Recull PAU - Piles i Electròlisi by Acadèmia Creat Creat

Districte Universitari de C

Responeu a les qüestions 1, 2 i 3. Tot seguit, escolliu UNA qüestió entre la 4 i la 5 i UNA qüestióBatxillerat entre la -6Reaccions i la 7 i contesteu les dues que heu triat. 2n de transferència dʼelectrons"

Problemes dʼAccés a la Universitat PAU 2012 - S1 1.

Una bateria que es podria utilitzar en els vehicles elèctrics és la de zinc-clor, que té l’avantatge de desenvolupar una potència pràcticament constant, fins i tot durant el procés de descàrrega. Aquesta bateria està formada per un conjunt de piles amb la notació següent: Zn(s) | Zn2+(aq) || Cl2(g) | Cl–(aq) | Pt(s)

a) Dibuixeu un esquema d’aquesta pila. Indiqueu-hi la polaritat i el nom de cada elèctrode i assenyaleu el sentit de circulació dels electrons pel circuit exterior. Quina funció hi exerceix el platí? [1 punt]

b) Escriviu les equacions de les semireaccions d’oxidació i reducció, i l’equació de la reacció global que hi té lloc. Calculeu la força electromotriu (FEM) de la pila, en condicions estàndard i a 298 K. [1 punt]

DADES: Potencial estàndard de reducció a 298 K: E°(Zn2+ | Zn) = –0,76 V; E°(Cl2 | Cl–) = 1,36 V

Acadèmia CREA’T

«1»

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2012 - S4 1.

Districte Universitari de

Responeu a les qüestions 1, 2 i 3. Tot seguit, escolliu UNA qüestió entre la 4 i la 5 i UNA qüestió entre la 6 i la 7 i contesteu les dues que heu triat.

Amb l’ajut de les figures, que representen experiències dutes a terme al laboratori, contesteu les qüestions següents i justifiqueu les respostes. Experiències realitzades al laboratori, a 25 °C

a) En l’experiència de la figura A, introduïm una peça de ferro en una solució aquosa de ZnSO4. La peça de ferro quedarà recoberta d’una capa de zinc sòlid? [1 punt]

b) En l’experiència de la figura B, es connecten les solucions aquoses de CuSO4 i ZnSO4 amb un pont salí de NaNO3. Què marcarà el potenciòmetre? Cap a on es mouran els ions Na+ i NO3–? [1 punt]

DADES:

Acadèmia CREA’T

Parell redox

Zn2+ | Zn

Fe2+ | Fe

Cu2+ | Cu

E°(V), a 25 °C

–0,76

–0,44

0,34

«2»

$+,(*1/'!.0,C+-'(-D! S*D!'!AEF!G! >H!O!GPN!O!2*%PN?!

EADE!

=EDF!

AN=D"!

! 2n ! Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2013 - Prova Model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`4@!]!`4! <A!]!aA< [*,.+&/'%!.0,C+-'(-! -.!(.-7&&/8D!'!AEF!G! K!MD"L! K!MDAc! MD=L! MDFM! NDA=! M E !!>b?! !

Acadèmia CREA’T

«3»

Model de prova A. Química PAU. 2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

Pàgina 2 de 4

PAU 2013 - Prova Model 3. !"# $%&'()# *"*'+%&",+-'# .*# $%&./''-0# .*# 1"2# 3# 4567# 5# $5%+-%# .*# "85-9/5# .*# :5%# ;)&"/'-0# )5"-<5#'&<)+-+/=.5#$%-<'-$5":*<+#.*#451">#*)#?5)5#*<#*"#)*9@*<+#*)A/*:5#-#)*:-%*5''-&<)B# # ## + –# ## ###1"_#;5A> ####o####`#1"2#;9>###a##*Z# #

Z##

###726;">##a###* #o######`#72;9>#a#67Z;5A>#

Na+ Cl-## H2O#

############

# 5> C<.-A/*/# A/-<5# %*5''-0# +(# ""&'# 5# "8D<&.*# -# A/-<5# 5"# 'D+&.*E# -# "5# $&"5%-+5+# .85A/*)+)# *"F'+%&.*)G#!H$"-A/*/#$*%A/F#*<#5A/*)+#$%&'()#*)#I&%:5#4567G# JK#$/<+L# ?> M/-<5# :5))5# .*# 1"2;9># *)# $%&./*-H# *<# "5# '*"N"5# *"*'+%&",+-'5# )-# $5))*:# /<# '&%%*<+# .*# KOO#:P#./%5<+#K#Q&%5R### JK#$/<+L# # SPS!TB#####F#U#VEWX#N#KOY#1#N#:&"ZK#####[5))5#5+\:-'5#%*"5+-]5#.*"#'"&%#U#^XEX

Acadèmia CREA’T

«4»

5> O3!5#22,/,&6!#!FGH!I6!FCC!("!+P0&#!3%-0$)*!@6C!B!@CDQ!R!+,!S5<TUQ>F!)!!FCC!("!+.0&#! 3%-0$)*!+,!VW-!+,!1VXQ:!;01%3#&'!70,!,-3!4%-0(3!3*&!#++)')036!2#%&,0!3)!12,$)1)'#2Y! $-%202!+,!1-%(!<==>:! !M@!10&'N! 2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons" ! PAU 2013 - Prova Model ! 2) Z%-,(!(0&'#2!#-!-#5%2#'%2)!-#!3,/[,&'!1)-#6!,&!$%&+)$)%&3!,3'Y&+#2+J! ! W0<3>!¸!W0F\!<#7>!!««!]/\<#7>!¸!]/<3>:! ! #> K,3$2)4)0! ,-! 12%$,+)(,&'#-! ,L1,2)(,&'#-! 70,! 3,/0)2^,06! '%'! )&+)$#&'! ,-! (#',2)#-! 70,! 0')-)'9#2^,0:!_,0!0&!+)50)L!+,-!(0&'#'/,:! M@!10&'N! 5> O3$2)4)0!-,3!3,()2,#$$)%&3!+,!2,+0$$)*!)!%L)+#$)*6!)!-#!2,#$$)*!)`&)$#!/-%5#-!+,!-#!1)-#:! W#-$0-,0!-#!3,4#!a%2b#!,-,$'2%(%'2)0!<_OR>6!,&!$%&+)$)%&3!,3'Y&+#2+!)!FGH!I:! M@!10&'N! ! K]KO;J! S%',&$)#-3!,3'Y&+#2+!+,!2,+0$$)*6!#!FGH!IJ! Eo!<W0F\cW0>!X!C6Qd!Ze!!!Eo <]/\c]/>!X!!C6HC!Z:! ! ! !

Acadèmia CREA’T

«5»

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2011 - S2 6.

Tot i que els coberts de plata s’enfosqueixen per la reacció amb els compostos sulfurats que contenen els aliments, és corrent recobrir de plata coberts fabricats amb altres metalls més barats. Volem recobrir de plata una cullera mitjançant el procés electrolític d’una solució aquosa d’una sal de plata. a) Justifiqueu si la cullera ha d’actuar com a ànode o com a càtode de la cel·la electrolítica. Feu un dibuix esquemàtic d’aquest procés electrolític: indiqueu-hi el nom i la polaritat dels elèctrodes i la reacció que tindrà lloc a l’elèctrode on hi ha la cullera. [1 punt]

b) Determineu quantes hores calen per a dur-ne a terme el recobriment, si la cullera té una superfície de 20 cm2, el gruix del recobriment ha de ser de 0,010 cm i pel bany utilitzat hi passa un corrent de 0,020 A. [1 punt]

DADES:

Densitat de la plata = 10,5 g cm–3. Massa atòmica relativa de la plata = 107,87. Constant de Faraday, F = 9,65 × 104 C mol–1.

Hi ha una gran varietat de productes comercials per a netejar i desinfectar les instal·lacions de munyir bestiar. Fins i tot es pot utilitzar, amb aquesta finalitat, una solució aquosa d’hidròxid de sodi preparada amb la dissolució de 28,8 g d’aquest hidròxid en aigua destil·lada, fins a obtenir 10 L de solució. a) Calculeu el pH d’aquesta solució de neteja d’hidròxid de sodi, a 25 °C. [1 punt]

b) Es valora la solució de neteja d’hidròxid de sodi amb una solució aquosa de HCl, utilitzant un sensor de pH. Escriviu la reacció de valoració, feu un dibuix aproximat de la corba de valoració i indiqueu on es troba el punt d’equivalència. Justifiqueu quin és el pH en aquest punt d’equivalència. [1 punt]

DADES:

Acadèmia CREA’T

Masses atòmiques relatives: Na = 23,0; O = 16,0; H = 1,0. Constant d’ionització de l’aigua (Kw) a 25 °C = 1,0 × 10−14.

«6»

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

[1 punt]

DADES: Suposeu que ∆H° i ∆S° no varien amb la temperatura. 2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2011 - S4 3.

Coneixem els potencials estàndard de reducció, a 298 K, del coure i del zinc: E°(Cu2+ | Cu) = +0,34 V E°(Zn2+ | Zn) = –0,76 V a) Expliqueu raonadament quina reacció espontània tindrà lloc en una pila formada per aquests dos elèctrodes, en condicions estàndard i a 298 K. Calculeu la força electromotriu (FEM) de la pila en aquestes condicions. [1 punt]

b) Volem comprovar experimentalment la força electromotriu d’aquesta pila en condicions estàndard i a 298 K. Expliqueu com la muntaríeu al laboratori per a fer-ne la comprovació, i indiqueu el material i els reactius que utilitzaríeu. [1 punt]

Acadèmia CREA’T

«7»

DADES: Massa molecular relativa de l’àcid fòrmic = 46,0. 2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2010 - S2 2.

Districte Univer

[1 punt]

A partir de solucions de Zn2+ 1,0 M i Ag+ 1,0 M, i emprant una solució de KNO3 2,0 M com a pont salí, es construeix al laboratori la pila següent, a una temperatura de 25 °C: Zn(s) ｜ Zn2+(aq) ‖ Ag+(aq) ｜ Ag(s)

a) Escriviu les equacions de les semireaccions d’oxidació i reducció, i l’equació de la reacció iònica global de la pila. Calculeu-ne la força electromotriu (FEM). [1 punt]

b) Dibuixeu un esquema de la pila. Indiqueu-hi la polaritat i el nom de cada elèctrode i assenyaleu en quin sentit es mouen els ions del pont salí. [1 punt]

DADES:

Acadèmia CREA’T

Parell redox

Zn2+/Zn

Ag+/Ag

E° (V), a 25 °C

–0,76

+0,80

«8»

[1 punt]

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2010 - S4 2.

Districte Univ

nitrogen hi haurà en el recipient quan la reacció assoleixi l’equilibri?

En fer l’electròlisi de clorur de liti fos, LiCl, s’obté Cl2 a l’ànode i Li al càtode. a) Escriviu el procés que té lloc en cadascun dels elèctrodes i indiqueu quin és el procés d’oxidació i quin el de reducció. Quina polaritat tenen els elèctrodes? [1 punt]

b) Calculeu la intensitat de corrent necessària per a descompondre 15,0 g de clorur de liti fos en una hora. [1 punt]

DADES: Masses atòmiques relatives: Cl = 35,5; Li = 6,9. Constant de Faraday = F = 9,65 · 104 C · mol–1.

Acadèmia CREA’T

«9»

E° (V)

+0,34

–0,44

–0,76

–1,68

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2010 - S1 5.

Mitjançant el procés d’electròlisi de l’aigua es poden obtenir hidrogen i oxigen gasosos. a) Indiqueu el material que necessitaríeu per a dur a terme aquest procés al laboratori i feu un esquema del muntatge experimental. Escriviu les equacions de les semireaccions que tenen lloc en cadascun dels elèctrodes. [1 punt]

b) Determineu el volum d’hidrogen, mesurat a 1,0 atm i 25 °C, que s’obtindrà en efectuar l’electròlisi de l’aigua durant mitja hora amb una intensitat de corrent de 2,0 A. [1 punt]

DADES: R = 0,082 atm · L · K–1 · mol–1 = 8,31 J · K–1 · mol–1. F = 9,65 · 104 C · mol–1.

