Química, PAU 2024 de Catalunya: l’examen extraordinari resolt

Q: Les solucions són les oficials?

No: les escriu EducaIA, pas a pas, i cada apartat està contrastat amb la pauta oficial de correcció. En 3 dels 7 exercicis la nostra resposta no coincideix del tot amb la pauta (per un error de la pauta): ho expliquem al costat de la solució.

Q: On són l’examen oficial i la pauta?

Als enllaços de dalt de tot: el PDF de l’examen en català i en castellà i el de la pauta de correcció, al web de la Generalitat. El botó d’imprimir prepara l’examen amb espai per respondre i les solucions a part.

L’examen extraordinari de Química de la PAU de Catalunya del 2024, sencer: els set exercicis que es proposaven, tal com van sortir, cadascun amb la solució pas a pas d’EducaIA de cada apartat, contrastada amb la pauta oficial de correcció. Quan la nostra resposta no coincideix del tot amb la pauta, et diem per què.

Catalunya · 2n de Batxillerat
Convocatòria extraordinària · sèrie 3
7 exercicis proposats de 2,5 punts
Contrastat amb la pauta oficial

Examen en català (PDF)Examen en castellà (PDF)Pauta de correcció (PDF)Reutilitzat segons l’avís legal de la Generalitat

Què s’hi proposava, en punts

Els punts de cada apartat, sumats pel tema del temari que pregunta. En aquest examen es triaven els exercicis (ho diuen les instruccions de sota), així que la barra suma tots els que es proposaven: 17,5 punts.

Estructura atòmica i sistema periòdic 2,5
Enllaç químic i forces intermoleculars 2,5
Termoquímica i espontaneïtat 2,5
Cinètica química 2,5
Equilibri químic 2,5
Àcids i bases 2,5
Química orgànica 2,5

Instruccions de l’examen Responeu a QUATRE de les set qüestions següents. En el cas que respongueu a més qüestions, només es valoraran les quatre primeres. Cada qüestió val 2,5 punts.

Els exercicis de l’examen

2024Convocatòria extraordinària · Sèrie 3 · Exercici 1

2,5 puntsLa pauta té un errorTemes: Àcids i bases, Química orgànica

Enunciat oficial de l’exercici 1 de la PAU de Química de Catalunya de 2024 (convocatòria extraordinària), en castellà. El text és a la pàgina. — Enunciat oficial

Enunciat oficial de l’exercici 1 de la PAU de Química de Catalunya de 2024 (convocatòria extraordinària), en català. El text és a la pàgina. — Enunciat oficial

L’àcid làctic ( $\mathrm{CH_3-CH(OH)-COOH}$ ) o àcid 2-hidroxipropanoic és un sòlid de color blanc. Es tracta d’un àcid orgànic monopròtic que es troba a la llet i als productes làctics. La seva constant d’acidesa a $25\,{}^{\circ}\mathrm C$ és $K_a$ = $1{,}38\cdot10^{-4}$ .

a) Escriviu les reaccions de l’àcid làctic amb l’aigua i de l’ió lactat amb aigua. Indiqueu, per a cada reacció, segons la teoria de Bronsted i Lowry, quines espècies actuen d’àcid i base, i quins són els respectius àcids i bases conjugats. Raoneu si el pH d’una solució de lactat de sodi és àcid, bàsic o neutre, i com podríem distingir aquesta solució d’una solució d’àcid làctic mitjançant un paper indicador universal.

[1,25 punts]

b) Una solució aquosa d’àcid làctic té un pH = $2{,}8$ . Calculeu quina és la seva concentració i quants grams d’àcid làctic es necessitarien per a preparar en el laboratori $1{,}0\,\mathrm{L}$ de solució. Determineu quin és el material de vidre que és imprescindible utilitzar per a preparar una solució de concentració exactament coneguda. Justifiqueu la resposta. Dades: Masses atòmiques relatives: H = $1{,}0$ ; C = $12{,}0$ ; O = $16{,}0$ . Canvi de color d’un paper indicador universal en funció del pH

Color	Vermell	Groc	Verd	Blau	Blau molt fosc
Interval del pH	$0-3$	$4-5$	$6-7$	$8-10$	$11-14$

[1,25 punts]

Fes-lo en paper i compara pas a pas.

a)1,25 punts

Plantejament Aplicar Brønsted–Lowry: un àcid dona H⁺ i una base l’accepta. Siguin HL l’àcid làctic i L⁻ el lactat.

En la primera reacció l’àcid làctic dona H⁺ a l’aigua. Parells conjugats: HL/L⁻ i H₃O⁺/H₂O.
$\mathrm{CH_3CH(OH)COOH(aq)}$ ${}+\mathrm{H_2O(l)\rightleftharpoons CH_3CH(OH)COO^-(aq)}$ ${}+\mathrm{H_3O^+(aq)}$
En la segona, lactat és base i aigua àcid. Parells conjugats: HL/L⁻ i H₂O/OH⁻. Na⁺ és espectador.
$\mathrm{CH_3CH(OH)COO^-(aq)}$ ${}+\mathrm{H_2O(l)\rightleftharpoons CH_3CH(OH)COOH(aq)}$ ${}+\mathrm{OH^-(aq)}$
La hidròlisi genera OH⁻: lactat de sodi dona solució bàsica. Comparar el color de tires diferents amb l’escala: àcid vermell o groc segons pH, base blau o blau molt fosc si arriba als intervals 8–14. Sense conèixer la concentració no es pot predir el color exacte; el verd (pH 6–7) no indica una solució bàsica.

