Química, PAU 2023 de Cataluña: el examen de junio (serie 5) resuelto

El examen de junio (serie 5) de Química de la PAU de Cataluña de 2023, entero: los siete ejercicios que se proponían, tal como salieron, cada uno con la solución paso a paso de EducaIA de cada apartado, contrastada con la pauta oficial de corrección. Cuando nuestra respuesta no coincide del todo con la pauta, te decimos por qué.

Examen en catalán (PDF)Examen en castellano (PDF)Pauta de corrección (PDF)Reutilizado según el aviso legal de la Generalitat

Qué se proponía, en puntos

Los puntos de cada apartado, sumados por el tema del temario que pregunta. En este examen se elegían los ejercicios (lo dicen las instrucciones de abajo), así que la barra suma todos los que se proponían: 17,5 puntos.

Instrucciones del examen Responda a CUATRO de las siete cuestiones siguientes. En caso de que responda a más cuestiones, solo se valorarán las cuatro primeras. Cada cuestión vale 2,5 puntos.

Los ejercicios del examen

2023Convocatoria ordinaria · Serie 5 · Ejercicio 1

2,5 puntosCoincide con la pautaTemas: Estructura atómica y sistema periódico
Enunciado oficial

El diagrama de la figura adjunta representa la energía de algunos orbitales que pueden ser ocupados por el electrón más externo del átomo de sodio.

a) Defina el término orbital atómico según el modelo ondulatorio del átomo, y escriba la configuración electrónica del átomo de sodio en estado fundamental. Explique qué es la energía de ionización de un átomo y calcule su valor para el átomo de sodio, expresado en kJ mol−1\mathrm{kJ\,mol^{-1}}.

[1,25 puntos]

b) En el espectro de emisión del sodio se observa una línea intensa que corresponde a la transición electrónica 3p→3s3p\rightarrow3s. ¿De qué color es esa radiación?

Datos: Número atómico: Z(Na)=11Z(\mathrm{Na})=11. Número de Avogadro: NA=6,02×1023 mol−1N_A=6{,}02\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}. Constante de Planck: h=6,63×10−34 J sh=6{,}63\times10^{-34}\ \mathrm{J\,s}. Velocidad de la luz en el vacío: c=3,0×108 m s−1c=3{,}0\times10^{8}\ \mathrm{m\,s^{-1}}. 1 nm=10−9 m1\ \mathrm{nm}=10^{-9}\ \mathrm{m}. 1 eV=1,60×10−19 J1\ \mathrm{eV}=1{,}60\times10^{-19}\ \mathrm{J}. Espectro electromagnético visible:

Color de la radiaciónvioletaazulverdeamarillonaranjarojo
Longitud de onda (nm)380-450450-495495-570570-590590-620620-750

[1,25 puntos]

Diagrama de niveles de energía (eV/átomo) del electrón externo del sodio: 3s en −5,14; 3p en −3,04; 4s en −1,95; 4p en −1,39, y el nivel 0 arriba del todo.Diagrama de niveles de energía (eV/átomo) del electrón externo del sodio: 3s en −5,14; 3p en −3,04; 4s en −1,95; 4p en −1,39, y el nivel 0 arriba del todo.

Hazlo en papel y compara paso a paso.

a)1,25 puntos

Planteamiento En el diagrama, el electrón externo del sodio en el estado fundamental está en el orbital 3s3s, con una energía de −5,14 eV-5{,}14\ \mathrm{eV} por átomo, y el electrón arrancado tiene energía 0. La energía de ionización es la diferencia, que pasamos a kJ por mol.

  1. Un orbital atómico es una función de onda (definida por los números cuánticos nn, ll y mlm_l) que describe la región del espacio donde es muy probable encontrar un electrón con una energía determinada.