El diòxid de carboni, un dels gasos de l’atmosfera, absorbeix part de la radiació infraroja emesa per la superfície de la Terra. a) Expliqueu què li succeeix a la molècula de diòxid de carboni quan absorbeix un fotó de radiació infraroja. Per què les molècules de diòxid de carboni absorbeixen només certes freqüències de radiació infraroja? [1 punt]

b) Calculeu la freqüència i la longitud d’ona d’un fotó de radiació infraroja que té una energia d’1,33 · 10–20 J. [1 punt]

DADES: Constant de Planck = h = 6,63 · 10–34 J · s. Velocitat de la llum = c = 3 · 108 m · s–1.

Acadèmia CREA’T

«10»

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2010 - S1 4.

Al laboratori disposem d’una solució aquosa de Zn2+ 1,0 M, d’una solució aquosa de Cu2+ 1,0 M i de ferro i alumini sòlids. a) Quina reacció faríeu per a obtenir zinc sòlid? Justifiqueu la resposta. [1 punt]

b) Escriviu l’equació de la reacció entre la solució aquosa de Cu2+ i l’alumini sòlid i calculeu l’energia lliure estàndard d’aquesta reacció. [1 punt]

DADES: Considereu que les reaccions es produeixen a 25 °C. / F= 9,65·104C·mol–1. Temperatura = 25 °C E° (V)

Cu2+/Cu

Fe2+/Fe

Zn2+/Zn

Al3+/Al

+0,34

–0,44

–0,76

–1,68

b) Determineu el volum d’hidrogen, mesurat a 1,0 atm i 25 °C, que s’obtindrà en efectuar l’electròlisi de l’aigua durant mitja hora amb una intensitat de corrent de 2,0 A. [1 punt]

DADES: R = 0,082 atm · L · K–1 · mol–1 = 8,31 J · K–1 · mol–1. F = 9,65 · 104 C · mol–1.

b) Calculeu la freqüència i la longitud d’ona d’un fotó de radiació infraroja que té una energia d’1,33 · 10–20 J. [1 punt]

DADES: Constant de Planck = h = 6,63 · 10–34 J · s. Velocitat de la llum = c = 3 · 108 m · s–1. Acadèmia CREA’T

«11»

Opció B

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2009 - S3 4. L’electròlisi de l’aigua mitjançant un corrent elèctric continu proporcionat per cèlul·les fotovoltaiques pot ser una via sostenible per a l’obtenció d’hidrogen, un combustible que, a diferència dels hidrocarburs d’origen fòssil, no produeix gasos d’efecte d’hivernacle. 4.1. Es duu a terme l’electròlisi d’aigua acidulada amb H2SO4 fent servir un esquema experimental com el que es mostra en la figura de la dreta. a) Observant la figura, raoneu quin gas s’allibera en l’elèctrode A i en l’elèctrode B i indiqueu quin nom reben aquests elèctrodes. b) Escriviu les reaccions que tenen lloc en cadascun d’aquests elèctrodes. [1,5 punts]

4.2. En una cel·la electrolítica en què té lloc l’electròlisi de l’aigua, s’hi han alliberat, passat un cert temps, 4 g d’hidrogen gas. Calculeu la càrrega elèctrica que ha circulat per la cel·la durant aquest temps. [0,5 punts]

DADES:

F = 96 485 C · mol–1. Massa atòmica relativa: H = 1,0.

4 Acadèmia CREA’T

«12»

G: generador de corrent continu. A i B: elèctrodes de Pt. S: solució aquosa de H2SO4.

Opció B 2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2009 - S4 4. El clor és un gas de color groc verdós que s’utilitza en la potabilització de l’aigua per al consum humà i en la desinfecció de l’aigua de les piscines. 4.1. Al laboratori, es pot preparar clor gas fent reaccionar el permanganat de potassi sòlid amb àcid clorhídric concentrat. Considerant que en el decurs d’aquesta reacció redox es forma clor, clorur de manganès(II) i aigua, escriviu i ajusteu la reacció mitjançant el mètode de l’ió-electró. [0,8 punts]

4.2. Calculeu el volum de clor gas, a 20 °C i 1 atm de pressió, que es pot obtenir en fer reaccionar 10 mL de clorhídric concentrat del 35,2 % en massa i densitat 1,175 g · mL–1 amb un excés de permanganat de potassi. [0,6 punts]

4.3. En l’etiqueta del pot de vidre del permanganat de potassi apareixen els pictogrames següents:

Xn Què signifiquen aquests pictogrames? Quines precaucions cal prendre per a manipular el permanganat de potassi? [0,6 punts]

DADES: R = 0,082 atm · L · K–1 · mol–1. Masses atòmiques relatives: H = 1,0; Cl = 35,5.

4 Acadèmia CREA’T

«13»

Districte Universitari de C

Contesteu les preguntes 1, 2, 3, i la 4 i la 5 d’UNA de les dues opcions (A o B). En cap cas podeu fer un exercici de l’opció A i un altre de l’opció B.

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2008 - S5

1. En solucions aquoses d’àcid sulfúric, el sulfat de ferro(II) reacciona amb el permanganat de potassi i es forma sulfat de ferro(III), sulfat de manganès(II), sulfat de potassi i aigua. 1.1. Igualeu aquesta reacció pel mètode de l’ió-electró. [0,6 punts]

1.2. En farmàcia, el sulfat de ferro(II) es fa servir en la preparació de medicaments per a tractar pacients amb determinats tipus d’anèmies. Amb la finalitat de conèixer el contingut de catió Fe2+ en uns comprimits antianèmics, es dissol un d’aquests comprimits en una solució d’àcid sulfúric i es fa reaccionar amb una solució de permanganat de potassi 0,020 M. Sabent que tot el Fe2+ del comprimit reacciona de manera estequiomètrica amb 6,60 mL de la solució de permanganat de potassi, calculeu els mg de catió Fe2+ que hi havia en el comprimit analitzat. [0,8 punts]

1.3. Escriviu la semireacció corresponent a la reducció del catió Fe2+ i indiqueu l’interès industrial del producte que s’hi ha format. Esmenteu el nom genèric que reben les indústries on s’obté aquest producte. [0,6 punts]

DADES: Considereu que l’únic component del comprimit que reacciona amb el permanganat de potassi és el sulfat de ferro(II). Fe = 55,85.

Acadèmia CREA’T

«14»

es produeix en un recipient de volum variable. Raoneu l’efecte que tindrà una reducció del volum del recipient sobre la velocitat de la reacció.

ra CO2(g).

punts] 2n Batxillerat[0,5 - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2008 - S2 3. En presència d’àcid sulfúric, el peròxid d’hidrogen (H2O2) reacciona amb el permanganat de potassi i dóna sulfat de manganès(II), sulfat de potassi, oxigen i aigua. De fet, aquesta reacció es fa servir per a determinar la concentració de peròxid d’hidrogen en una aigua oxigenada comercial. 3.1. Igualeu pel mètode de l’ió-electró la reacció entre el peròxid d’hidrogen i el permanganat de potassi. [0,6 punts]

3.2. Per a determinar la concentració de peròxid d’hidrogen en una aigua oxigenada comercial es prenen exactament 25 mL de l’aigua oxigenada, s’acidifiquen amb la quantitat suficient d’àcid sulfúric, i el conjunt es dilueix fins a 250 mL amb aigua destil·lada. Expliqueu, indicant l’utillatge i el procediment escaients, com prepararíeu de manera precisa al laboratori aquesta solució diluïda de l’aigua oxigenada comercial. [0,8 punts]

3.3. Considerant que 10,0 mL de la solució diluïda de l’aigua oxigenada així preparada reaccionen de manera estequiomètrica amb 22,0 mL d’una solució de permanganat de potassi 0,020 M, determineu la molaritat d’aquesta solució diluïda. [0,6 punts]

Acadèmia CREA’T

«15»

Opció A 2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2007 - S3 4. Quan es fa l’electròlisi en una solució d’una sal soluble d’un metall divalent, fent passar un corrent de 3,00 A durant cinc hores, es dipositen 18,29 g de metall. 4.1. Calculeu la massa atòmica del metall. [1 punt]

4.2. Indiqueu el nom de l’elèctrode on es diposita el metall, escriviu la reacció que hi té lloc i raoneu si es tracta d’una oxidació o d’una reducció. [0,5 punts]

4.3. Tenint present el que representa la constant de Faraday, calculeu, expressant el resultat en coulombs, la càrrega de l’ió divalent del metall. [0,5 punts]

DADES: Constant de Faraday = F = 96 500 C · mol–1; NA = 6,022 · 1023.

5. Responeu a les qüestions següents: 5.1. Escalfem el gas d’un cilindre metàl·lic vertical dotat d’un pistó de 3 kN de pes i el pistó es desplaça 20 cm. Considerant que la calor absorbida pel gas ha estat de 40 J, calculeu la variació d’energia interna del gas. [0,5 punts]

5.2. Quin significat físic té l’energia interna d’un sistema? [0,5 punts]

5.3. Què vol dir que l’energia interna és una funció d’estat? [0,5 punts]

5.4. Es pot determinar l’energia interna d’un sistema? Raoneu la resposta. [0,5 punts]

3 Acadèmia CREA’T

«16»

Opció B

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2007 - S2 4. L’estany metàl·lic reacciona amb l’àcid nítric concentrat i forma òxid d’estany(IV), diòxid de nitrogen i aigua. 4.1. Ajusteu la reacció que té lloc pel mètode de l’ió-electró. [1 punt]

4.2. Calculeu el volum d’una solució d’àcid nítric del 16,0 % en massa i densitat 1,09 g · mL–1, que reaccionarà estequiomètricament amb 2,00 g d’estany. [1 punt]

DADES: Masses atòmiques: Sn = 118,7; H = 1,0; N = 14,0; O = 16,0.

Acadèmia CREA’T

«17»

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2007 - S2 3. Disposem una làmina de zinc dins d’un vas de precipitats que conté una solució 1 M de sulfat de coure(II). Considerant els següents valors dels potencials estàndard de reducció a 25 °C: E°(Zn+2/Zn) = –0,76 V i E°(Cu+2/Cu) = 0,34 V, i que una solució de sulfat de coure(II) és blava, mentre que una de sulfat de zinc és incolora: 3.1. Escriviu la reacció que té lloc en el vas de precipitats i raoneu l’aspecte que prendrà la làmina de zinc a mesura que avanci la reacció. De quin color quedarà la solució quan la reacció s’haurà completat? [0,4 punts]

3.2. Dibuixeu l’esquema de la pila que podem construir amb dues làmines de Zn i Cu, i dues solucions 1 M de sulfat de zinc i 1 M de sulfat de coure(II). Indiqueu sobre el vostre dibuix el sentit del corrent d’electrons de la pila i el moviment dels ions del pont salí. [0,8 punts]

3.3. Calculeu el valor de la força electromotriu estàndard d’aquesta pila a 25 °C i indiqueu raonadament l’elèctrode que actuarà de càtode en la pila. [0,8 punts]

Acadèmia CREA’T

«18»

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2007 - S1 1. En medi sulfúric, el sulfit de potassi reacciona amb el permanganat de potassi i dóna sulfat de potassi i sulfat de manganès(II). 1.1. Indiqueu els estats d’oxidació del Mn i del S en el permanganat de potassi i el sulfit de potassi, respectivament. [0,4 punts]

1.2. Igualeu la reacció redox pel mètode de l’ió-electró. [1 punt]

1.3. El permanganat de potassi és un agent oxidant molt potent. Malgrat això, per a eliminar les substàncies responsables de les males olors dels cursos baixos d’alguns rius s’ha fet servir el peròxid d’hidrogen, que és un oxidant menys potent però, alhora, menys contaminant. Escriviu la reacció de reducció del peròxid d’hidrogen i expliqueu per què és menys contaminant que el permanganat de potassi. [0,6 punts]

2. En la fermentació acètica del vi, l’etanol (alcohol etílic) reacciona amb l’oxigen de l’aire i es transforma en àcid acètic i aigua, i dóna lloc al vinagre. Un vinagre comercial té un 4,286 % en massa d’àcid acètic i una densitat de 1,120 g/mL. 2.1. Calculeu la molaritat de l’àcid acètic en aquest vinagre i el pH que tindrà una solució de HCl d’aquesta mateixa concentració. [0,8 punts]

2.2. Calculeu el volum d’aquest vinagre necessari per a preparar 100 mL d’una solució 0,080 M d’àcid acètic. [0,4 punts]

2.3. Indiqueu el material necessari i el procediment que s’ha de seguir per a preparar la solució de l’apartat anterior. [0,8 punts]

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

Acadèmia CREA’T

«19»

Districte Universitari de C

Contesteu les preguntes 1, 2, 3, i la 4 i la 5 d’UNA de les dues opcions (A o B). En cap cas podeu fer un exercici de l’opció A i un altre de l’opció B.