ResultatÀcid làctic: dona H⁺. Lactat: accepta H⁺, solució bàsica. El paper universal permet comparar-les mitjançant l’escala, amb les limitacions de la seva resolució.

La pauta oficial dona: Lactat de sodi: pH bàsic (hidròlisi del lactat); paper universal: àcid làctic vermell-groc (0-5), lactat verd-blau (6-10)

b)1,25 punts

Plantejament Deduir la concentració inicial a partir del pH i Ka sense aproximar c₀−x per c₀.

Negligint l’autoionització de l’aigua en aquesta solució àcida, [L⁻]=[H₃O⁺]=x.
$x=10^{-2{,}8}=0{,}0015849$ $K_a=\frac{x^2}{c_0-x}$
Aïllem c₀. La massa molar amb H=1, C=12 i O=16 és 90 g/mol.
$c_0$ ${}= x+\frac{x^2}{1{,}38\cdot10^{-4}}$ ${}= 0{,}019787\ \mathrm M$ $m=c_0\cdot1{,}0\cdot90=1{,}7808\ \mathrm g$
És imprescindible un matràs aforat d’1,0 L: fixa el volum final amb precisió. Pesar l’àcid, dissoldre en un vas, transferir quantitativament amb embut i rentats, completar amb aigua destil·lada fins a l’enrasament a la temperatura de calibratge, tapar i homogeneïtzar. També calen balança, espàtula, recipient de pesada, vas, flascó rentador i comptagotes. Un vas no substitueix el matràs aforat.

Resultat $c_0=0{,}0198\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$ ; $m=1{,}781\ \mathrm g$ . Imprescindible: matràs aforat d’1,0 L.

La pauta oficial dona: [H₃O⁺] = 1,585 × 10⁻³ mol/L; C₀ = 0,0198 mol/L; m = 1,782 g d’àcid làctic; matràs aforat d’1,0 L

Enunciat: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2024, convocatòria extraordinària. La imatge és l’examen oficial tal qual; el text el reprodueix amb les fórmules reescrites. Consultat el 22 d'octubre de 2026; el document no declara data d’última actualització.

Examen en català (PDF)Examen en castellà (PDF)Pauta de correcció (PDF)Reutilitzat segons l’avís legal de la Generalitat

2024Convocatòria extraordinària · Sèrie 3 · Exercici 2

2,5 puntsLa pauta té un errorTemes: Estructura atòmica i sistema periòdic

Enunciat oficial de l’exercici 2 de la PAU de Química de Catalunya de 2024 (convocatòria extraordinària), en castellà. El text és a la pàgina. — Enunciat oficial

Enunciat oficial de l’exercici 2 de la PAU de Química de Catalunya de 2024 (convocatòria extraordinària), en català. El text és a la pàgina. — Enunciat oficial

El nom de l’heli prové del grec helios, que significa ‘Sol’, ja que aquest element va ser detectat primer al Sol que a la Terra. L’any 1868 l’astrònom francès Jules Janssen va observar, durant un eclipsi solar, una línia espectral a $587{,}49\,\mathrm{nm}$ d’un element desconegut fins llavors a la Terra. A la taula següent es mostren les dades dels valors d’energia simplificats dels orbitals de l’àtom d’heli.

Orbital	Energia (eV)
3d	$23{,}20$
3p	$23{,}04$
3s	$22{,}81$
2p	$21{,}08$
2s	$20{,}20$
1s	$0$

a) Calculeu a quina transició electrònica des de l’orbital 3d correspon la línia espectral observada per Janssen. Quina freqüència hauria de tenir una radiació per a excitar un electró d’heli des de l’estat fonamental fins a l’orbital 3s?

[1,25 punts]

b) Quines són i com s’enuncien les bases fonamentals del model atòmic mecanicoquàntic actual? Expliqueu què és un orbital atòmic segons el model mecanicoquàntic. Digueu quins són els nombres quàntics dels electrons de valència d’un àtom d’heli i d’un àtom de neó. Dades: Nombres atòmics: $Z(\mathrm{He})=2$ ; $Z(\mathrm{Ne})=10$ . Velocitat de la llum en el buit: c = $3{,}0\cdot10^{8}\,\mathrm{m\,s^{-1}}$ . Constant de Planck: h = $6{,}63\cdot10^{-34}\,\mathrm{J\,s}$ . $1\,\mathrm{eV}$ = $1{,}6\cdot10^{-19}\,\mathrm{J}$ .

[1,25 punts]

Fes-lo en paper i compara pas a pas.

a)1,25 punts

Plantejament Convertir l’energia del fotó a eV i restar-la al nivell 3d; per a l’excitació aplicar E=hν.

La línia observada és emissió des de 3d. La seva energia positiva és la diferència entre nivells.
$E_\gamma$ ${}= \frac{6{,}63\cdot10^{-34}\cdot3{,}0\cdot10^8}{587{,}49\cdot10^{-9}}$ ${}= 3{,}3856\cdot10^{-19}\ \mathrm J$ ${}= 2{,}1160\ \mathrm{eV}$
El nivell inferior correspon a 2p, 21,08 eV segons la taula simplificada. La diferència residual reflecteix la precisió de constants i taula.
$E_f=23{,}20-2{,}1160=21{,}084\ \mathrm{eV}$ $3d\rightarrow2p$
Excitar des d’1s (0 eV) fins a 3s (22,81 eV) requereix absorció.
$\nu$ ${}= \frac{(22{,}81-0)\cdot1{,}6\cdot10^{-19}}{6{,}63\cdot10^{-34}}$ ${}= 5{,}5047\cdot10^{15}\ \mathrm{Hz}$

Resultat $E_\gamma$ ${}= 3{,}386\cdot10^{-19}\ \mathrm J$ ${}= 2{,}116\ \mathrm{eV}$ . Emissió $3d\rightarrow2p$ . Freqüència d’excitació $1s\rightarrow3s$ : $\nu=5{,}505\cdot10^{15}\ \mathrm{Hz}$ .

