simplificar a 4𝑥 2 – 1,0 x 10−5 𝑥 2 ≅ 𝟒𝒙𝟐 4𝑥 2 + 2,0 · 10−5 𝑥 − 1,0 · 10−5 = 0 L’equació de segon grau té dues solucions:

x = 1,58 ·10-3 i x = - 1,58 · 10-3 < 0 que es descarta.

⇒ x = 1,58 · 10-3 M

[0,30 p.]

Per tant, les concentracions dels tres gasos a l’equilibri són:

[N2]eq = 1 - x = 1 – 1,58 ·10-3 = 0,998 M [O2]eq = 1 - x = 1 – 1,58 ·10-3 = 0,998 M [NO]eq = 2 x 1,58 ·10-3 = 3,16 · 10-3 M

[0,15 p.] [0,15 p.] [0,15 p.]

Pàgina 3 de 11 Química Proves d’accés a la Universitat 2025, convocatòria extraordinària. Criteri específic d'avaluació

Exercici 1b Justificació del tipus de reacció: exotèrmica o endotèrmica Segons les dades de l’enunciat, la constant d’equilibri en concentracions (Kc) és més gran a temperatures altes (1100 K) i menor a temperatures baixes (298 K), per tant, la reacció és endotèrmica (ΔH0 > 0), ja que si la temperatura augmenta (T2 >T1), s’afavoreix la reacció cap a la dreta (productes) i la Kc augmenta.

⇒ Kc (298 K) = 1,0 x 10-30 < Kc (1100 K) = 1,0 x 10-5 ⇒ A temperatura més elevada la Kc és més gran, per tant, la reacció és endotèrmica.

[0,30 p.] Rendiment a altes i baixes temperatures Com que la reacció és endotèrmica i la Kc incrementa amb la temperatura, la concentració del producte (NO) és més gran també a altes temperatures; per tant, el rendiment de la reacció és més gran a altes temperatures.

⇒ Kc (1100 K) > Kc (298 K) ⇒El rendiment a altes temperatures serà més gran perquè la concentració de NO serà més gran en l’equilibri.

[0,30 p.] Efecte en l’equilibri i el rendiment un augment de pressió a temperatura constant En augmentar la pressió segons el principi de Le Châtelier, l’equilibri es desplaça cap el sentit amb menys nombre de mols, per, d’aquesta manera, produir una disminució de la pressió. En aquest cas no hi haurà cap efecte perquè el nombre de mols de reactius i de productes és el mateix (Δn = 0).

 No s’afavoreix ni la reacció inversa (cap a l’esquerra) ni la reacció directa (cap a la dreta)  No es modifica el rendiment de la reacció quan incrementa la pressió.

[0,30 p.] Càlcul de la Kp Relació entre Kc i Kp 𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 (𝑅𝑇)∆𝑛 [0,10 p.] R: constant universal dels gasos ideals T: temperatura en K Δn: increment del nombre de mols de gasos al passar de reactius a productes.

Càlcul Kp (pressions expressades en atmosferes) Δn = Σ n productes – Σ n reactius = 2 – 2 = 0

𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 (𝑅𝑇)∆𝑛 = 1,0 𝑥 10−5 (0,082  Kp = 𝟏, 𝟎 𝒙 𝟏𝟎−𝟓

𝑎𝑡𝑚·𝐿

RT = 0,082 𝐾·𝑚𝑜𝑙 𝑥 1100 𝐾

𝑎𝑡𝑚 · 𝐿 𝑥 1100 𝐾) = 1,0 · 10−5 𝐾 · 𝑚𝑜𝑙 [0,25 p.]

Pàgina 4 de 11 Química Proves d’accés a la Universitat 2025, convocatòria extraordinària. Criteri específic d'avaluació

Exercici 2a Tipus d’enllaç compostos A i B La representació A representa un enllaç covalent per a formar molècules. En la molècula l’àtom de beril·li és l’àtom central i la geometria és lineal.

Predomina el caràcter covalent, per això s’ha representat com a molècula. Es tracta de clorur de beril·li en estat gasós. La diferència d’electronegativitat entre el Cl i Be és 3,0 - 1,5 = 1,5 < 1,7 (menys del 50 % de caràcter iònic).