Opció B

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2006 - S3 4. En presència d’acid sulfúric, el permanganat de potassi (KMnO4) reacciona amb el peròxid d’hidrogen (H2O2) per tal de donar oxigen, sulfat de manganès (II), sulfat de potassi i aigua. a) Escriviu la reacció i ajusteu-la pel mètode de l’ió-electró. [0,8 punts] 5 b) Calculeu el volum d’oxigen que s’alliberarà a 1,013 10 Pa i 25 !C quan 15 mL d’una dissolució de permanganat de potassi 0,100 M hagin reaccionat amb la quantitat estequiomètrica d’H2O2. [0,8 punts] c) És perillós preparar una dissolució aquosa concentrada d’àcid sulfúric? Per quina raó? Com s’ha de preparar adequadament aquesta dissolució? Expliqueu les precaucions que cal prendre a l’hora de treballar amb l’àcid sulfúric concentrat al laboratori. [0,4 punts] Dades: R = 0,082 atm L K–1 mol–1 = 8,314 J K–1 mol–1

Acadèmia CREA’T 4

«20»

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2006 - S3 2. Disposem d’una làmina de coure, d’una de ferro i de dues dissolucions aquoses: una de sulfat de ferro (II) 1,0 M i l’altra de sulfat de coure (II) 1,0 M. a) Expliqueu com construiríeu una pila amb aquestes substàncies al laboratori. [0,6 punts]

b) Indiqueu el càtode i l’ànode de la pila, llurs polaritats i les reaccions que hi tenen lloc. [0,5 punts] c) Calculeu la força electromotriu estàndard a 25 !C d’aquesta pila. [0,5 punts] d) Escriviu la notació de la pila formada a partir de les substàncies esmentades. [0,4 punts]

Dades: a 25 !C: E e (Cu2+/Cu) = +0,340 V;

E e (Fe2+/Fe) = –0,440 V

Acadèmia CREA’T

«21»

Districte universit

Dades: Al = 27,0; H = 1,01; O = 16,0

Opció A

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2006 - S4 4. En la indústria, l’electròlisi del clorur de sodi en fusió permet l’obtenció de sodi metàl·lic i clor gasós. Es fa circular durant una hora un corrent elèctric de 195 kA per una cel·la electrolítica industrial que conté clorur de sodi fos. a) Escriviu les reaccions que tenen lloc a l’ànode i al càtode de la cel·la. [0,5 punts]

b) Calculeu els mols d’electrons que han circulat per la cel·la. [0,5 punts] c) Calculeu les masses de sodi i de clor gasós que s’obtenen en l’electròlisi. [1 punt]

Dades: Na = 23,0; F = 96 485 C mol–1

Cl = 35,5

5. L’energia d’ionització de l’estat fonamental del sodi és 495,8 kJ mol–1. a) Calculeu l’energia necessària per ionitzar 10 g de sodi gasós des del seu estat fonamental. [0,5 punts] b) Expresseu el valor de l’energia d’ionització del sodi en eV àtom–1. [0,5 punts] c) Calculeu la longitud d’ona de la radiació capaç d’ionitzar el sodi gasós. [1 punt]

Dades: velocitat de la llum en el buit (c) = 3,000 108 m s–1 càrrega de l’electró (e) = 1,602 10–19 C nombre d’Avogadro (NA) = 6,022 1023 mol–1 constant de Plank (h) = 6,626 10–34 J s massa atòmica del Na = 23,00

Acadèmia CREA’T

«22» 3

Opció B

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2006 - S1 4. Durant tres hores es fa circular un corrent continu constant per dues cel·les d’electròlisi disposades en sèrie amb sengles dissolucions de AgNO3 i CuSO4. Passat aquest temps, en la cel·la que conté AgNO3 s’han dipositat 0,600 g de plata metàl·lica. a) Dibuixeu l’esquema associat a aquesta electròlisi (amb les dues cel·les en sèrie) i justifiqueu en quin elèctrode es dipositarà la plata metàl·lica. Quin nom té aquest elèctrode? [0,6 punts] b) Calculeu la intensitat de corrent elèctric que ha circulat per les cel·les electrolítiques. [0,6 punts] c) Calculeu la massa de coure metàl·lic que s’haurà dipositat en la segona cel·la passades les tres hores. Quin nom rep l’elèctrode on s’ha dipositat el coure? [0,8 punts]

Dades: F = 96 485 C;

Acadèmia CREA’T 4

Ag = 107,8;

Cu = 63,5

«23»

Opció A

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2006 - S1 4. El cinabri és un mineral que conté sulfur de mercuri (II). Una mostra de cinabri es fa reaccionar amb àcid nítric concentrat de manera que el sulfur de mercuri (II) present en el mineral reacciona amb l’àcid formant aigua, monòxid de nitrogen i sulfat de mercuri (II). a) Igualeu la reacció pel mètode de l’ió-electró. [0,8 punts] b) Indiqueu l’espècie que s’oxida i la que es redueix. [0,4 punts] c) Calculeu el volum d’àcid nítric 13,0 M que reaccionarà amb el sulfur de mercuri (II) present en 10,0 g d’un cinabri que té un 92,5% de sulfur de mercuri (II). [0,8 punts]

Dades: Hg = 200,6; S = 32,1

5. Aplicant la teoria de la repulsió dels parells d’electrons de la capa de valència, establiu la geometria de les molècules següents: a) CF4, NF3 i BF3. [0,75 punts] b) Raoneu en cada cas si la molècula serà polar o apolar. [0,45 punts] c) Definiu àcid i base de Lewis i raoneu si alguna de les molècules indicades en l’apartat a) podrà actuar d’àcid o de base de Lewis. [0,8 punts] Dades: nombres atòmics:

Acadèmia CREA’T

B; C; N; F;

Z=5 Z=6 Z=7 Z=9

«24» 3

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

OPCIÓ A PAU 2005 - S3

4. El ZnSO4 es pot obtenir a partir del ZnS per oxidació amb HNO3, una reacció en la qual s’obté, a més a més, NO. [1 punt] a) Escriviu i ajusteu la reacció indicada, pel mètode de l’ió-electró. b) Calculeu el volum mínim d’HNO3 de concentració 6 M necessari per reaccionar amb una mostra de 8 g del mineral blenda, que conté un 70% en massa de ZnS.

c) Calculeu la massa de Zn metàl·lic que es podria obtenir del producte.

[0,5 punts] [0,5 punts]

Dades: masses atòmiques: H = 1, O = 16, N = 14, S = 32, Zn = 65,4

5. El clorur de magnesi és una sal soluble en aigua. Això no obstant, si l’aigua emprada té caràcter bàsic es pot observar l’aparició d’un precipitat. [0,5 punts] a) Justifiqueu aquest fet, i indiqueu quina és l’espècie que precipita. b) Calculeu el producte de solubilitat de l’espècie anterior, sabent que el precipitat apareix quan es dissolen 1,35 g de clorur de magnesi en 250 cm3 d’aigua de pH = 9.

c) Indiqueu com es podria redissoldre el precipitat format. Dades: masses atòmiques: H = 1, O = 16, Mg = 24,3, Cl = 35,5

Acadèmia CREA’T

«25»

[1 punt] [0,5 punts]

Generalitat de Catalunya Consell Interuniversitari de Catalunya Organització de Proves d’Accés a la Universitat

b) Determineu la pressió final del recipient. c) Indiqueu alguna manera d’incrementar el rendiment de la reacció.

[0,5 punts] [0,5 punts]

Dades: R = 0,082 atm · L · K–1 mol–1 = 8,314 J · K–1 mol–1

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2005 - S1 3. El sulfur de zinc es transforma en sulfat de zinc per reacció amb àcid nítric concentrat, i es desprèn monòxid de nitrogen (NO). [0,5 punts] a) Indiqueu les espècies oxidant i reductora. b) Escriviu la reacció corresponent, igualada pel mètode de l’ió-electró. [1 punt] 3 c) Calculeu la massa de sulfat de zinc que s’obtindrà per reacció entre 50 cm d’àcid [0,5 punts] nítric 13 M i la quantitat suficient de sulfur de zinc.

Dades: masses atòmiques: H = 1, N = 14, O = 16, S = 32, Zn = 65,4

Acadèmia CREA’T

«26»

serà o no saturada i quina serà la massa de solut no dissolta (si n’hi ha). [0,5 punts]

d) Justifiqueu si el procés de dissolució d’aquesta sal és exotèrmic o endotèrmic. [0,5 punts]

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2005 - S4 5. Es vol dipositar electrolíticament una capa de 0,005 mm d’or sobre una moneda metàl·lica que té una superfície total de 3 cm2. Per fer-ho s’introdueix la moneda en un bany que conté ions Au3+, i es connecta a un circuit pel qual circula un corrent de 0,1 A. a) Indiqueu si la moneda haurà d’actuar com a ànode o com a càtode. b) Escriviu la reacció que tindrà lloc a l’elèctrode. c) Calculeu la massa d’or que cal dipositar. d) Determineu el temps que haurà de circular el corrent. Dades: masses atòmiques: Au = 197 Densitat de l’or = 19,3 g · cm–3 1 Faraday = 96 485 C · mol–1

Acadèmia CREA’T

«27»

[0,5 [0,5 [0,5 [0,5

punts] punts] punts] punts]

Generalitat de Catalunya Consell Interuniversitari de Catalunya Organització de Proves d’Accés a la Universitat

Districte universitari de Catalunya

SÈRIE 4

PAU. Curs 2004-2005

QUÍMICA

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

Contesteu a les preguntes 1, 2 i 3, i a la 4 i la 5 d’una de les dues opcions, A o B.