La pauta oficial dona: ν = 5,106 × 10¹⁴ Hz; E = 3,386 × 10⁻¹⁹ J = 2,116 eV; transició 3d → 2p; excitar 1s → 3s: ΔE = 22,81 eV, ν = 5,505 × 10¹⁵ Hz

b)1,25 punts

Plantejament Distingir orbital d’òrbita i enumerar tots els electrons de la capa externa, inclosos els 2s del neó.

De Broglie: la matèria té comportament ondulatori amb λ=h/p. Heisenberg: no es poden determinar simultàniament posició i moment amb precisió arbitrària. L’electró es descriu per una funció d’ona; el seu mòdul al quadrat dona densitat de probabilitat, no una trajectòria clàssica.
$\lambda=\frac hp$ $\Delta x\Delta p_x\ge\frac{\hbar}{2}$ $\rho=|\psi|^2$
Un orbital atòmic és una funció d’ona espacial d’un electró, identificada per n,l,mₗ. Els valors permesos són n≥1, 0≤l<n, −l≤mₗ≤l; l’espín té mₛ=±½. Pauli permet dos electrons d’espins oposats per orbital.
Heli 1s²: tots dos electrons són de valència, amb espins oposats.
$\mathrm{He}:\quad(1,0,0,+\tfrac12),\ (1,0,0,-\tfrac12)$
Neó 1s²2s²2p⁶: vuit electrons de valència a n=2. Els dos 2s no s’han d’ometre. Es donen les vuit quaternes en ordre (n,l,mₗ,mₛ).
$\begin{array}{ll}2s:&(2,0,0,+\tfrac12),\ (2,0,0,-\tfrac12)\\2p:&(2,1,-1,+\tfrac12),\ (2,1,-1,-\tfrac12),\\&(2,1,0,+\tfrac12),\ (2,1,0,-\tfrac12),\\&(2,1,1,+\tfrac12),\ (2,1,1,-\tfrac12)\end{array}$

ResultatHe: 2 electrons de valència. Ne: 8, dos 2s i sis 2p.

La pauta oficial dona: Heisenberg i De Broglie; orbital: funció d’ona; He: 2 e⁻ de valència (1s²); Ne: 6 e⁻ de valència (2p⁶)

Examen en català (PDF)Examen en castellà (PDF)Pauta de correcció (PDF)Reutilitzat segons l’avís legal de la Generalitat

2024Convocatòria extraordinària · Sèrie 3 · Exercici 3

2,5 puntsCoincideix amb la pautaTemes: Termoquímica i espontaneïtat

Enunciat oficial de l’exercici 3 de la PAU de Química de Catalunya de 2024 (convocatòria extraordinària), en castellà. El text és a la pàgina. — Enunciat oficial

Enunciat oficial de l’exercici 3 de la PAU de Química de Catalunya de 2024 (convocatòria extraordinària), en català. El text és a la pàgina. — Enunciat oficial

La calç viva és l’òxid de calci que s’obté de la calcinació de roques calcàries. La calç apagada és hidròxid de calci que es produeix per hidratació de l’òxid de calci en un procés exotèrmic. Ambdues substàncies tenen múltiples aplicacions en diversos àmbits, però sobretot s’utilitzen en la construcció per a obtenir morter i guix. $\mathrm{CaO}\mathrm{(s)}$ + $\mathrm{H_{2}O}\mathrm{(l)}$ $\rightarrow$ $\mathrm{Ca(OH)_2}\mathrm{(s)}$

a) Calculeu la calor que es desprèn en la reacció d’hidratació de la calç viva. Justifiqueu que la reacció és exotèrmica. Quina quantitat de calor s’alliberarà a pressió constant en el procés d’hidratació d’una tona ( $1\,000\,\mathrm{kg}$ ) de calç viva?

[1,25 punts]

b) El gràfic següent representa la variació amb la temperatura de l’energia de Gibbs d’una determinada reacció: Considerant que la variació d’entalpia i d’entropia de la reacció són constants en tot l’interval de temperatures del gràfic, i considerant la reacció en condicions estàndard, raoneu a quina temperatura la reacció es trobarà en condicions d’equilibri. Determineu el valor de la variació d’entalpia estàndard de la reacció, indiqueu si serà endotèrmica o exotèrmica i justifiqueu la resposta. Raoneu a partir de quina temperatura la reacció serà espontània. Dades: Masses atòmiques relatives: O = $16{,}0$ ; Ca = $40{,}0$ .

Substància	$\mathrm{CaO}\mathrm{(s)}$	$\mathrm{H_{2}O}\mathrm{(l)}$	$\mathrm{Ca(OH)_2}\mathrm{(s)}$
Entalpia estàndard de formació a $298\,\mathrm{K}$ $\Delta H_f^\circ$ ( $\mathrm{kJ\,mol^{-1}}$ )	$-634{,}9$	$-285{,}5$	$-985{,}6$

[1,25 punts]

Gràfic ΔG° (kJ/mol) enfront de T (K). Eix vertical des d’aproximadament −200 fins a 350, marques cada 50; horitzontal de 0 a 600, marques cada 50. Recta descendent amb ordenada a l’origen aproximadament 300 kJ/mol i tall amb ΔG°=0 prop de 350 K; s’hi dibuixen punts i una línia de tendència. A 400 i 500 K els valors són negatius. Lectura esquemàtica, sense taula de dades.