La representació B correspon a una xarxa tridimensional iònica on hi ha representats el ions Li+ en els vèrtexs i els ions Cl- en les arestes. En la xarxa cada ió positiu està envoltat a la distància més curta per ions negatius, de manera que les forces d’atracció superen les de repulsió.

Predomina el caràcter d’enllaç iònic, per això hi ha representada una xarxa tridimensional iònica. La diferència d’electronegativitat entre el Cl i Li és 3,0 - 1,0 = 2 > 1,7 (més del 50 % de caràcter iònic).

[0,40 p.] Estructures Lewis de BeCl2 i de l’H2O H2 O O = 6 electrons de valència H = 1 electró de valència 6 + 2 × 1 = 8 electrons (4 parells per col·locar) BeCl2 Be = 2 electrons de valència Cl = 7 electrons de valència 2 + 7 × 2 = 16 electrons (8 parells per col·locar)

[0,20 p.]

Cl ― Be ― Cl [0,20 p.]

Geometria de les molècules segons la teoria de RPECV i polaritat En el BeCl2, l’àtom central (Be) s’envolta de 2 parells d’electrons, per tant, la forma bàsica és lineal. Com que els 2 parells d’electrons són enllaçants (d’enllaç), la geometria és lineal.

[0,15 p.] En l’H2O, l’àtom central (O) s’envolta de 4 parells d’electrons, per tant, la forma bàsica és tetraèdrica. Com que hi ha 2 parells d’electrons enllaçants (d’enllaç) i 2 parells d’electrons no enllaçants (lliures) la geometria és angular.

[0,15 p.] La molècula de BeCl2 és apolar perquè com que és lineal s’anul·len els moments dipolars.

La molècula d’aigua és polar ja que com que és angular no s’anul·len els moments dipolars, i hi ha un moment dipolar resultant.

[0,15 p.]

Pàgina 5 de 11 Química Proves d’accés a la Universitat 2025, convocatòria extraordinària. Criteri específic d'avaluació

Exercici 2b Valor de les energies d’ionització Els valors de les energies d’ionització són positius perquè cal subministrar energia per arrencar un electró d’un àtom i es tracta d’un procés endotèrmic.

[0,25 p.] Grup i període Configuracions electròniques Li (Z=3) 1s2, 2s1 Be (Z=4) 1s2, 2s2

[0,10 p.]

Grup i període Li (Z=3) és del període 2 (n=2) i del grup 1 (2s1) Be (Z=4) és del període 2 (n=2) i del grup 2 (2s2)

[0,20 p.] [0,20 p.]

Raonament dels valors d’energia d’ionització en base al model de càrregues de l’àtom

Opcional:

- Els dos elements liti i beril·li es troben en el mateix període de la taula periòdica i, per tant, ambdós tenen el mateix nombre quàntic n=2.

- El liti té només un electró en la capa de valència (2s1) i el beril·li té dos electrons en la capa de valència (2s2), només hi ha una diferència d’1 electró.

L’àtom de liti té un protó menys en el nucli (menys carrega positiva) que l’àtom de beril·li (més càrrega positiva), llavors la força d’atracció del nucli de l’àtom de liti és menor que la de l’àtom de beril·li.

L’electró del liti és atret amb menys força pel nucli que els dos electrons del beril·li (llei de Coulomb) que es troben al mateix orbital i no es troben separats. Per tant, el radi atòmic del beril·li és més petit que el radi atòmic del liti.

⇒ El radi de l’àtom de beril·li és més petit que el radi de l’àtom de liti.

[0,25 p.]

Com més petit és el radi atòmic més atrets es troben els electrons (càrrega negativa) pel nucli (càrrega positiva) i més energia es necessita per arrencar un electró. Costarà més arrencar un electró de l’àtom de beril·li (2s2) que d’un àtom de liti (2s1).

El beril·li té una primera energia d’ionització més gran que el liti.

⇒ La primera energia d’ionització de l’àtom de beril·li és més gran que la primera energia d’ionització de l’àtom de liti.

[0,25 p.]

Pàgina 6 de 11 Química Proves d’accés a la Universitat 2025, convocatòria extraordinària. Criteri específic d'avaluació

Exercici 3a Formulació. Hidròxid de sodi: NaOH

[-0,50 p. si no formulen bé]

pH de la solució d’àcid fòrmic 0,20 M Equilibri de l’àcid metanoic HCOOH + H2O ⇄ HCOO- + H3O+ 0,20 --0,20 - x

Concentració a l’inici Concentració a l’equilibri

𝐾𝑎 =

[𝐻𝐶𝑂𝑂− ][𝐻3 𝑂+ ]

[0,15 p.]