PAU 2005 - S4

1. Per a la reacció següent: Cu

(s)

+ Sn2+

(aq)

! Cu2+ " (aq) + Sn (s)

a) Justifiqueu si, en condicions estàndard, tindrà lloc tal com està escrita o en sentit contrari. [0,5 punts] b) Expliqueu de quina manera es pot construir una pila en la qual tingui lloc aquesta reacció (en el sentit adequat). Indiqueu l’ànode, el càtode i el sentit del moviment dels electrons pel circuit extern. [1 punt] c) Calculeu la força electromotriu estàndard de la pila. [0,5 punts] Dades: E° (Cu2+/Cu) = 0,34 V, E° (Sn2+/Sn) = –0,14 V

2. L’àcid nitrós és un àcid dèbil, amb una constant de dissociació Ka = 4,3 · 10–4. a) Escriviu la reacció de neutralització de l’àcid nitrós amb l’hidròxid de bari. [0,5 punts]

b) Calculeu la concentració que ha de tenir una dissolució d’àcid nitrós si volem que el seu pH sigui igual al d’una dissolució d’àcid clorhídric 0,01 M. [1 punt] 3 c) Determineu la massa d’hidròxid de bari necessària per neutralitzar 10 cm de la dis[0,5 punts] solució d’àcid nitrós de l’apartat b). Dades: masses atòmiques: H = 1, N = 14, O = 16, Ba = 137,3

3. Les entalpies estàndard de formació del butà, l’aigua líquida i el diòxid de carboni són, respectivament, –124,7, –285,5 i –393,5 kJ · mol–1. [0,5 punts] a) Escriviu la reacció de combustió del butà. b) Calculeu l’entalpia estàndard de combustió del butà. [0,5 punts] c) Trobeu la quantitat d’energia calorífica que s’obté en cremar tot el butà d’una bombona (12,5 kg). [0,5 punts] d) Si aquesta energia s’utilitza per escalfar aigua des de 10 °C fins a 40 °C, calculeu la [0,5 punts] quantitat d’aigua calenta que es podria obtenir.

Dades: masses atòmiques: H = 1, C = 12 capacitat calorífica de l’aigua: 4,18 kJ · kg–1 K–1

Acadèmia CREA’T

«28»

Consell Interuniversitari de Catalunya Coordinació i Organització de les PAU de Catalunya

Districte universitari de Catalunya

SÈRIE 5

PAU. Curs 2003-2004

QUÍMICA

2n Batxillerata- les Reaccions de transferència dʼelectrons" Contesteu preguntes 1, 2, 3, i a la 4 i la 5 d’una de les dues opcions, A o B.

PAU 2004 - S5 1. Disposem de dissolució de nitrat de coure(II) 1 M i dissolució de sulfat d’estany(II) 1 M, com també de barretes de coure i estany i material divers de laboratori. a) Expliqueu com construiríeu una pila amb aquests components. Dibuixeu un esquema de la pila i anomeneu el material emprat. [1 punt] b) Indiqueu l’ànode i el càtode i les reaccions que hi tenen lloc. [0,5 punts] c) Indiqueu el sentit de circulació dels electrons i trobeu la força electromotriu de la pila. [0,5 punts]

Dades: E0 (Cu2+/Cu) = 0,34 V; E0 (Sn2+/Sn) = –0,14 V

2. L’acetilè (C2H2) s’obté fent reaccionar el carbur de calci (CaC2) amb aigua, segons la reacció: CaC2 (s) + 2 H2O (l) ! C2H2 (g) + Ca(OH)2 (s), en la qual es desprenen 270,7 kJ per mol de CaC2. [0,5 punts] a) Trobeu l’entalpia de formació de l’acetilè. b) Escriviu la reacció de combustió de l’acetilè i determineu la variació d’entalpia estàndard per a aquesta reacció. [1 punt] c) Calculeu la calor que es desprèn quan es crema l’acetilè obtingut a partir de 6,4 g de carbur de calci. [0,5 punts]

Dades: masses atòmiques: H = 1; C = 12; O = 16; Ca = 40

"H 0f /kJ · mol–1

Ca(OH)2

H2O (I)

CaC2 (s)

CO2 (g)

O2 (g)

–986

–286

–395,5

0,0

3. L’àcid fòrmic o metanoic té com a constant d’ionització Ka = 1,77 · 10–4 a 25 °C. [1 punt] a) Trobeu el pH d’una dissolució 0,02 M d’àcid fòrmic. b) Determineu el volum de dissolució d’hidròxid de sodi 0,015 M que serà necessari per neutralitzar 30 cm3 de la dissolució de l’àcid. [0,5 punts] c) Justifiqueu si en el punt d’equivalència de la valoració el pH serà menor, igual o més gran que 7. [0,5 punts]

1 Acadèmia CREA’T

«29»

Districte universita

Generalitat de Catalunya Consell Interuniversitari de Catalunya Coordinació i Organització de les PAU de Catalunya

b) En la valoració es consumeixen 2 cm3 menys de dissolució d’hidròxid de potassi del que caldria esperar. Trobeu la concentració veritable de l’àcid fòrmic. [0,5 punts] c) Expliqueu detalladament la manera de fer aquesta valoració al laboratori i anomeneu el material emprat. [1 punt] 2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2004 - S1 2. L’àcid sulfúric és un líquid oliós que no hauria d’estar en contacte amb la pell. Reacciona amb el coure metàl·lic i dóna sulfat de coure(II), diòxid de sofre i aigua. a) Escriviu la reacció que té lloc, ajustada pel mètode de l’ió-electró, en forma iònica i en forma molecular. [0,8 punts] 5 b) Calculeu el volum de diòxid de sofre, mesurat a 25 °C i 1,01 · 10 Pa, que s’obté a partir de 30 g de coure. [0,8 punts] c) Per quin motiu cal prendre precaucions especials quan es barreja àcid sulfúric amb aigua? [0,4 punts] Dades: masses atòmiques: Cu = 63,5 R = 0,082 atm · L · K–1 · mol–1 = 8,31 J · K–1 · mol–1

3. El fosgè (COCl2) és un gas asfixiant que va ser utilitzat a la Primera Guerra Mundial i que actualment es fa servir en la síntesi de colorants i polímers. A 573 K, la constant d’equilibri per a la descomposició del fosgè en CO i Cl2 és KP = 0,01 atm. [0,5 punts] a) Trobeu la constant d’equilibri Kc per a la reacció indicada. b) En un recipient de 100 L s’introdueix 1,0 mol de fosgè i s’escalfa a 573 K. Trobeu la composició final del recipient (pressions parcials o concentracions de cada espècie) un cop assolit l’equilibri. [1 punt] c) Indiqueu justificadament com influiria en la reacció la utilització d’un recipient més gran, a la mateixa temperatura i amb la mateixa quantitat inicial de fosgè. [0,5 punts]

Dades: R = 0,082 atm · L · K–1 · mol–1 = 8,31 J · K–1 · mol–1

Acadèmia CREA’T

«30»

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons" OPCIÓ B

PAU 2004 - S3

4. En fer bombollejar sulfur d’hidrogen gasós a través d’àcid nítric es forma sofre, diòxid de nitrogen i aigua. a) Ajusteu la reacció d’oxidació-reducció que té lloc i indiqueu quines són les espècies oxidant i reductora. [1 punt] 3 b) Calculeu la massa de sofre que s’obtindrà a partir de 15 cm d’àcid nítric concentrat (del 60% en massa i densitat 1,38 g · cm–3). [1 punt] Dades: masses atòmiques: H = 1; N = 14; O = 16; S = 32

5. En les quatre qüestions següents, trieu l’única resposta que considereu vàlida (no cal justificar-la). Cada resposta errònia descompta un 33% de la puntuació prevista per a cada pregunta. Per contra, les preguntes no contestades no tindran cap descompte. Escriviu les vostres respostes en el quadernet de respostes, indicant el número de la pregunta i, al costat, la lletra que precedeix la resposta que considereu correcta (a, b, c o d). [0,5 punts per qüestió encertada]

5.1. Una molècula diatòmica: a) sempre té caràcter polar. b) només és polar si els dos àtoms són diferents. c) només és polar si els dos àtoms són iguals. d) no pot ser polar, perquè no pot tenir estructura angular. 5.2. Una reacció endotèrmica: a) escalfarà el recipient en què tingui lloc. b) no pot ser espontània, perquè !G0 serà sempre positiu. c) implica !S0 > 0. d) s’afavorirà si incrementem la temperatura. 5.3. Indiqueu quins dels compostos següents són gasos a temperatura ambient i 1 atm de pressió: 1) HCl 2) CO2 3) I2 4) KCl 5) NH3 a) 2 i 5 b) 2, 3 i 5 c) 1, 2 i 5 d) 1, 2 i 4 5.4. La reacció d’esterificació:

" acetat d’etil + aigua àcid acètic + etanol # es fa usualment utilitzant HCl com a catalitzador, perquè, d’aquesta manera: a) l’equilibri es desplaça cap a la formació de productes. b) s’incrementa la velocitat de la reacció. c) es pot reduir la quantitat de reactius necessària per obtenir la mateixa quantitat de productes. Acadèmia CREA’T «31» més elevat. d) el producte que s’obté té un grau de puresa 3

Districte universit

Generalitat de Catalunya Consell Interuniversitari de Catalunya Coordinació i Organització de les PAU de Catalunya

c) Expliqueu quin procediment seguiríeu al laboratori per preparar les dissolucions anteriors a partir dels productes sòlids i per separar el precipitat format. [1 punt] Dades: masses atòmiques: N = 14; O = 16; K = 39; I = 127; Pb = 207 2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2003 - S3 2. L’ió permanganat reacciona en medi àcid amb l’ió Fe2+ per donar ions Mn2+ i Fe3+. a) Igualeu la reacció redox corresponent pel mètode de l’ió-electró i indiqueu quina espècie és l’oxidant i quina la reductora. [1 punt] b) Si la reacció es duu a terme amb dissolucions de permanganat de potassi i de sulfat de ferro(II) en presència d’àcid sulfúric, escriviu la reacció igualada en forma molecular. [0,5 punts] c) El permanganat de potassi és un exemple de substància comburent. Expliqueu què vol dir això i citeu algun altre exemple. [0,5 punts]

3. La fabricació industrial de l’àcid nítric requereix una oxidació catalítica prèvia de l’amoníac, d’acord amb la reacció: " 4 NO (g) + 6 H2O (g) 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) # a) Calculeu la variació d’entalpia estàndard de la reacció a 25 °C. [0,5 punts] b) Calculeu la variació d’entropia estàndard de la reacció a 25 °C. [0,5 punts] c) Determineu a partir de quina temperatura la reacció tindrà lloc espontàniament en el sentit indicat si totes les espècies estan en el seu estat estàndard. [0,5 punts] d) Justifiqueu cap a on es desplaçarà l’equilibri si augmenta la pressió total del sistema. [0,5 punts]

Dades: NH3 (g)

O2 (g)

NO (g)

H2O (g)

!H 0f / kJ · mol–1

–46,11

90,25

–241,82

S° / J · K–1 · mol–1

192,45

205,14

210,76

188,83

Acadèmia CREA’T

«32»

Dades: nombre atòmic del fòsfor: 15

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons" OPCIÓ B

PAU 2003 - S5 4. Per al muntatge d’una pila, tenim a la nostra disposició barretes de coure i de plata i dissolucions 1 M de nitrat de coure (II) i de nitrat de plata. a) Feu un esquema de la pila que podríem construir, indicant l’ànode, el càtode, les reaccions que tenen lloc a cada elèctrode, la reacció global i el sentit de circulació dels electrons. [1 punt] b) Determineu la força electromotriu estàndard de la pila. [0,5 punts] c) Calculeu la variació d’energia de Gibbs estàndard per a la reacció que es produeix. [0,5 punts]

Dades: E 0 (Ag+/Ag) = 0,80 V; E 0 (Cu2+/Cu) = 0,34 V; F = 96500 C · mol–1

5. Les constants del producte de solubilitat (Kps) del carbonat de plata i del iodat de plata són, respectivament, 8,2 · 10–12 i 3,1 · 10–8. a) Determineu la solubilitat (en g/L) de cadascun dels dos compostos en aigua. [1 punt]

b) Justifiqueu en quina de les dues dissolucions saturades hi ha més ions plata per litre. [1 punt]

Dades: masses atòmiques: C = 12; O = 16; Ag = 108; I = 127

Acadèmia CREA’T

«33»