Fes-lo en paper i compara pas a pas.

a)1,25 punts

Plantejament Aplicar entalpies de formació i escalar pels mols de CaO.

Productes menys reactius per a un mol de reacció.
$\Delta H^\circ$ ${}= -985{,}6$ ${}-[-634{,}9+(-285{,}5)]$ ${}= -65{,}2\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}$
Amb Ca=40 i O=16, M(CaO)=56 g/mol. Una tona són un milió de grams.
$n=\frac{10^6}{56}\ \mathrm{mol}$ $q_p$ ${}= n\Delta H^\circ$ ${}= -1{,}1643\cdot10^{6}\ \mathrm{kJ}$
El signe negatiu correspon al sistema; la calor alliberada a l’entorn s’expressa com a magnitud positiva.

Resultat $\Delta H^\circ=-65{,}2\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}$ ; $q_p=-1{,}164\cdot10^6\ \mathrm{kJ}$ , s’alliberen $1{,}164\cdot10^6\ \mathrm{kJ}$ . Exotèrmica.

La pauta oficial dona: ΔH° = -65,2 kJ/mol (exotèrmica); q = -1,164 × 10⁶ kJ per tona de CaO

b)1,25 punts

Plantejament Llegir l’ordenada a l’origen i el tall del gràfic. Aquest apartat descriu una altra reacció, no necessàriament la hidratació de l’apartat a.

Amb ΔH° i ΔS° constants, la recta té ordenada ΔH° i pendent −ΔS°.
$\Delta G^\circ(T)=\Delta H^\circ-T\Delta S^\circ$
El tall amb l’eix horitzontal es llegeix aproximadament a 350 K: ΔG°=0 i K=1 al llindar estàndard. L’ordenada a l’origen es llegeix aproximadament +300 kJ/mol, per tant la reacció és endotèrmica.
Per damunt del tall la recta és negativa: procés directe favorable en condicions estàndard; per sota no. Els valors són gràfics, no mesures exactes ni una extrapolació física validada fins a 0 K.

Resultat $T_{\mathrm{eq}}\approx350\ \mathrm K$ ; $\Delta H^\circ\approx+300\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}$ , endotèrmica; espontània per a $T>350\ \mathrm K$ , amb llindar gràfic aproximat.

La pauta oficial dona: Teq = 350 K; ΔH° = 300 kJ/mol (endotèrmica); espontània per a T > 350 K

Examen en català (PDF)Examen en castellà (PDF)Pauta de correcció (PDF)Reutilitzat segons l’avís legal de la Generalitat

2024Convocatòria extraordinària · Sèrie 3 · Exercici 4

2,5 puntsCoincideix amb la pautaTemes: Equilibri químic, Termoquímica i espontaneïtat

Enunciat oficial de l’exercici 4 de la PAU de Química de Catalunya de 2024 (convocatòria extraordinària), en castellà. El text és a la pàgina. — Enunciat oficial

Enunciat oficial de l’exercici 4 de la PAU de Química de Catalunya de 2024 (convocatòria extraordinària), en català. El text és a la pàgina. — Enunciat oficial

El tetraòxid de dinitrogen ( $\mathrm{N_2O_4}$ ) és un oxidant molt tòxic i corrosiu. Es fa servir com a propeŀlent de coets i també és un poderós reactiu utilitzat en síntesis químiques. Forma part, juntament amb altres òxids de nitrogen, de la poŀlució de les grans ciutats a causa de la combustió en els motors d’explosió. El tetraòxid de dinitrogen es transforma en diòxid de nitrogen ( $\mathrm{NO_{2}}$ ) a $373\,\mathrm{K}$ segons la reacció següent: $\mathrm{N_2O_4}\mathrm{(g)}$ $\rightleftharpoons$ 2 $\mathrm{NO_{2}}\mathrm{(g)}$

a) Un matràs de $2{,}0\,\mathrm{L}$ a $373\,\mathrm{K}$ conté una mescla en equilibri formada per $0{,}20\,\mathrm{mol}$ de $\mathrm{N_2O_4}$ i $0{,}29\,\mathrm{mol}$ de $\mathrm{NO_{2}}$ . Calculeu la constant d’equilibri en concentracions ( $K_c$ ) i la constant d’equilibri en pressions ( $K_p$ ) a aquesta temperatura.

[1,25 punts]

b) El $\mathrm{N_2O_4}$ és un gas incolor i el $\mathrm{NO_{2}}$ és un gas marró i més tòxic. A l’estiu, en ciutats contaminades, i especialment si no hi ha vent, l’ambient té un color més marronós que a l’hivern. En aquests casos, quin compost de nitrogen és el que predomina a l’aire a l’estiu? Com afecta a l’equilibri un augment de la temperatura? Justifiqueu les respostes. Raoneu si la reacció de dissociació del $\mathrm{N_2O_4}$ és endotèrmica o exotèrmica i expliqueu si els canvis de pressió afecten l’equilibri i, en cas que l’afectin, expliqueu com. Considereu que la temperatura es manté constant. Dades: Constant universal dels gasos ideals: R = $0{,}082\,\mathrm{atm\,L\,K^{-1}\,mol^{-1}}$ .