[H𝐶𝑂𝑂𝐻]

Càlcul concentració de ió hidroni (oxidani/oxoni) i pH [(𝑥)·(𝑥)]

1,77 𝑥 10−4 = (0,20−𝑥)

(equació 1)

𝑥 2 + 1,77 𝑥 10−4 𝑥 − 3,54 𝑥 10−5 = 0 Resolent l'equació quadràtica, es troba que 𝒙 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟓𝟖𝟔𝟐. L’altra solució és negativa.

[H3O+] = 5,862 x 10-3 M

[0,30 p.]

pH = - log [H3O+] = - log (5,862 x 10-3)  pH = 2,23

[0,20 p.]

Reacció de valoració HCOOH(aq) + OH-(aq) → HCOO-(aq) + H2O(l) (o també: HCOOH(aq) + NaOH(aq) → HCOONa(aq) + H2O(l)

[0,20 p.]

Càlcul del volum de NaOH A partir de la reacció igualada (estequiometria 1 a 1 perquè es tracta d’un àcid monopròtic) i coneixent que:

[HCOOH] = 0,20 M; V (HCOOH) = 25 mL = 0,025 L i [NaOH] = 0,15 M es pot calcular el V(NaOH): (0,20 mol/L) x (0,025 L) = 0,15 mol/L x V(NaOH) V(NaOH) = (0,20 mol/L x 0,025 L) / 0,15 mol/L = 0,0333 L de NaOH 0,15 M  V(NaOH) = 0,0333 L o 33,3 mL

[0,40 p.]

Pàgina 7 de 11 Química Proves d’accés a la Universitat 2025, convocatòria extraordinària. Criteri específic d'avaluació

Exercici 3b Justificació del pH en el punt d’equivalència i elecció d’indicador La sal que es forma en el procés de neutralització és el metanoat de sodi (HCOONa).

El catió Na+ no reacciona amb l’aigua però l’anió metanoat (HCOO-), que és la base conjugada d’un àcid dèbil, reaccionarà amb l’aigua i donarà lloc a una hidròlisi bàsica:

HCOO-(aq) + H2O(l) ⇄ HCOOH(aq) + OH-(aq) En el punt d’equivalència només tindrem l’anió HCOO- i el catió Na+. Per tant, el pH en el punt d’equivalència només ve determinat per la presència de l’anió HCOO- i serà bàsic. [0,25 p.] L’indicador més adient per dur a terme la valoració i la detecció del punt final és la fenolftaleïna perquè és l’indicador que canvia de color al pH més bàsic (8,0-9,5).

[0,20 p.] Material i altres substàncies per dur a terme la valoració:

(a part de les solucions d’àcid metanoic i NaOH) ✓ Bureta, amb un peu i pinça per subjectar-la.

✓ Pipeta aforada de 25 mL amb pera d’aspiració.

✓ Erlenmeyer (o vas de precipitats).

✓ Indicador àcid – base que viri a la zona de pH bàsic.

Procediment per dur a terme la valoració:

[0,20 p.]

[0,60 p.]

✓ S’omple la bureta amb la solució de NaOH, evitant que es formin bombolles d’aire dins de la bureta.

✓ S’enrasa el volum de NaOH de la bureta (a zero o a un altre volum).

✓ Amb la pipeta aforada (i la pera) agafem els 25,0 mL de la solució d’àcid metanoic i els transvasem a l’erlenmeyer (o vas de precipitats). Es pot afegir una mica d’aigua destil·lada per rentar les parets de l’erlenmeyer.

✓ Afegim 2-3 gotes de l’indicador àcid-base a l’erlenmeyer.

✓ Obrim la clau de la bureta i anem afegint NaOH, tot agitant contínuament l’erlenmeyer, fins a observar un canvi de color de la solució.

✓ Tanquem la clau de la bureta i anotem el volum consumit de NaOH gastat.

Pàgina 8 de 11 Química Proves d’accés a la Universitat 2025, convocatòria extraordinària. Criteri específic d'avaluació

Exercici 4a Formulació. Etanol: CH3-CH2-OH Reacció de combustió de l’etanol CH3-CH2-OH(l) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(g)

[0,20 p.]