    ψn,l,ml\psi_{n,l,m_l}
  2. El sodio tiene 11 electrones. Configuración electrónica en estado fundamental:

    Na: 1s2 2s2 2p6 3s1\mathrm{Na}:\ 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1
  3. La energía de ionización es la energía mínima que hay que suministrar a un átomo en estado gaseoso y fundamental para arrancarle un electrón:

    Na(g)→Na+(g)+e−\mathrm{Na(g)\rightarrow Na^+(g)+e^-}
  4. En el diagrama, el electrón 3s3s pasa de −5,14 eV-5{,}14\ \mathrm{eV} a 00:

    EiE_i=0−(−5,14){}= 0-(-5{,}14)=5,14 eV por aˊtomo{}= 5{,}14\ \text{eV por átomo}
  5. Paso a kJ mol−1\mathrm{kJ\,mol^{-1}}:

    EiE_i=5,14 eV⋅1,60⋅10−19 J eV−1⋅6,02⋅1023 mol−1{}= 5{,}14\ \mathrm{eV}\cdot1{,}60\cdot10^{-19}\ \mathrm{J\,eV^{-1}}\cdot6{,}02\cdot10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}=4,95⋅105 J mol−1{}= 4{,}95\cdot10^{5}\ \mathrm{J\,mol^{-1}}=495 kJ mol−1{}= 495\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}

ResultadoUn orbital atómico es la función de onda que describe la región del espacio donde hay una probabilidad alta de encontrar un electrón de una energía determinada. Configuración del sodio: 1s2 2s2 2p6 3s11s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1. La energía de ionización es la energía necesaria para arrancar un electrón de un átomo gaseoso en estado fundamental; para el sodio vale Ei=5,14 eVE_i=5{,}14\ \mathrm{eV} por átomo, es decir, 495 kJ mol−1495\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}.

La pauta oficial da: Orbital: función de onda; 1s2 2s2 2p6 3s11s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1; Ei=5,14 eVE_i=5{,}14\ \mathrm{eV} por átomo; Ei=495,1 kJ mol−1E_i=495{,}1\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}

b)1,25 puntos

Planteamiento En la transición 3p→3s3p\rightarrow3s el electrón baja de nivel y emite un fotón con la energía de la diferencia. Con la ecuación de Planck encontramos su frecuencia y su longitud de onda, que comparamos con la tabla.

  1. Energía de la transición (leída en el diagrama; es negativa porque se desprende):

    ΔE\Delta E=E3s−E3p{}= E_{3s}-E_{3p}=−5,14−(−3,04){}= -5{,}14-(-3{,}04)=−2,10 eV{}= -2{,}10\ \mathrm{eV}
  2. Energía del fotón emitido, en julios:

    EE=2,10 eV⋅1,60⋅10−19 J eV−1{}= 2{,}10\ \mathrm{eV}\cdot1{,}60\cdot10^{-19}\ \mathrm{J\,eV^{-1}}=3,36⋅10−19 J{}= 3{,}36\cdot10^{-19}\ \mathrm{J}
  3. Frecuencia (ecuación de Planck):

    ν\nu=Eh=3,36⋅10−19 J6,63⋅10−34 J s{}= \frac{E}{h}=\frac{3{,}36\cdot10^{-19}\ \mathrm{J}}{6{,}63\cdot10^{-34}\ \mathrm{J\,s}}=5,07⋅1014 s−1{}= 5{,}07\cdot10^{14}\ \mathrm{s^{-1}}
  4. Longitud de onda:

    λ\lambda=cν=3,0⋅108 m s−15,07⋅1014 s−1{}= \frac{c}{\nu}=\frac{3{,}0\cdot10^{8}\ \mathrm{m\,s^{-1}}}{5{,}07\cdot10^{14}\ \mathrm{s^{-1}}}=5,92⋅10−7 m{}= 5{,}92\cdot10^{-7}\ \mathrm{m}=592 nm{}= 592\ \mathrm{nm}
  5. 592 nm592\ \mathrm{nm} está dentro del intervalo del naranja de la tabla. Queda justo al lado del límite con el amarillo (590 nm590\ \mathrm{nm}): la famosa línea amarilla del sodio real está en 589 nm589\ \mathrm{nm}, y aquí sale 592 nm592\ \mathrm{nm} porque las energías del diagrama están redondeadas. Con los datos del examen, la respuesta es naranja.

    590 nm<592 nm<620 nm590\ \mathrm{nm}<592\ \mathrm{nm}<620\ \mathrm{nm}

ResultadoEl fotón tiene E=3,36⋅10−19 JE=3{,}36\cdot10^{-19}\ \mathrm{J} y λ=592 nm\lambda=592\ \mathrm{nm}, dentro del intervalo 590590–620 nm620\ \mathrm{nm}: con los datos de la tabla, la radiación es de color naranja.