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons" OPCIÓ A

PAU 2003 - S2

4. El sodi metàl·lic s’obté industrialment per electròlisi del clorur de sodi fos. a) Indiqueu en quin elèctrode (ànode o càtode) tindrà lloc la producció de sodi metàl·lic i escriviu la reacció corresponent. [0,5 punts] b) Si es fa circular un corrent de 80 A durant 30 minuts per un recipient que conté clorur de sodi fos, calculeu la càrrega que ha circulat i la massa de sodi que s’obté. [1 punt]

c) Es podria obtenir sodi metàl·lic electrolitzant una dissolució de clorur de sodi? Justifiqueu la resposta. [0,5 punts] Dades: masses atòmiques: Na = 23; Cl = 35,5 F = 96500 C · mol–1

5. A temperatura ambient, una dissolució saturada de clorur de plom(II) conté 1,004 g de la sal en 250 cm3 de dissolució. a) Trobeu el producte de solubilitat del clorur de plom(II). [1 punt] b) Determineu si es produirà precipitat en barrejar 10 cm3 de dissolució de clorur de sodi 0,1 M amb 30 cm3 de dissolució de nitrat de plom(II) 0,01 M. [1 punt] Dades: masses atòmiques: Cl = 35,5; Pb = 207,2

OPCIÓ B

4. El metanol se sintetitza industrialment per reacció entre el monòxid de carboni i l’hidrogen, reacció en què es desprenen 90 kJ · mol–1 en forma de calor. En un matràs de 5 L s’introdueix 1 mol de monòxid de carboni i 1 mol d’hidrogen, i l’equilibri s’assoleix a 225 °C quan el sistema conté 0,15 mol de metanol. a) Escriviu la reacció de síntesi del metanol. [0,5 punts] b) Trobeu la composició del sistema en equilibri (concentració molar de cada espècie). [0,5 punts] [0,5 punts]

c) Calculeu els valors de Kc i Kp a 225 °C. d) Indiqueu i justifiqueu dues possibles maneres d’incrementar el rendiment en metanol de la reacció. [0,5 punts] Dades: R = 0,082 atm · L · K–1 · mol–1 = 8,31 J · K–1 · mol–1

5. Dos àtoms d’hidrogen es troben en els estats excitats corresponents als nivells n = 2 i n = 4, respectivament. Si aquests àtoms tornen directament al seu estat fonamental: a) Justifiqueu si els àtoms emetran o absorbiran energia en forma de radiació. [0,5 punts] b) Raoneu per a quin dels dos àtoms la radiació electromagnètica implicada tindrà més energia i per a quin la longitud d’ona serà més gran. [0,5 punts] c) Definiu energia de ionització d’un àtom i discutiu com varia amb la seva grandària. Acadèmia CREA’T

«34»

[1 punt]

[0,5 punts]

c) Justifiqueu si el pH de la dissolució en el punt d’equivalència de la valoració serà més petit, igual o més gran que 7. [0,5 punts] 2n Batxillerat - Reaccions transferència dʼelectrons" Dades: Kb(NH3) =de1,8 · 10–5

PAU 2002 - S1 5. Al laboratori es fa el muntatge d’una pila amb una làmina de cobalt submergida en una solució 1 M de nitrat de cobalt (II) i un elèctrode estàndard de clor (en una solució 1 M de KCl). La força electromotriu estàndard d’aquesta pila a 25 °C és 1,64 V. a) Identifiqueu quin elèctrode és l’ànode i quin és el càtode i escriviu les reaccions que tenen lloc en aquests. [1 punt] b) Indiqueu i justifiqueu quin és el sentit del moviment dels electrons pel circuit. c) Trobeu el potencial estàndard de reducció del parell

Dades: E0 (Cl2/Cl–) = 1,36 V

Acadèmia CREA’T

«35»

Co2+/Co.

[0,5 punts] [0,5 punts]

d) Ordeneu també en ordre creixent de pH les dissolucions següents (totes de concentració 0,1M): NaCl, NH4Cl, KNO3, NaCH3COO [0,5 punts]

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons" OPCIÓ B

PAU 2002 - S2 4. Una cel·la electrolítica conté una dissolució de clorur de coure (II) a la qual s’han introduït dos elèctrodes de platí units externament a un generador de corrent continu. Es fa circular per la cel·la un corrent de 5 A durant 30 minuts i s’observa l’aparició d’un sòlid vermellós que es diposita sobre un dels elèctrodes, mentre que en l’altre es produeix un despreniment gasós. a) Raoneu en quin dels elèctrodes (ànode o càtode) té lloc cada fenomen i indiqueu les reaccions que es produeixen en cadascun. [1 punt] b) Calculeu la massa de sòlid que es diposita. [1 punt] Dades: masses atòmiques: H = 1; O = 16; Cl = 35,5; Cu = 63,5 1 F = 96500 C · mol–1 5. La constant d’equilibri Kc per a la reacció:

" SO3 (g) + NO SO2 (g) + NO2 (g) #

(g)

és igual a 3 a una temperatura determinada. a) Justifiqueu per què no està en equilibri, a la mateixa temperatura, una mescla formada per 0,4 mol de SO2, 0,4 mol de NO2, 0,8 mol de SO3 i 0,8 mol de NO (en un recipient [0,5 punts] d’1 L). b) Determineu la quantitat que hi haurà de cada espècie un cop s’hagi assolit l’equilibri. [1 punt]

c) Justifiqueu cap a on es desplaçarà l’equilibri si incrementem el volum del recipient a 2 L. [0,5 punts]

Acadèmia CREA’T

«36»

d) Justifiqueu si la reacció serà o no espontània en condicions estàndard.

[0,5 punts]

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons" OPCIÓ B

PAU 2002 - S3

4. La reacció redox que s’indica a continuació té lloc espontàniament: Zn

(s)

+ 2 AgNO3 (aq) ! 2 Ag

(s)

+ Zn(NO3)2

(aq)

a) Expliqueu com es pot construir una pila basada en la reacció anterior. [0,5 punts] b) Indiqueu les reaccions que tenen lloc en cadascun dels elèctrodes (ànode i càtode). [0,5 punts]

c) Calculeu la força electromotriu estàndard de la pila. [0,5 punts] d) Calculeu la massa de Zn que haurà reaccionat quan la pila hagi fet circular una càrrega de 19300 C. [0,5 punts] Dades: masses atòmiques: Zn = 65,4 1 F = 96500 C · mol–1 E0 (Zn2+/Zn) = –0,76 V; E0 (Ag+/Ag) = 0,80 V

5. Un àcid orgànic està format per carboni, hidrogen i oxigen. De la combustió de 10 g del compost s’obtenen 0,455 mol d’H2O i 0,455 mol de CO2. Sabem també que, en estat gasós, 1 g del compost ocupa 1 dm3 a 4,44 · 104 Pa i 473 K. a) Trobeu la massa molecular del compost. b) Determineu la fórmula molecular del compost. c) Indiqueu de quin compost es tracta i doneu-ne un isòmer. Dades: masses atòmiques: H = 1; C = 12; O = 16 –1 R = 0,082 atm · L · K · mol–1 = 8,31 J · K–1 · mol–1

Acadèmia CREA’T

«37»

[0,7 punts] [0,7 punts] [0,6 punts]

Districte universitari

b) Calculeu el percentatge d’hidròxid de sodi present en la sosa càustica. [0,5 punts] c) Descriviu el procediment de laboratori corresponent a aquesta valoració i indiqueu i anomeneu els estris necessaris. [1 punt] 2n Batxillerat de transferència dʼelectrons" Dades:- Reaccions masses atòmiques: H = 1; O = 16; Na = 23; S = 32

PAU 2002 - S3 2. El clor s’obté al laboratori per oxidació de l’àcid clorhídric amb MnO2, procés del qual s’obté també clorur de manganès (II) i aigua. [0,5 punts] a) Escriviu la reacció que té lloc (ajustada convenientment). b) Calculeu el volum de dissolució d’àcid clorhídric de densitat 1,15 g · cm–3 i 30% en massa que es necessita per obtenir 10 L de gas clor, mesurats a 30 °C i 1,02 · 105 Pa. [1 punt]

c) D’entre els pictogrames següents, trieu el que considereu més adient per als recipients que contenen àcid clorhídric. Justifiqueu la resposta: [0,5 punts]

Consell Interuniversitari de Catalunya Coordinació i Organització de les PAU de Catalunya

Dades: masses atòmiques: H = 1; Cl = 35,5 R = 0,082 atm · L · K–1 · mol–1 = 8,31 J · K–1 · mol–1

3. a) Indiqueu quin és el pH d’una dissolució 0,01 M d’àcid nítric. [0,5 punts] b) Afegim 0,82 g d’acetat de sodi a 1 L de la dissolució anterior. Raoneu si el pH serà més petit, igual o més gran que en el cas anterior. [0,5 punts] c) Per al cas b, calculeu la concentració d’ió acetat en la dissolució. [1 punt] Dades: masses atòmiques: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23 Ka (àcid acètic) = 1,8 · 10–5

Acadèmia CREA’T

«38»

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

OPCIÓ B

PAU 2001 - S4 4. El dicromat de potassi reacciona amb el sulfat de ferro(II) en una dissolució que conté àcid sulfúric, per donar les sals corresponents de ferro(III) i crom(III). a) Escriviu la reacció que té lloc i ajusteu-la pel mètode de l’ió-electró. [1 punt] b) Indiqueu quina és l’espècie oxidant i quina la reductora. [0,5 punts] c) Calculeu el volum de dissolució de dicromat de potassi 0,1 M necessari per reaccionar amb 150 mg de sulfat de ferro(II). [0,5 punts] Dades: masses atòmiques: O = 16, H = 1, S = 32, K = 39, Fe = 55,8, Cr = 52.

5. En la fermentació alcohòlica de la glucosa s’obté etanol i diòxid de carboni segons la reacció: C6H12O6

2 C2H5OH + 2 CO2

a) Calculeu l’increment d’entalpia d’aquesta reacció sabent que els increments d’entalpia per a les reaccions de combustió de la glucosa i de l’etanol són, respectivament, [1 punt] –2813 i –1371 kJ · mol–1. b) Es tracta d’una reacció exotèrmica o endotèrmica? [0,5 punts] c) Trobeu l’energia absorbida o despresa quan fermenten 800 g de glucosa. [0,5 punts] Dades: masses atòmiques: C = 12, O = 16, H = 1.

Acadèmia CREA’T

«39»

S 0 (òxid de plata) = 121.3 J · K–1mol–1, S 0 (O2 (g)) = 205,1 J · K–1mol–1.

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons" OPCIÓ B

PAU 2001 - S5 4. Contesteu les qüestions següents justificant les respostes: a) Si submergim un fil de ferro en una dissolució de nitrat de plata 1 M, es produirà alguna reacció? En cas afirmatiu, descriviu en què consisteix. [0,8 punts] b) Si submergim un fil de platí en una dissolució de sulfat de coure(II) 1 M, es produirà alguna reacció? En cas afirmatiu, descriviu en què consisteix. [0,8 punts] c) Calculeu la variació d’energia de Gibbs estàndard de les anteriors possibles reaccions. [0,4 punts] Dades: E0 (Fe2+/Fe) = –0,44 V, E0 (Ag+/Ag) = 0,799 V. E0 (Pt2+/Pt) = 1,19 V, E0 (Cu2+/Cu) = 0,34 V. F = 96500 C · mol–1.