[1,25 punts]

Fes-lo en paper i compara pas a pas.

a)1,25 punts

Plantejament Dividir els mols en equilibri entre el volum i aplicar Kp=Kc(RT)^Δn.

L’estequiometria és N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g); Δn=2−1=1.
$[\mathrm{N_2O_4}]=\frac{0{,}20}{2{,}0}=0{,}100\ \mathrm M$ $[\mathrm{NO_2}]=\frac{0{,}29}{2{,}0}=0{,}145\ \mathrm M$
El coeficient de NO₂ es converteix en exponent.
$K_c$ ${}= \frac{[\mathrm{NO_2}]^2}{[\mathrm{N_2O_4}]}$ ${}= \frac{0{,}145^2}{0{,}100}$ ${}= 0{,}21025$
Fem servir R de l’examen, en atm·L/(mol·K), i T ja és en kelvin. Les constants termodinàmiques són adimensionals amb estats de referència; es mantenen els valors numèrics convencionals PAU.
$K_p$ ${}= 0{,}21025(0{,}082\cdot373)^1$ ${}= 6{,}4307$

Resultat $K_c=0{,}21$ ; $K_p=6{,}43$ .

La pauta oficial dona: Kc = 0,210; Kp = 6,43

b)1,25 punts

Plantejament Relacionar el color amb el desplaçament i aplicar Le Châtelier.

El color marró s’atribueix al NO₂. En el model de l’enunciat, escalfar n’afavoreix la formació: l’equilibri es desplaça a la dreta. Això indica que la dissociació absorbeix calor, ΔH>0.
El sentit invers forma un mol gasós a partir de dos. Comprimir isotèrmicament afavoreix N₂O₄; expandir afavoreix NO₂. A temperatura constant no canvia K. L’afirmació es refereix a pressió canviada mitjançant el volum.
La coloració més intensa demostra més proporció de NO₂ en aquest model, no que hagi de superar el 50 % del total d’òxids ni que sigui el component majoritari de l’aire.

ResultatNO₂ produeix el color marró i augmenta en escalfar. Dissociació endotèrmica; pressió ↑ per compressió afavoreix N₂O₄, pressió ↓ per expansió afavoreix NO₂.

La pauta oficial dona: Més NO₂ a l’estiu; endotèrmica (Kc més gran a l’estiu); pressió alta afavoreix N₂O₄, pressió baixa afavoreix NO₂

Examen en català (PDF)Examen en castellà (PDF)Pauta de correcció (PDF)Reutilitzat segons l’avís legal de la Generalitat

2024Convocatòria extraordinària · Sèrie 3 · Exercici 5

2,5 puntsLa pauta té un errorTemes: Enllaç químic i forces intermoleculars

Enunciat oficial de l’exercici 5 de la PAU de Química de Catalunya de 2024 (convocatòria extraordinària), en castellà. El text és a la pàgina. — Enunciat oficial

Enunciat oficial de l’exercici 5 de la PAU de Química de Catalunya de 2024 (convocatòria extraordinària), en català. El text és a la pàgina. — Enunciat oficial

La taula periòdica ordena els elements químics per grups (columnes) i períodes (files). En estudiar les diferents propietats físiques veiem que els elements d’un mateix grup tenen propietats semblants. Conèixer aquestes propietats és essencial per a poder-ne avaluar el comportament químic.

a) Escriviu l’estructura de Lewis de les molècules d’aigua, diòxid de carboni i amoníac. Què ens explica la teoria de repulsió dels parells d’electrons de la capa de valència (RPECV)? Justifiqueu la geometria d’aquestes tres molècules segons aquesta teoria.

[1,25 punts]

b) Expliqueu la diferència entre una molècula polar i una d’apolar. Quines de les tres molècules de l’apartat anterior són polars? Justifiqueu la resposta i descriviu els factors que afecten la polaritat de cadascuna de les tres molècules. Raoneu la causa de les diferències en els punts d’ebullició dels hidrurs del grup de l’oxigen (grup 16). Dades: Nombres atòmics: $Z(\mathrm{H})=1$ ; $Z(\mathrm{C})=6$ ; $Z(\mathrm{N})=7$ ; $Z(\mathrm{O})=8$ . Electronegativitat segons l’escala de Pauling: H = $2{,}2$ ; C = $2{,}55$ ; N = $3{,}04$ ; O = $3{,}44$ ; S = $2{,}58$ ; Se = $2{,}55$ ; Te = $2{,}1$ .

Hidrurs del grup de l’oxigen	$\mathrm{H_{2}O}$	$\mathrm{H_2S}$	$\mathrm{H_2Se}$	$\mathrm{H_2Te}$
Punts d’ebullició ( ${}^{\circ}\mathrm C$ )	$100{,}0$	$-60{,}1$	$-42{,}0$	$-1{,}8$

[1,25 punts]

Fes-lo en paper i compara pas a pas.

a)1,25 punts

Plantejament Comptar electrons de valència i distribuir els dominis electrònics amb RPECV. A la figura, cada parella de punts és un parell solitari.

