PAU Ciències generals 2025 · Juny · Sèrie 1 · Exercici 1

Part 1. Un univers de matèria i energia Exercici 1 [1,5 punts en total] L’aigua líquida es pot obtenir a partir d’hidrogen i oxigen en estat gasós, segons la reac- ció següent: H₂(g) + O₂(g) → H₂O(l) A primera vista, seria lògic pensar que aquesta reacció tan simple podria resoldre tots els problemes de sequera al món. No obstant això, l’hidrogen és un gas altament inflamable que, en presència d’oxigen i amb una petita espurna, desprèn una gran quantitat d’energia en forma d’explosió descontrolada. Per tant, es tracta d’una reacció perillosa que s’ha de dur a terme sota condicions de control i amb mesures de seguretat. 1.1. Igualeu la reacció de formació de l’aigua. [0,5 punts] 1.2. Les masses molars de l’hidrogen (H2) i de l’aigua (H2O) són, respectivament, de 2 g/mol i 18 g/mol. Quants grams d’aigua s’obtenen a partir d’1 g d’hidrogen? [0,5 punts] 1.3. Un dirigible o zepelí funciona gràcies a la sustentació aerostàtica, que s’aconsegueix omplint un gran volum amb un gas menys dens que l’aire de l’atmosfera. El dirigible LZ 129 Hindenburg era un zepelí de 245 m de longitud que utilitzava un gran volum d’hidrogen (H2) per a la sustentació i representava una proesa tècnica del règim nazi. Va incendiar-se en menys de 30 segons durant un accident el 6 de maig de 1937, quan arri- bava a Nova Jersey (Estats Units), després de travessar l’Atlàntic. Sabent que l’atmosfera es compon d’un 21 % d’oxigen (O2) i tenint en compte que aquest element és necessari perquè es produeixi una reacció de combustió, raoneu per què va succeir l’accident i què es podria haver fet per a evitar-lo. [0,5 punts] Responeu a DUES de les quatre qüestions següents. 2.1. Expliqueu les diferències principals entre un enllaç covalent i un enllaç iònic. Poseu un exemple de cada tipus. 2.2. Expliqueu el significat dels valors Z (nombre atòmic) i A (nombre màssic) que apareixen a la taula periòdica. 2.3. Escriviu la configuració electrònica del fòsfor neutre (Z = 15). 2.4. Expliqueu raonadament quin és el significat de entropia com a variable termodinàmica i quina diferència hi ha entre l’entropia d’una mateixa substància en estat gasós i en estat sòlid.

PART 1 EXERCICI 1 (1,5 punts) 1.1. En primer lloc, cal equilibrar els àtoms d’oxigen: en tenim 2 als reactius i 1 als productes, per la qual cosa cal afegir un coeficient estequiomètric 2 als productes. H₂ (g) + O₂ (g) → 2H₂O (l) Seguidament, en tenir 2 àtoms d’hidrogen als reactius i 4 als productes, cal afegir un coeficient estequiomètric 2 a l’hidrogen. Afegint-hi aquests coeficients, la reacció equilibrada és: 2H₂ (g) + O₂ (g) → 2H₂O (l) 1.2. 1 𝑔 𝐻2 · 1 𝑚𝑜𝑙 𝐻2 2 𝑔 𝐻2 · 2 𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑂 2 𝑚𝑜𝑙 𝐻2 · 18 𝑔 𝐻2𝑂 1 𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑂= 9 𝑔 𝐻2𝑂 1.3. La síntesi química de l’aigua 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l) és una reacció exotèrmica que desprèn una gran quantitat d’energia, tal com diu l’enunciat inicial. Si la quantitat de reactius és gran, es desprendrà una gran quantitat d’energia. En el cas del dirigible LZ 129 Hindenburg, considerant el gran volum d’hidrogen utilitzat i la presència d’oxigen a l’atmosfera, es va produir la reacció, provocant una gran explosió. Hauria estat preferible emprar un altre gas, com […]