5. En un recipient tancat d’1 litre de capacitat i a la temperatura de 400 °C s’han introduït 0,5 mol de iode, 0,2 mol d’hidrogen i 3 mol de iodur d’hidrogen, tots ells en estat gasós. El procés que té lloc és el següent, amb una constant d’equilibri Kc = 59 a la temperatura indicada: " 2 HI (g) I2 (g) + H2 (g) # a) Justifiqueu en quin sentit transcorrerà la reacció per tal d’assolir l’equilibri a 400 °C. [0,5 punts]

b) Calculeu les concentracions de les tres espècies a l’equilibri. [1 punt] c) Un cop assolit l’equilibri, raoneu en quin sentit es desplaçarà la reacció si s’incrementa la pressió total del sistema. [0,5 punts]

Acadèmia CREA’T

«40»

Districte universitari de Catalunya

Consell Interuniversitari de Catalunya Coordinació i Organització de les PAAU a Catalunya

SÈRIE 5

PAAU. LOGSE. Curs 2000-2001

QUÍMICA

2n Batxilleratles - Reaccions Contesteu preguntesde1,transferència 2 i 3, i les 4dʼelectrons" i 5 d’una de les dues opcions, A o B.

PAU 2001 - S5 1. Una mostra de cinabri, mineral compost principalment per sulfur de mercuri(II), es fa reaccionar amb àcid nítric i se n’obté nitrat de mercuri(II), monòxid de nitrogen, diòxid de sofre i aigua. a) Escriviu la reacció que té lloc, ajustada pel mètode de l’ió-electró. [1 punt] b) Indiqueu l’espècie que s’oxida, la que es redueix, quina actua d’oxidant i quina de reductor. [0,5 punts] c) Calculeu el volum d’àcid nítric de concentració 13 M necessari per dissoldre el sulfur de mercuri(II) contingut en 10 g de cinabri (amb un 80% en pes del sulfur de mercuri(II)). [0,5 punts] Dades: masses atòmiques: S = 32, N = 14, O = 16, H = 1, Hg = 200,6.

2. La solubilitat (s) del nitrat de potassi en aigua varia amb la temperatura segons s’indica a la taula següent: T (°C) s

10 20

20 32

30 48

40 65

50 85

60 108

70 132

on s representa el nombre de grams de nitrat de potassi que es dissolen en 100 g d’aigua. a) Feu una gràfica que representi la variació de la solubilitat enfront de la temperatura. [0,5 punts]

b) Calculeu aproximadament la solubilitat del nitrat de potassi a 35 °C. [0,5 punts] c) A 50 °C, una dissolució de nitrat de potassi al 30% en massa és saturada? [0,5 punts]

d) Quina quantitat de precipitat hi haurà a 50 °C en una dissolució preparada amb 200 g de nitrat de potassi i 200 g d’aigua? [0,5 punts]

3. Les picades d’alguns insectes injecten a la pell un verí que conté, entre altres coses, una certa quantitat d’àcid fòrmic (o metanoic), l’acció irritant del qual pot alleugerir-se aplicanthi productes farmacèutics que continguin dissolucions d’amoníac. a) Escriviu la reacció que té lloc entre l’àcid fòrmic i una solució d’amoníac. [0,5 punts] b) Valorem una mostra d’1 mL del verí amb una dissolució d’amoníac 0,2 M, de la qual es consumeixen 18,3 mL. Calculeu la concentració de l’àcid fòrmic en el verí. [0,5 punts]

c) Expliqueu en detall com faríeu la valoració al laboratori, indicant el material que caldria utilitzar. [1 punt] Dades: masses atòmiques: C = 12, O = 16, N = 14, H = 1.

Acadèmia CREA’T

«41»

Districte univ

Generalitat de Catalunya Consell Interuniversitari de Catalunya Coordinació i Organització de les PAAU a Catalunya

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2001 - S2 2. L’àcid nítric oxida el Cu a Cu2+ i es desprenen vapors nitrosos. a) Escriviu la reacció, ajustant-la pel mètode de l’ió-electró i suposant que l’únic gas que es desprèn és el monòxid de nitrogen. [1 punt] b) Indiqueu quina espècie química és l’oxidant i quina el reductor. [0,5 punts] c) Calculeu la quantitat d’àcid nítric 2 M necessari per dissoldre 5 g de coure. [0,5 punts]

Dades: masses atòmiques: N = 14, O = 16, H = 1, Cu = 63,5.

3. De manera aproximada, la benzina es pot considerar composta per una mescla equimolecular d’octà i nonà. a) Escriviu les reaccions de combustió dels esmentats hidrocarburs. [0,5 punts] b) Calculeu el volum d’aire en condicions normals que es necessita per cremar 484 g de benzina. [1 punt] c) Calculeu la calor alliberada en aquesta combustió si té lloc a pressió constant. [0,5 punts]

Dades: masses atòmiques: C = 12, O = 16, H = 1. Composició aire: 20% d’oxigen en volum. Entalpies de combustió: octà: – 5471 kJ · mol–1 ; nonà: – 6120 kJ · mol–1. R = 0,082 atm · L · K–1mol–1.

Acadèmia CREA’T

«42»

2n Batxillerat OPCIÓ A - Reaccions de transferència dʼelectrons"

PAU 2000 - S2 4. El procés Hall de fabricació d'alumini es realitza mitjançant l'electròlisi d'òxid d'alumini fos. a) Escriviu els processos que tenen lloc a l'ànode i al càtode. [1 punt] b) Calculeu el temps necessari per fabricar 9 g d'alumini si s'utilitza un corrent elèctric de 10 A i el rendiment de l’operació és del 80%. [1 punt] Dades: Massa atòmica de l'alumini = 27; 1F = 96.500 C.

5. A partir dels valors de potencials normals de reducció, E0, per als sistemes: Mg2+/Mg Ag+/Ag K+/K

–2,34 V +0,80 V –2,93 V

Zn2+/Zn Cd2+/Cd Cu2+/Cu

–0,76 V –0,40 V +0,34 V

a) Indiqueu quins metalls de la llista es dissoldran espontàniament en una dissolució aquosa de HCl 1M. [1 punt] b) Si introduïm una vareta de zinc en dissolucions aquoses 1M de nitrat de plata, nitrat de cadmi i nitrat de magnesi, justifiqueu en quins casos es formarà una capa de l'altre metall sobre la vareta de zinc. [1 punt]

OPCIÓ B

4. Es disposa de dues solucions de concentració 0,1 M, l’una de nitrat de plom (II) i l'altra de nitrat de plata, i hi afegim una solució d’àcid clorhídric. a) Quina concentració mínima d'àcid clorhídric caldrà per iniciar la precipitació de clorur de plom (II)? [1 punt] b) Si afegim àcid clorhídric a la dissolució de nitrat de plata fins a obtenir pH = 5, observarem precipitat de clorur de plata? Justifiqueu la resposta. [1 punt] Dades: Ks(clorur de plata) = 1,7 x 10–10; Ks(clorur de plom) = 1,8 x 10–5.

5. La configuració electrònica dels àtoms d'un determinat element químic acaba amb quatre electrons en els orbitals p del tercer nivell. a) Indiqueu raonadament el nombre d'electrons d'aquest àtom i el nombre atòmic de [0,5 punts] l'element. b) Indiqueu el grup i el període de la taula periòdica al qual pertany. [0,5 punts] c) Justifiqueu quina és la càrrega previsible del seu ió més estable. [0,5 punts] d) Compareu la seva energia d'ionització amb la de l'element situat al lloc 20 de la taula periòdica. [0,5 punts]

Acadèmia CREA’T

«43»

T Indiqueu-ne i expliqueu-ne el significat.

[0,5 punts]

2nDades: Batxillerat - Reaccions de transferència Masses atòmiques: S = 32; O dʼelectrons" = 16.

PAU 2000 - S6 5. Considereu l'equació redox: HCl + KMnO4 "# Cl2 + MnCl2 + KCl + H2O [1 punt] a) Igualeu-la i indiqueu l'oxidant i el reductor. b) Calculeu el volum de dissolució de KMnO4 de concentració 0,2 M necessari per obtenir [1 punt] 2,8 litres de gas clor mesurats en condicions normals.

Acadèmia CREA’T

«44»

Districte universitari de C

Consell Interuniversitari de Catalunya Coordinació del COU i de les PAAU

11,45 cm3 d’àcid clorhídric 0,5 M. a) Calculeu el % en massa d’hidròxid de sodi que conté la sosa comercial. [1 punt] b) Expliqueu com faríeu la valoració al laboratori, i anomeneu el material que utilitzaríeu. [1 punt]

Dades: Masses atòmiques: Na = 23; Odʼelectrons" = 16; H = 1. 2n Batxillerat - Reaccions de transferència

PAU 2000 - S6 2. Una peça metàl·lica de 0,36 m2 de superfície total es vol recobrir amb una capa de crom de 10–7 m de gruix. Se submergeix la peça en una cel·la electrolítica que conté una dissolució d’una sal de crom (III) per la qual circula un corrent elèctric d'una intensitat de 100 A. a) Escriviu el procés catòdic i indiqueu el nombre de mols d’electrons necessari per dipositar un mol d’àtoms de crom. [0,5 punts] b) Quina serà la massa de crom necessària per recobrir la peça? [0,5 punts] c) Calculeu el temps que trigarà a dipositar-se la capa metàl·lica. [1 punt] Dades: La massa atòmica del crom és 52 i la seva densitat és 7,19 g · cm–3. 1F = 96500 C.

3. La variació d'entalpia de reacció estàndard corresponent a la combustió del butà és de 2.600 kJ · mol–1. a) Formuleu l’equació termoquímica de la combustió del butà. [0,5 punts] 3 b) Calculeu la calor que es desprèn en la combustió d’1 m de butà mesurat en condicions estàndard i pressió constant. [0,5 punts] c) Quina serà la variació d’energia interna per mol de butà en condicions estàndard? [1 punt]

Dades: R = 8,31 J · mol–1 · K–1.

Acadèmia CREA’T

«45»

4. El procés Hall de fabricació d'alumini es realitza mitjançant l'electròlisi d'òxid d'alumini fos. a) Escriviu els processos que tenen lloc a l'ànode i al càtode. [1 punt] b) Calculeu el temps necessari per fabricar 9 g d'alumini si s'utilitza un corrent elèctric de 10 A i el rendiment de l’operació és del 80%. [1 punt] 2n Batxillerat - Reaccions dʼelectrons" Dades: Massa atòmica de detransferència l'alumini = 27; 1F = 96.500 C.

PAU 2000 - S2 5. A partir dels valors de potencials normals de reducció, E0, per als sistemes: Mg2+/Mg Ag+/Ag K+/K

–2,34 V +0,80 V –2,93 V

Zn2+/Zn Cd2+/Cd Cu2+/Cu

–0,76 V –0,40 V +0,34 V

OPCIÓ B

4. Es disposa de dues solucions de concentració 0,1 M, l’una de nitrat de plom (II) i l'altra de nitrat de plata, i hi afegim una solució d’àcid clorhídric. a) Quina concentració mínima d'àcid clorhídric caldrà per iniciar la precipitació de clorur de plom (II)? [1 punt] b) Si afegim àcid clorhídric a la dissolució de nitrat de plata fins a obtenir pH = 5, observarem precipitat de clorur de plata? Justifiqueu la resposta. [1 punt] –10 –5 Dades: Ks(clorur de plata) = 1,7 x 10 ; Ks(clorur de plom) = 1,8 x 10 .

Acadèmia CREA’T

«46»

a) Escriviu la reacció de dissociació del fluorur de calci en aigua. [0,5 punts] b) Calculeu la solubilitat d'aquesta sal en aigua en mols per litre. [0,5 punts] c) És possible la precipitació del fluorur de calci en aigua del subministrament urbà que contingui una concentració de Ca2+ de 2 x 10 –4 M? [1 punt] –11 2nDades: Batxillerat - Reaccions de transferència Ks(Fluorur . dʼelectrons" de calci) = 4 x 10

PAU 2000 - S3 5. Quan un tros de ferro s'introdueix en una solució de sulfat de coure (II), al cap de poc temps s’observa que el ferro agafa un color fosc. a) Justifiqueu aquest fet. [1 punt] b) Per què s’utilitzen més les canonades de coure que les de ferro per transportar aigua? [1 punt]

Dades:

(Fe2+/Fe)

Acadèmia CREA’T

= – 0,44 V;

(Cu2+/Cu)

= + 0,34 V.