H₂O: 8 electrons de valència, dos enllaços O–H i dos parells solitaris a O. Quatre dominis, disposició electrònica tetraèdrica i geometria molecular angular (AX₂E₂).
CO₂: 16 electrons de valència, dos enllaços dobles i dos parells solitaris a cada O. El C té dos dominis (cada doble compta com un) i cap parell solitari: lineal AX₂.
NH₃: 8 electrons de valència, tres enllaços N–H i un parell solitari. Quatre dominis, disposició electrònica tetraèdrica i forma molecular de piràmide trigonal AX₃E. RPECV minimitza repulsions entre dominis; els parells solitaris repel·leixen més que els enllaçants.

ResultatH₂O angular, CO₂ lineal, NH₃ piràmide trigonal. Parells solitaris: O d’aigua 2, cada O de CO₂ 2, N d’amoníac 1.

La pauta oficial dona: H₂O: 8 e⁻, angular; CO₂: 16 e⁻, lineal; NH₃: 8 e⁻, piramidal trigonal

Estructures de Lewis. H₂O: dos enllaços O–H en angle i dos parells solitaris a l’O. CO₂: O=C=O en línia, amb dos parells solitaris a cada O. NH₃: tres enllaços N–H i un parell solitari al N.

b)1,25 punts

Plantejament Sumar vectorialment els dipols d’enllaç i comparar les forces intermoleculars.

Una molècula polar té moment dipolar permanent no nul; una apolar té moment total zero. Hi intervenen diferència d’electronegativitat i geometria, no només l’existència d’enllaços polars.
O i N atreuen més els electrons que H. En H₂O angular i NH₃ piramidal els dipols no es cancel·len. En CO₂ lineal els dos C=O són iguals i oposats: es cancel·len.
$\mu(\mathrm{H_2O})\ne0$ $\mu(\mathrm{NH_3})\ne0$ $\mu(\mathrm{CO_2})=0$
H₂O bull a una temperatura molt més alta per la xarxa d’enllaços d’hidrogen intermoleculars. H₂S, H₂Se i H₂Te no formen una xarxa comparable; en baixar pel grup augmenta la polaritzabilitat i la dispersió de London, per això puja la temperatura d’ebullició d’H₂S a H₂Te. No es trenquen els enllaços covalents interns en bullir.

ResultatH₂O i NH₃ polars; CO₂ apolar, μ=0. Aigua: enllaços d’hidrogen. Resta: dispersió creixent H₂S < H₂Se < H₂Te.

La pauta oficial dona: H₂O i NH₃: polars; CO₂: apolar; l’aigua té el punt d’ebullició més alt (enllaços d’hidrogen)

Examen en català (PDF)Examen en castellà (PDF)Pauta de correcció (PDF)Reutilitzat segons l’avís legal de la Generalitat

2024Convocatòria extraordinària · Sèrie 3 · Exercici 6

2,5 puntsCoincideix amb la pautaTemes: Cinètica química

Enunciat oficial de l’exercici 6 de la PAU de Química de Catalunya de 2024 (convocatòria extraordinària), en castellà. El text és a la pàgina. — Enunciat oficial

Enunciat oficial de l’exercici 6 de la PAU de Química de Catalunya de 2024 (convocatòria extraordinària), en català. El text és a la pàgina. — Enunciat oficial

Sovint trobem l’aigua oxigenada ( $\mathrm{H_2O_2}$ ), també anomenada peròxid d’hidrogen, a les farmacioles, ja que es fa servir com a desinfectant de les ferides. Si deixem una ampolla d’aigua oxigenada oberta, el peròxid d’hidrogen es descompon de manera espontània en aigua i oxigen mitjançant la reacció química següent: 2 $\mathrm{H_2O_2}\mathrm{(aq)}$ $\rightarrow$ 2 $\mathrm{H_{2}O}\mathrm{(l)}$ + $\mathrm{O_{2}}\mathrm{(g)}$ $\Delta H^\circ$ < 0 Podem investigar experimentalment la cinètica d’aquesta reacció mesurant la quantitat d’oxigen gasós que es produeix amb el pas del temps. En una primera sèrie de tres experiments al laboratori, es van obtenir les dades de la descomposició de $\mathrm{H_2O_2}$ que es mostren en la taula següent:

Experiment	Concentració inicial de $\mathrm{H_2O_2}$ ( $\mathrm{mol\,L^{-1}}$ )	Velocitat inicial ( $\mathrm{mmol\,L^{-1}\,s^{-1}}$ )*
$1$	$0{,}15$	$6{,}3\cdot10^{-3}$
$2$	$0{,}25$	$10{,}5\cdot10^{-3}$
$3$	$0{,}30$	$12{,}7\cdot10^{-3}$

* $1\,\mathrm{mol}$ equival a $10^3$ mmol.

a) Justifiqueu quin és l’ordre de reacció respecte al peròxid d’hidrogen i calculeu la constant de velocitat de la reacció. Quines unitats té la constant de velocitat? Justifiqueu la resposta i escriviu l’equació de velocitat per a aquesta reacció.

[1,25 punts]

b) Aquesta reacció s’accelera molt si fem servir iodur de potassi ( $\mathrm{KI}$ ). Expliqueu què és i quina funció té aquesta substància fent servir la teoria cinètica de coŀlisions. Raoneu si tindrà algun efecte la presència de $\mathrm{KI}$ en el valor de l’entalpia de la reacció. Què passa amb la velocitat de la reacció si augmentem la temperatura i mantenim constant el volum? I si augmentem el volum i mantenim constant la temperatura? Justifiqueu les respostes fent servir la teoria cinètica de coŀlisions.

[1,25 punts]

Fes-lo en paper i compara pas a pas.

a)1,25 punts

Plantejament Comparar velocitats inicials i convertir mmol a mol abans d’obtenir k.