Càlcul de l’entalpia estàndard de combustió de l’etanol L’entalpia estàndard d’una reacció es pot calcular a partir de les energies dels enllaços trencats (reactius) menys les energies dels enllaços formats (productes):

Ho=  nr E trencats -  np E formats [0,10 p.] En els reactius cal trencar:

1 enllaç C-C 5 enllaços C-H 1 enllaç C-O 1 enllaç O-H 3 enllaços O=O (3 mol O2) En els productes cal formar:

4 enllaços C=O (2 mol CO2) 6 enllaços O-H (3 mol H2O) Per tant, Ho = [1 E C-C + 5 E C-H + 1 E C-O + + 1 E O-H + 3 E O=O] – [4 E C=O + 6 E O-H]

[0,30 p.]

Ho = [(1 x 348) + (5 x 412) + (1 x 358) + (1 x 463) + (3 x 498)] – [(4 x 799 + (6 x 463)] = = - 1251 kJ mol-1

Ho = – 1251 kJ mol-1

[0,20 p.]

Eficiència energètica de l’etanol i l’èter dimetílic per unitat de massa Energia per gram de compost Massa molar etanol (CH3CH2OH): 6 x 1 + 2 x 12 + 1 x 16 = 46 g mol-1 Massa molar èter dimetílic (CH3OCH3): 6 x 1 + 2 x 12 + 1 x 16 = 46 g mol-1 Etanol: - 1251 kJ mol-1 x 1 mol etanol / 46 g = - 27,196 kJ g-1 Éter dimetílic: - 1292 kJ mol-1 x 1 mol èter dietílic / 46 g = - 28,086 kJ g-1

[0,25 p.]

Justificació L'èter dimetílic allibera més energia per gram i el fa més eficient com a combustible per unitat de massa.

[0,20 p.]

Pàgina 9 de 11 Química Proves d’accés a la Universitat 2025, convocatòria extraordinària. Criteri específic d'avaluació

Exercici 4b Raonament i justificació tipus d’isomeria L’etanol i l’èter dimetílic són isòmers perquè tenen la mateixa fórmula molecular C2H6O, però diferent connectivitat entres els seus àtoms, per tant, es tracta de diferents molècules i tenen diferents grups funcionals.

[0,25 p.] Això els converteix en isòmers estructurals o constitucionals de grup funcional, ja que pertanyen a diferents tipus de compostos: l’etanol és un alcohol (amb un grup hidroxil: −OH), mentre que l’èter dimetílic és un èter (amb un oxigen enllaç a dos àtoms de carboni: C–O–C).

[0,30 p.] Efecte de l’estructura en la temperatura o punt d’ebullició La diferència estructural té un impacte en les seves propietats físiques.

L’etanol té una temperatura o punt d’ebullició més alta que l’èter dimetílic a causa dels enllaços d’hidrogen intermolecular que pot formar amb altres molècules, entre l’hidrogen (H) d’una molècula d’etanol i l’oxigen (O) d’una altra molècula d’etanol, ja que té un grup −OH.

L’èter dimetílic no pot formar aquests enllaços d’hidrogen, resultant en un punt d’ebullició més baix.

[0,45 p.] Les forces intermoleculars d’enllaç d’hidrogen són les més fortes que es poden establir entre molècules. L’etanol té el punt d’ebullició o temperatura d’ebullició més alts ja que cal donar més energia per separar les molècules d’etanol perquè passin a l’estat gasós.

[0,25 p.]

Pàgina 10 de 11 Química Proves d’accés a la Universitat 2025, convocatòria extraordinària. Criteri específic d'avaluació

Exercici 4c Enllaços característics de les molècules Etanol: C-H, C-O i O-H Èter dimetílic: C-H i C-O  Els dos compostos tenen en comú enllaços C-H.

 Els dos compostos tenen en comú enllaços C-O. L’enllaç C-O de l’alcohol i l’enllaç C-O-C de l’èter dimetílic (del grup funcional èter).

 L’etanol té un grup funcional alcohol i, per tant, un enllaç O-H.

[0,30 p.] Identificació dels pics principals a l’espectre Els pics principals (senyals) que es poden observar a l’espectre són:

Banda a 3400 cm-1: característica dels alcohols, enllaç O-H (3550 – 3200 cm-1) …