«47»

T+

F+

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons" Indiqueu-ne i expliqueu-ne el significat.

[0,5 punts]

PAU 2000 - S3 2. Es disposa de làmines de coure, ferro, zinc i plata, sals d’aquests elements i material divers de laboratori. a) Quina seria la pila amb un potencial estàndard més alt que es podria muntar? [1 punt] b) Expliqueu com prepararíeu la pila corresponent al laboratori. Feu-ne un esquema i indiqueu el càtode, l'ànode i el sentit en què circulen els electrons pel circuit extern. [1 punt]

E0(Zn2+/Zn)

= –0,76 V;

E0(Cu2+/Cu)

= 0,34 V;

E0(Ag+/Ag)

= 0,80 V;

E0(Fe2+/Fe)

= –0,41 V

> 2NO 3. Per a l’equilibri N 2O4(g) <–— —– 2(g) a 25 °C, el valor de Kc és 0,04. a) Calculeu el valor de Kp a la mateixa temperatura. [0,5 punts] b) Com influencia la pressió a aquest equilibri? [0,5 punts] c) El tetraòxid de dinitrogen és una substància sense color, mentre que el diòxid té un color vermell molt peculiar. Si una barreja dels dos gasos tancada dintre d’un tub d’assaig s’introdueix en un bany d'aigua amb gel, la mescla esdevé incolora. Per contra, si el mateix tub s’introdueix en un bany a 90 °C, la mescla es torna vermella. Justifiqueu si l’equilibri indicat al començament és una reacció endotèrmica o exotèrmica. [1 punt] –1 –1 –1 –1 Dades: R = 8,314 J · K · mol = 0,082 atm · L · K · mol .

Acadèmia CREA’T

«48»

4. a) A 298 K la solubilitat en aigua del bromur de calci és 2,0 x 10 mol · dm . Calculeu el Kps del bromur de calci a la temperatura indicada. [1 punt] b) Justifiqueu qualitativament quin efecte cal esperar si a 1 litre de solució saturada de bromur de calci hi afegim 10 cm3 d'una solució de bromur de potassi de la mateixa 2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons" concentració. [1 punt]

PAU 2000 - S1 5. Es vol construir una pila basada en la reacció: Zn + 2 H + ! Zn2+ + H2 a) Dibuixeu l’esquema de la pila, indiqueu el càtode, l’ànode i el sentit del flux d’electrons pel circuit extern i calculeu la FEM estàndard de la pila. [1 punt] b) Calculeu la variació de massa de l’elèctrode de zinc quan hagin passat 0,02 mols d’electrons pel circuit. [1 punt] Dades: E0 (Zn2+/Zn) = –0,76 V. Massa atòmica del zinc = 65,5.

OPCIÓ B

4. En els següents parells de molècules una molècula és polar i l’altra és apolar. HI; I2 NH3; BF3 H2O; BeCl2 a) Quina serà la geometria de cadascuna? Justifiqueu la resposta. [1 punt] b) Indiqueu raonadament en cada cas quina és la polar i quina la que no ho és. [1 punt]

5. a) Justifiqueu raonadament si els següents processos representen un augment o una disminució d’entropia del sistema: Ca(s) + 1/2 O 2(g) ! CaO(s) CaCO3(s) ! CaO(s) + CO 2(g) N2(g) + 2 O 2(g) ! 2 NO2(g) H2O(s) ! H2O(l) [1 punt]

b) Quina serà la massa de NO2 que s'obtindrà en reaccionar 50 g de nitrogen amb 3 mols d'oxigen? [1 punt] Dades: Masses atòmiques: N = 14; O = 16.

Acadèmia CREA’T

«49»

5B. Ja sabem que la pressió ambiental disminueix amb l’alçada. Indiqueu raonadament si l’aigua bullirà a temperatura igual, superior o inferior a nivell del mar que al cim de 2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons" l’Everest. [1 punt]

PAU 1999 - S6 6B. Es construeix una pila, a 25° C, amb una vareta de coure submergida en una solució 1M en ions coure(II) i una vareta de cadmi submergida en una solució 1 M en ions cadmi(II). a) Indiqueu la reacció global que té lloc i calculeu la fem estàndard de la pila. [0,5 punts] b) Quin metall és més reductor, el coure o el cadmi? Justifiqueu la resposta. [0,5 punts] Dades: E0 (Cu2+/Cu) = 0,34 V; E0 (Cd2+/Cd) = – 0,40 V.

Acadèmia CREA’T

«50»

Districte universitari de Catalunya

Consell Interuniversitari de Catalunya Coordinació del COU i de les PAAU

SÈRIE 5

PAAU. LOGSE. Curs 1998-99

QUÍMICA

2nContesteu Batxillerat -les Reaccions de transferència preguntes 1, 2 i 3 i trieudʼelectrons" una de les dues opcions, A o B.

PAU 1999 - S5 1. Una pila consta d’una semicel·la amb un elèctrode de platí submergit en una solució 1 M de Fe2+ i 1 M de Fe3+. L'altra semicel·la consisteix en un elèctrode Sn2+/Sn en condicions estàndard. a) Escriviu les semireaccions que tenen lloc al càtode i a l’ànode, la reacció global, i calculeu la fem de la pila. [1 punt] b) Indiqueu el material i els productes que es necessiten, i expliqueu com prepararíeu aquesta pila al laboratori. [1 punt] 0 3+ 2+ 0 2+ Dades: E (Fe /Fe ) = +0,77 V; E (Sn /Sn) = – 0,14 V

2. A partir de les dades de la taula següent: Substància química 1,4 diclorobenzè 1,2 diclorobenzè 1,3 dicloroacetona àcid dicloroacètic

Punt de fusió (°C) 54 –17 39 9

Punt d'ebullició (°C) 173 180 173 194

a) Indiqueu raonadament en quin estat es trobarà cadascuna d'aquestes substàncies a –10° C, 0° C, 100° C i 190° C. [1 punt] b) Si preneu com a coordenades la temperatura i el temps d'escalfament de la mostra, dibuixeu una possible gràfica corresponent a l'escalfament del 1,4-diclorobenzè entre 0 i 200°C. Hi haurà alguna similitud amb la gràfica que s'obtindria per a la 1,3-dicloroacetona? Justifiqueu la resposta. [1 punt] 3. a) Calculeu el pH de la dissolució obtinguda en mesclar 250 ml d’una dissolució d’hidròxid de sodi 0,5 M amb 300 ml d’una dissolució d’àcid sulfúric 0,2 M. (Suposeu els volums additius) [1 punt] b) Indiqueu raonadament què faríeu per tal de neutralitzar la solució. [0,5 punts] c) Als envasos d'hidròxid de sodi s'observen les etiquetes de seguretat següents:

Indiqueu-ne el significat.

Acadèmia CREA’T

[0,5 punts]

«51»

Dades: R = 8,314 J · K–1 · mol–1

5B. Una dissolució conté acetat de sodi, clorur de sodi i aigua. Justifiqueu el caràcter àcid, 2n Batxillerat Reaccions transferència dʼelectrons" bàsic o- neutre de de la dissolució.

[1 punt]

PAU 1999 - S2 6B. Indiqueu raonadament si tindrà lloc la reacció: 2Ag + Pb2+

2Ag+ + Pb

Dades: E0 (Pb2+/Pb) = –0,13 V; E0 (Ag+/Ag) = +0,80 V

Acadèmia CREA’T

«52»

[1 punt]

Districte universi

s’assoleixi l’equilibri. b) Justifiqueu en quin sentit es desplaçarà l’equilibri quan: 1) deixem expandir el sistema fins a un volum doble. 2) hi afegim un catalitzador. –1 transferència 2nDades: Batxillerat Reaccions dʼelectrons" R =- 8,314 J · Kde · mol–1

[0,5 punts] [0,5 punts]

PAU 1999 - S1 2. Donada la reacció química següent: H2S + HNO3 ! S + NO + H2O a) Igualeu-la i indiqueu l'espècie oxidant i reductora. b) Calculeu la massa d'àcid nítric necessària per obtenir 50 g de sofre. Dades: masses atòmiques: S = 32; N = 14; O = 16, H = 1

Consell Interuniversitari de Catalunya Coordinació del COU i de les PAAU

[1 punt]

[1 punt] [1 punt]

3. L'àcid salicílic és un sòlid blanc insoluble en aigua freda, però soluble en aigua calenta. El carbó és insoluble en aigua. La sal comuna és soluble en aigua. a) Expliqueu, mitjançant un esquema, els passos que hauríeu de seguir al laboratori per separar una mescla d'àcid salicílic, carbó i sal comuna, i digueu tots els estris de laboratori que utilitzaríeu. [1 punt] b) Com podríeu provar que uns cristalls d'àcid salicílic obtinguts són purs? [0,5 punts] c) A l'envàs de l'àcid salicílic s'observen els pictogrames següents:

Indiqueu-ne el significat.

Acadèmia CREA’T

[0,5 punts]

«53»

Districte universi

s’assoleixi l’equilibri. b) Justifiqueu en quin sentit es desplaçarà l’equilibri quan: 1) deixem expandir el sistema fins a un volum doble. 2) hi afegim un catalitzador. –1transferència 2nDades: Batxillerat dʼelectrons" R =- Reaccions 8,314 J · Kde · mol–1

[0,5 punts] [0,5 punts]

Consell Interuniversitari de Catalunya Coordinació del COU i de les PAAU

[1 punt]

[1 punt] [1 punt]

Indiqueu-ne el significat.

Acadèmia CREA’T

[0,5 punts]

«54»

1) Quin serà el nombre de mols de cada espècie química quan s’assoleixi l’equilibri a 700° C? [1 punt] 2) Justifiqueu com afectarà la concentració de les espècies en l’equilibri: 2n Batxillerat Reaccions de de transferència dʼelectrons" a) un-augment la pressió del recipient. b) la introducció de iode en el sistema. [1 punt]

PAU 1998 - S2

c) Els ions permanganat reaccionen en medi àcid amb els ions ferro (II) i s’obtenen ions ferro (III), ions manganès (II) i aigua. Escriviu i igualeu la reacció i indiqueu l’espècie química oxidant i la reductora. [1 punt] d) Expliqueu què tenen en comú: 1) els isòtops d’un mateix element. 2) els elements d’un grup de la taula periòdica. 3) els elements d’un període de la taula periòdica. 4) els elements de transició.

Acadèmia CREA’T

«55»

[2 punts]

serà el signe de "H, "S i "G del procés.

[1 punt]

b) Quines de les molècules següents tenen moment dipolar: aigua, metà, clor i diòxid de carboni?de Indiqueu-ne geometria. Quines seran solubles en aigua? 2n Batxillerat - Reaccions transferènciala dʼelectrons" Justifiqueu les respostes. [2 punts]

PAU 1998 - S6

c) Donats els potencials de reducció estàndard següents: Fe2+/Fe = –0,44 V;

Zn2+/Zn = –0,76 V;

Cu2+/Cu = +0,34 V

1) Hi haurà alguna reacció si introduïm una vareta de zinc en una solució de sulfat de ferro (II)? Justifiqueu la resposta. [1 punt] 2) Indiqueu raonadament si les reaccions següents poden tenir lloc o no a temperatura ambient i en condicions estàndard: H2SO4 + Fe ! H2 + FeSO4 H2 + ZnSO4 ! H2SO4 + Zn Cu + H2SO4 ! CuSO4 + H2

[1 punt]

d) Quina és la fórmula empírica d’un òxid de manganès que conté un 63,19% de metall? [1 punt] Dades: masses atòmiques: Mn = 55; O = 16

Acadèmia CREA’T

«56»

Coordinació del COU i de les

2) Quin serà el valor de la constant Kc? Dades: masses atòmiques: C = 12; O = 16; H = 1 c)Batxillerat Quina massa de fluorur de calcidʼelectrons" es dissoldrà en un litre d’aigua? 2n - Reaccions de transferència

Dades: Kps (fluorur de calci) =

PAU 1998 - S6

10–11.