Si v=k[H₂O₂]ⁿ, el quocient dels experiments 2 i 1 permet trobar n.
$n$ ${}= \frac{\ln(10{,}5/6{,}3)}{\ln(0{,}25/0{,}15)}$ ${}= 1$
La primera velocitat són 6,3·10⁻³ mmol/(L·s), és a dir 6,3·10⁻⁶ mol/(L·s).
$k_1$ ${}= \frac{6{,}3\cdot10^{-6}}{0{,}15}$ ${}= 4{,}2\cdot10^{-5}\ \mathrm{s^{-1}}$
El segon experiment dona el mateix k; el tercer dona 4,2333·10⁻⁵ s⁻¹, diferència compatible amb dades experimentals arrodonides. Les unitats surten de dividir mol/(L·s) per mol/L.
$[k]$ ${}= \frac{\mathrm{mol\,L^{-1}\,s^{-1}}}{\mathrm{mol\,L^{-1}}}$ ${}= \mathrm{s^{-1}}$ $v=k[\mathrm{H_2O_2}]$

ResultatPrimer ordre; $k\approx4{,}2\cdot10^{-5}\ \mathrm{s^{-1}}$ ; $v=k[\mathrm{H_2O_2}]$ en $\mathrm{mol\,L^{-1}\,s^{-1}}$ .

La pauta oficial dona: Ordre 1 respecte al H₂O₂; k = 4,2 × 10⁻⁵ s⁻¹; v = k [H₂O₂]

b)1,25 punts

Plantejament Separar l’efecte del catalitzador, la temperatura i la dilució.

KI aporta iodur, que participa en un mecanisme catalític alternatiu i es regenera. La barrera d’activació efectiva és menor: una fracció més gran de les col·lisions resulta eficaç. No canvia l’entalpia entre reactius i productes ni l’equilibri.
En augmentar T a volum fix augmenta l’energia cinètica, sobretot la fracció que supera la barrera; augmenten k i la velocitat. No es confon reacció exotèrmica amb reacció necessàriament lenta en escalfar.
Si augmenta el volum de solució per dilució mantenint els mols de reactiu i T, baixa [H₂O₂], disminueixen les trobades per unitat de volum i baixa v=k[H₂O₂]. La velocitat expressada per unitat de volum és la que apareix a la taula.

ResultatKI catalitza i no canvia ΔH. T ↑ augmenta la velocitat; dilució a T constant la disminueix per unitat de volum.

La pauta oficial dona: KI: catalitzador, disminueix Ea, no canvia ΔH; en augmentar T, augmenta v; en augmentar V, disminueix v

Examen en català (PDF)Examen en castellà (PDF)Pauta de correcció (PDF)Reutilitzat segons l’avís legal de la Generalitat

2024Convocatòria extraordinària · Sèrie 3 · Exercici 7

2,5 puntsCoincideix amb la pautaTemes: Química orgànica, Enllaç químic i forces intermoleculars

Enunciat oficial de l’exercici 7 de la PAU de Química de Catalunya de 2024 (convocatòria extraordinària), en castellà. El text és a la pàgina. — Enunciat oficial

Enunciat oficial de l’exercici 7 de la PAU de Química de Catalunya de 2024 (convocatòria extraordinària), en català. El text és a la pàgina. — Enunciat oficial

L’1-butanol o butan-1-ol és un compost orgànic amb la fórmula molecular $\mathrm{C_4H_{10}O}$ . A temperatura ambient, el butan-1-ol és un líquid parcialment soluble en aigua, però completament soluble en dissolvents orgànics. L’1-butanol es troba present en petites quantitats en moltes begudes produïdes per fermentació alcohòlica de sucres i carbohidrats. S’utilitza principalment com a dissolvent en la fabricació de vernissos i en la producció d’acetat de butil, una aroma artificial i un dissolvent àmpliament utilitzat.

a) Dibuixeu l’estructura de Lewis semidesenvolupada de tots els isòmers constitucionals de posició i de cadena de l’1-butanol i anomeneu-los. Quina relació d’isomeria tenen l’1-butanol i el dietilèter o etoxietà? Dibuixeu l’estructura de Lewis semidesenvolupada del dietilèter. Definiu el terme quiralitat molecular. Algun isòmer de l’1-butanol és quiral? Justifiqueu la resposta.

[1,25 punts]

b) Quan el ciclohexanol s’escalfa en presència d’un àcid inorgànic com l’àcid sulfúric, que actua de catalitzador, es deshidrata i s’obté el ciclohexè i aigua, segons la reacció següent: Es tracta d’una reacció d’equilibri amb la reacció d’hidratació de ciclohexè catalitzada per un àcid. Indiqueu a quin tipus de reaccions orgàniques pertanyen tant la reacció directa com la reacció inversa. Justifiqueu la resposta. Raoneu quin dels dos compostos, el ciclohexanol o el ciclohexè, serà més soluble en aigua. Dades: Electronegativitat segons l’escala de Pauling: H = $2{,}2$ ; C = $2{,}55$ ; O = $3{,}44$ .

[1,25 punts]

Reacció d’equilibri: ciclohexanol, anell de sis carbonis amb OH, a l’esquerra; ciclohexè, anell de sis amb un doble enllaç, més H₂O a la dreta. Dues fletxes oposades; H₂SO₄ escrit al damunt com a catalitzador.

Fes-lo en paper i compara pas a pas.

a)1,25 punts

Plantejament Conservar C₄H₁₀O, enumerar els alcohols i assenyalar l’únic carboni asimètric.

Referència: butan-1-ol. Els altres tres alcohols constitucionals són butan-2-ol (posició), 2-metilpropan-1-ol i 2-metilpropan-2-ol (cadena respecte a l’1-butanol). Es mostren tots quatre per evitar duplicacions.
$\begin{array}{ll}\text{butan-1-ol:}&\mathrm{CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-O-H}\\\text{butan-2-ol:}&\mathrm{CH_3-CH(O-H)-CH_2-CH_3}\\\text{2-metilpropan-1-ol:}&\mathrm{(CH_3)_2CH-CH_2-O-H}\\\text{2-metilpropan-2-ol:}&\mathrm{(CH_3)_3C-O-H}\end{array}$
L’èter dietílic té la mateixa fórmula molecular, però funció èter en lloc d’alcohol: isomeria constitucional de funció.
$\mathrm{CH_3-CH_2-O-CH_2-CH_3}$
Una molècula és quiral quan no és superposable amb la seva imatge especular. Només butan-2-ol té un carboni unit a quatre grups diferents: H, OH, CH₃ i CH₂CH₃. Dona dos enantiòmers; els altres tres alcohols no tenen centre estereogènic.
$\mathrm{CH_3}$ ${}-\mathrm{C^*(H)(OH)}$ ${}-\mathrm{CH_2CH_3}$

ResultatTres isòmers alcohòlics diferents de l’inicial: butan-2-ol, 2-metilpropan-1-ol i 2-metilpropan-2-ol. Èter dietílic: isòmer de funció. Només butan-2-ol és quiral.

La pauta oficial dona: Butan-2-ol, 2-metilpropan-1-ol i 2-metilpropan-2-ol; èter dietílic: isòmer de grup funcional; només el butan-2-ol és quiral

b)1,25 punts

Plantejament Identificar la pèrdua o addició d’aigua i comparar interaccions amb el dissolvent.

Directa: eliminació d’OH i d’un H veí com a aigua, amb formació de C=C; deshidratació de l’alcohol. Inversa: addició d’H i OH al doble enllaç, hidratació de l’alquè. L’àcid és catalitzador i no es consumeix netament.
$\mathrm{C_6H_{12}O}\ \mathrel{\mathop{\rightleftharpoons}^{\mathrm{H_2SO_4}}}\ \mathrm{C_6H_{10}+H_2O}$
El ciclohexanol té un grup OH polar capaç de donar i acceptar enllaços d’hidrogen amb aigua. El ciclohexè és fonamentalment apolar i no forma aquestes interaccions. L’anell hidrocarbonat limita la solubilitat de l’alcohol, però aquest continua sent més soluble que l’alquè.

ResultatDirecta: eliminació/deshidratació. Inversa: addició/hidratació. Més soluble en aigua: ciclohexanol.

La pauta oficial dona: Ciclohexanol → ciclohexè: eliminació; ciclohexè → ciclohexanol: addició; el ciclohexanol és més soluble en aigua

Examen en català (PDF)Examen en castellà (PDF)Pauta de correcció (PDF)Reutilitzat segons l’avís legal de la Generalitat

Els altres exàmens de Química, resolts

2026juny · sèrie 1 juny · sèrie 5 extraordinària
2025juny · sèrie 1 juny · sèrie 4 extraordinària
2024juny · sèrie 1 juny · sèrie 5extraordinària · Ets aquí
2023juny · sèrie 1 juny · sèrie 5 extraordinària
2022juny · sèrie 2 juny · sèrie 5 extraordinària

Practica cada tema

Cada tema d’aquest examen té la seva pàgina amb tots els exercicis de la PAU de Química de 2022 a 2026.

Estructura atòmica i sistema periòdic Enllaç químic i forces intermoleculars Termoquímica i espontaneïtat Cinètica química Equilibri químic Àcids i bases Química orgànica Tots els temes de Química

Preguntes freqüents

Com era l’examen extraordinari de Química del 2024?

Responeu a QUATRE de les set qüestions següents. En el cas que respongueu a més qüestions, només es valoraran les quatre primeres. Cada qüestió val 2,5 punts. Per temes, els punts dels exercicis proposats eren: estructura atòmica i sistema periòdic (2,5 punts), enllaç químic i forces intermoleculars (2,5 punts), termoquímica i espontaneïtat (2,5 punts), cinètica química (2,5 punts), equilibri químic (2,5 punts), àcids i bases (2,5 punts) i química orgànica (2,5 punts).

Les solucions són les oficials?

No: les escriu EducaIA, pas a pas, i cada apartat està contrastat amb la pauta oficial de correcció. En 3 dels 7 exercicis la nostra resposta no coincideix del tot amb la pauta (per un error de la pauta): ho expliquem al costat de la solució.

On són l’examen oficial i la pauta?

Als enllaços de dalt de tot: el PDF de l’examen en català i en castellà i el de la pauta de correcció, al web de la Generalitat. El botó d’imprimir prepara l’examen amb espai per respondre i les solucions a part.

Solucions escrites per EducaIA i contrastades una a una amb la pauta oficial de correcció.

Com fem i comprovem els exercicis

Tens la PAU de Química aquest curs?

Puja els teus apunts de Química i EducaIA et prepara el pla dia a dia fins a la PAU, amb resums, flashcards i tests dels teus propis temes.

Prepara la PAU de Química a EducaIA

Tots els exàmens de Catalunya Centre PAU de Catalunya Calculadora de nota PAU