[1 punt]

Masses atòmiques: Ca = 40; F = 19

d) Donada la reacció química següent: H2S + K2Cr2O7 + HCl ! S + CrCl3 + KCl + H2O 1) Igualeu-la i indiqueu l’espècie oxidant i la reductora. [1 punt] 2) Indiqueu la massa d’àcid sulfhídric necessària per obtenir 1 kg de sofre. [1 punt]

Dades: masses atòmiques: S = 32; H = 1

Acadèmia CREA’T

«57»

Coordinació

1) Indiqueu el percentatge d’àcid que es troba dissociat en una solució 0,2 M d’àcid acètic. [1 punt] 2) Quin serà el pH de la solució anterior? [1 punt] 2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

c) Justifiqueu on serà més soluble el fluorur de magnesi: en aigua pura o en una solució de fluorur de sodi. [1 punt]

PAU 1998 - S3

d) El sulfur de zinc reacciona amb àcid nítric per donar sulfat de zinc, monòxid de nitrogen i aigua. Escriviu i igualeu la reacció química corresponent i indiqueu l’espècie química oxidant i la reductora. [1 punt]

Acadèmia CREA’T

«58»

Districte universitari de Catalunya

Consell Interuniversitari de Catalunya Coordinació del COU i de les PAAU

SÈRIE 3

PAAU. LOGSE

QUÍMICA

2n - Reaccions de transferència LaBatxillerat prova consta de tres preguntes.dʼelectrons" Contesteu les preguntes 1 i 2 i trieu una de les

dues opcions, A o B, de la pregunta 3.

PAU 1998 - S3

1. Construïm una pila amb els elèctrodes Ag+/Ag i Zn2+/Zn. a) Expliqueu com prepararíeu aquesta pila al laboratori, feu un esquema del muntatge i indiqueu el nom de les parts que el componen. [1 punt] b) Indiqueu-ne el càtode i l’ànode, on es produeix el procés d’oxidació i el de reducció, el sentit dels electrons en el circuit extern i la força electromotriu estàndard de la pila. Dades: E0 (Zn2+/Zn) = –0,763 V; E0 (Ag+/Ag) = +0,799 V [1 punt] 2. Dissolem en aigua 8,50 g de nitrat de sodi i 16,40 g de nitrat de calci. Diluïm la solució resultant fins a obtenir 2000 cm3 de solució. a) Quina és la concentració d’ions sodi i d’ions nitrat de la solució? [1 punt] 3 b) Quants ions sodi hi ha dissolts en 100 cm d’aquesta solució? [1 punt] Dades: masses atòmiques: Na = 23; N = 14; O = 16; Ca = 40; NA = 6,023 · 1023 OPCIÓ A

3. Responeu les qüestions següents: a) Quan s’escalfa clorur de nitrosil, NOCl, es descompon d’acord amb la reacció d’equilibri següent: –— > NO (g) + 1/2 Cl2 (g) NOCl (g) < !H < 0 —– S’introdueixen 2 mols de clorur de nitrosil dins d’un recipient d’un litre i s’escalfa fins a una temperatura constant de 735 K. Una vegada assolit l’estat d’equilibri, hom troba que s’ha dissociat el 33% del clorur de nitrosil inicial. 1) Quins seran els valors de les constants Kc i Kp de la reacció a 735 K? [1 punt]

2) Justifiqueu com evolucionarà l’equilibri quan s’augmenti la temperatura del sistema. I com evolucionarà quan en disminuïm la pressió? [1 punt] –1 –1 Dades: R = 8,31 J · K · mol b) La constant d’acidesa de l’àcid acètic és igual a 1,8 · 10–5. 1) Indiqueu el percentatge d’àcid que es troba dissociat en una solució 0,2 M d’àcid acètic. [1 punt] 2) Quin serà el pH de la solució anterior? [1 punt] c) Justifiqueu on serà més soluble el fluorur de magnesi: en aigua pura o en una solució de fluorur de sodi. [1 punt] d) El sulfur de zinc reacciona amb àcid nítric per donar sulfat de zinc, monòxid de nitrogen i aigua. Escriviu i igualeu la reacció química corresponent i indiqueu l’espècie química oxidant i la reductora. [1 punt]

Acadèmia CREA’T

«59»

2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons" OPCIÓ B

PAU 1997 - S4

Districte universitari de Catalunya

2. Una dissolució acidificada de nitrat de ferro (II) es valora amb dicromat de potassi. a) Escriviu les semireaccions d'oxidació i de reducció, i igualeu-les. b) Indiqueu l'oxidant i el reductor. Afecta el pH aquesta reacció? c) Com es faria al laboratori la valoració indicada? Indiqueu els estris i els procediments necessaris. [3 punts]

3. El diòxid de sofre és un dels gasos contaminants de l'atmosfera produïts per l'activitat humana i, en menor proporció, per les emissions dels volcans. A l'atmosfera pot combinar-se amb l'oxigen per formar triòxid de sofre. SO2 (g) + 1/2 O2 (g) = SO3 (g) a) Calculeu l'entalpia de la reacció a 298 K i 1,0 atm de pressió. b) Quanta energia s'intercanvia quan es formen 10,0 litres de triòxid de sofre a 298 K i 1,0 atm de pressió? c) El diòxid de sofre és un dels gasos que donen lloc a la pluja àcida. Expliqueu com es pot produir aquesta pluja i esmenteu algunes de les conseqüències que té sobre el medi.

Coordinació del COU i de les PAAU

Dades: Entalpia normal de formació (SO2): – 297 kJ · mol–1 Entalpia normal de formació (SO3): – 395 kJ · mol–1 Constant dels gasos: R: 0,082 atm · l · K–1 · mol–1

Acadèmia CREA’T

«60»

[3 punts]

Coordinació del COU i de les PAAU

a) Calculeu el pH de la dissolució formada en barrejar un mol d'àcid clorhídric i mig mol de clorur sòdic. El volum final és 1 litre. b) En cremar un combustible es produeix òxid de nitrogen, que és un iniciador primari - de contaminació de l'aire. Si reduïm la temperatura de combustió, 2n Batxillerat Reaccions de transferència dʼelectrons" disminueix la producció d'aquest contaminant. Quina característica de la reacció PAU - S3 pot1997 explicar aquest fet? c) Es barreja una solució de nitrat de coure (II) amb retalls de zinc metàl·lic. Escriviu la reacció igualada i indiqueu l'oxidant i el reductor. E0(Cu2+/Cu) = 0,34 V; E0(Zn2+/Zn) = – 0,76 V d) Dibuixeu l'esquema d'una pila en la qual tingui lloc la reacció anterior. [4 punts]

Per respondre els dos exercicis següents escolliu una de les dues opcions (A o B)

OPCIÓ A

2. L'aire es pot considerar, en forma simplificada, com una barreja de 21 mols d'oxigen per cada 78 mols de nitrogen i 1 mol d'argó. a) Calculeu la fracció molar de cadascun dels components de l'aire. b) Donada la composició de l'aire del problema anterior, calculeu la concentració molar i el percentatge en pes de cadascun dels constituents a una temperatura tal que la densitat de l'aire sigui d’1,29g/l. c) El següent component d'importància de l'aire és el CO2. Expliqueu la seva acció sobre el medi ambient. Dades: Masses atòmiques: N: 14; O: 16; Ar: 40 [3 punts]

3. Els nombres atòmics del H, del C, del N i del O són respectivament 1, 6, 7 i 8. a) Escriviu l'estructura de Lewis i justifiqueu la geometria de la molècula de NH3. b) Escriviu l'estructura de Lewis i justifiqueu la geometria de la molècula de CO2. c) Escriviu l'estructura de Lewis i justifiqueu la geometria de l’ió NO3–. [3 punts]

Acadèmia CREA’T

«61»

Coordinació del COU i de les PAAU

normalment com a banys per a les infeccions oculars. Perquè l'efecte no resulti contraproduent, el pH de les solucions mencionades ha de ser moderadament àcid i aproximar-se normalment a 5,0. Quina ha de ser la concentració d'àcid bòric en- Reaccions els banysdeoculars? 2n Batxillerat transferència dʼelectrons" b) Expliqueu com realitzaríeu al laboratori la valoració de la solució anterior d'àcid PAU 1997 - S1 els estris i els procediments necessaris. bòric. Indiqueu c) Es barreja una solució de nitrat de plata amb retalls de zinc metàl·lic. Escriviu la reacció igualada i indiqueu l'oxidant i el reductor. E0(Ag+/Ag) = 0,80V; E0(Zn2+/Zn) = – 0,76 V d) Dibuixeu l'esquema d'una pila en la qual tingui lloc la reacció anterior. [4 punts]

Per respondre els dos exercicis següents, escolliu una de les dues opcions (A o B).

OPCIÓ A

2. De les molècules següents: metà, amoníac i aigua, a) Dibuixeu les estructures de Lewis. b) Justifiqueu la seva geometria. c) Justifiqueu la seva polaritat. [3 punts]

3. A una solució que conté 0,1 mols de clorur sòdic, s'hi afegeixen 25 ml d'una solució de nitrat de plata 2M. Considerant que el volum final és d'un litre, es pregunta: a) La massa de clorur de plata que precipita. b) La concentració de tots els ions en solució. c) L'efecte d'afegir amoníac a la solució. Justifiqueu-ho. Dades: Masses atòmiques: Cl: 35,5; Ag: 108 Kps(clorur de plata) = 2,8 · 10–10 [3 punts]

Acadèmia CREA’T

«62»

Coordinació del COU i de les PAAU

a1) El nombre de molècules dels dos gasos. a2) La massa dels dos gasos. Dades: Masses atòmiques: H: 1; C: 12; O: 16 2n Batxillerat - Reaccions de transferència dʼelectrons"

b) Es barregen un mol d'acetat sòdic i mig mol d'àcid clorhídric. El volum final és 1

PAU 1997 - S2 totes les reaccions que tinguin lloc. litre. Plantegeu

c) Es barreja una solució àcida de permanganat de potassi amb sulfat de ferro (II). Escriviu la reacció igualada i indiqueu l'oxidant i el reductor. Eo(Fe3+/Fe2+): 0,77 V; Eo(MnO4– / Mn2+): 1,4 V d) Indiqueu els estris i els procediments necessaris per saber la concentració d'una solució de sulfat de ferro (II) valorada amb permanganat de potassi. [4 punts]

Per respondre els dos exercicis següents, escolliu una de les dues opcions (A o B). OPCIÓ A

2. Els àtoms d'un element químic M tenen 17 protons en el nucli, mentre que els d'un altre element Q en tenen 20. Indiqueu: a) El grup i el període de la taula periòdica als quals pertanyen aquests elements. b) La fórmula del compost sòlid format per una reacció entre aquests dos elements. c) El tipus d'enllaç del compost i les principals propietats físiques. [3 punts]

3. Quan s'introdueixen 2,085 g de pentaclorur de fòsfor en un recipient de 500 ml i s'escalfa a 250oC, un 53% de pentaclorur de fòsfor s'ha dissociat en arribar a l'equilibri: PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) a) Busqueu les concentracions dels gasos presents en l'equilibri. b) Calculeu la Kc. c) Què passaria si a la mescla en equilibri s’hi afegís 0,10 mols de Cl2? Dades: Masses atòmiques: P: 31,0; Cl: 35,5 [3 punts]

Acadèmia CREA’T

«63»