La pauta oficial da: ΔE=−2,1 eV\Delta E=-2{,}1\ \mathrm{eV}; 3,36⋅10−19 J3{,}36\cdot10^{-19}\ \mathrm{J}; ν=5,068⋅1014 s−1\nu=5{,}068\cdot10^{14}\ \mathrm{s^{-1}}; λ=592 nm\lambda=592\ \mathrm{nm}: naranja

Enunciado: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2023, convocatoria ordinaria. La imagen es el examen oficial tal cual; el texto lo reproduce con las fórmulas reescritas. Consultado el 22 de octubre de 2026; el documento no declara fecha de última actualización.

Examen en catalán (PDF)Examen en castellano (PDF)Pauta de corrección (PDF)Reutilizado según el aviso legal de la Generalitat

2023Convocatoria ordinaria · Serie 5 · Ejercicio 2

2,5 puntosCoincide con la pautaTemas: Reacciones redox y electroquímica
Enunciado oficial

Para montar una pila, en condiciones estándares y a 25 ∘C25\ \mathrm{^\circ C}, se dispone de una placa metálica de cobre y otra de aluminio, una botella que contiene una disolución 1,0 M1{,}0\ \mathrm{M} de sulfato de cobre(II) y otra botella que contiene una disolución 1,0 M1{,}0\ \mathrm{M} de cloruro de aluminio.

a) Justifique qué electrodo actuará de cátodo y cuál de ánodo en esta pila. Escriba las semirreacciones que tendrán lugar en cada electrodo, la reacción iónica global y la notación de la pila. Calcule su fuerza electromotriz estándar (FEM).

[1,25 puntos]

b) Explique cómo montaría esta pila en el laboratorio, indicando el material y las otras sustancias químicas que necesitaría. Realice un dibujo del montaje experimental.

Datos: Potenciales estándares de reducción a 25 ∘C25\ \mathrm{^\circ C}: E∘(Cu2+/Cu)=0,34 VE^\circ(\mathrm{Cu^{2+}/Cu})=0{,}34\ \mathrm{V}; E∘(Al3+/Al)=−1,68 VE^\circ(\mathrm{Al^{3+}/Al})=-1{,}68\ \mathrm{V}.

[1,25 puntos]

Hazlo en papel y compara paso a paso.

a)1,25 puntos

Planteamiento En una pila, la reacción espontánea es la que da una FEM positiva: se reduce (cátodo) el par con el potencial de reducción más alto y se oxida (ánodo) el que lo tiene más bajo. Hay que igualar los electrones de las dos semirreacciones antes de sumarlas.

  1. Fórmulas de las sales: sulfato de cobre(II) y cloruro de aluminio.

    CuSO4\mathrm{CuSO_4}AlCl3\mathrm{AlCl_3}
  2. El cobre tiene el potencial de reducción más alto: hará de cátodo. El aluminio, con el más bajo, hará de ánodo.

    E∘(Cu2+/Cu)E^\circ(\mathrm{Cu^{2+}/Cu})=0,34 V{}= 0{,}34\ \mathrm{V}>E∘(Al3+/Al){}> E^\circ(\mathrm{Al^{3+}/Al})=−1,68 V{}= -1{,}68\ \mathrm{V}
  3. Cátodo (reducción):

    Cu2+(ac)+2 e−→Cu(s)\mathrm{Cu^{2+}(ac)+2\,e^-\rightarrow Cu(s)}
  4. Ánodo (oxidación):

    Al(s)→Al3+(ac)+3 e−\mathrm{Al(s)\rightarrow Al^{3+}(ac)+3\,e^-}
  5. Multiplicamos la reducción por 3 y la oxidación por 2 (6 electrones en cada una) y sumamos:

    3 Cu2+(ac)\mathrm{3\,Cu^{2+}(ac)}+2 Al(s){}+\mathrm{2\,Al(s)}→3 Cu(s){}\rightarrow \mathrm{3\,Cu(s)}+2 Al3+(ac){}+\mathrm{2\,Al^{3+}(ac)}
  6. Notación de la pila (ánodo a la izquierda, cátodo a la derecha, puente salino en medio):

    Al(s) ∣ Al3+(ac, 1,0 M) ∥ Cu2+(ac, 1,0 M) ∣ Cu(s)\mathrm{Al(s)\,|\,Al^{3+}(ac,\ 1{,}0\ M)\,\|\,Cu^{2+}(ac,\ 1{,}0\ M)\,|\,Cu(s)}
  7. Fuerza electromotriz estándar:

    E∘E^\circ=Ecaˊtodo∘{}= E^\circ_{\text{cátodo}}−Eaˊnodo∘{}-E^\circ_{\text{ánodo}}=0,34−(−1,68){}= 0{,}34-(-1{,}68)=2,02 V{}= 2{,}02\ \mathrm{V}

ResultadoEl cobre es el cátodo y el aluminio, el ánodo, porque E∘(Cu2+/Cu)E^\circ(\mathrm{Cu^{2+}/Cu})>E∘(Al3+/Al){}> E^\circ(\mathrm{Al^{3+}/Al}). Cátodo: Cu2+(ac)+2 e−→Cu(s)\mathrm{Cu^{2+}(ac)+2\,e^-\rightarrow Cu(s)}; ánodo: Al(s)→Al3+(ac)+3 e−\mathrm{Al(s)\rightarrow Al^{3+}(ac)+3\,e^-}; global: 3 Cu2+(ac)\mathrm{3\,Cu^{2+}(ac)}+2 Al(s){}+\mathrm{2\,Al(s)}→3 Cu(s){}\rightarrow \mathrm{3\,Cu(s)}+2 Al3+(ac){}+\mathrm{2\,Al^{3+}(ac)}. Notación: Al(s) ∣ Al3+(ac, 1,0 M) ∥ Cu2+(ac, 1,0 M) ∣ Cu(s)\mathrm{Al(s)\,|\,Al^{3+}(ac,\ 1{,}0\ M)\,\|\,Cu^{2+}(ac,\ 1{,}0\ M)\,|\,Cu(s)}. FEM estándar: E∘=2,02 VE^\circ=2{,}02\ \mathrm{V}.

La pauta oficial da: CuSO4\mathrm{CuSO_4}, AlCl3\mathrm{AlCl_3}; cátodo Cu, ánodo Al; 3 Cu2++2 Al→3 Cu+2 Al3+\mathrm{3\,Cu^{2+}+2\,Al\rightarrow 3\,Cu+2\,Al^{3+}}; Al∣Al3+∣∣Cu2+∣Cu\mathrm{Al|Al^{3+}||Cu^{2+}|Cu}; E∘=2,02 VE^\circ=2{,}02\ \mathrm{V}

b)1,25 puntos

Planteamiento Una pila de este tipo necesita dos semiceldas separadas, unidas por fuera por un hilo conductor y por dentro por un puente salino que cierra el circuito sin mezclar las disoluciones.

  1. Material: dos vasos de precipitados, las dos placas metálicas (electrodos), un hilo conductor con pinzas, un voltímetro (opcional, para medir la FEM) y un tubo en U para el puente salino.

    Al ∣ vaso 1\text{Al}\ |\ \text{vaso 1}Cu ∣ vaso 2\text{Cu}\ |\ \text{vaso 2}
  2. En un vaso ponemos la disolución 1,0 M1{,}0\ \mathrm{M} de sulfato de cobre(II) y sumergimos parcialmente la placa de cobre; en el otro, la disolución 1,0 M1{,}0\ \mathrm{M} de cloruro de aluminio con la placa de aluminio.

    Cu en CuSO4(ac)\mathrm{Cu}\ \text{en}\ \mathrm{CuSO_4(ac)}Al en AlCl3(ac)\mathrm{Al}\ \text{en}\ \mathrm{AlCl_3(ac)}
  3. Unimos las dos placas con el hilo (y el voltímetro). Llenamos el tubo en U con la disolución de un electrolito que no reaccione con los otros iones, por ejemplo KCl\mathrm{KCl} o KNO3\mathrm{KNO_3}, y lo colocamos con un extremo en cada vaso: es el puente salino.

    puente salino: KNO3(ac)\text{puente salino: }\mathrm{KNO_3(ac)}
  4. El dibujo tiene que mostrar los dos vasos con las placas, el hilo exterior con el voltímetro, el puente salino, el sentido de los electrones (del aluminio hacia el cobre, por fuera) y cuál es el ánodo (−-, aluminio) y cuál el cátodo (++, cobre).

    e−: Al (−) ⟶ Cu (+)e^-:\ \mathrm{Al}\ (-)\ \longrightarrow\ \mathrm{Cu}\ (+)

ResultadoSe montan dos semiceldas: una placa de cobre en un vaso con CuSO4\mathrm{CuSO_4} 1,0 M1{,}0\ \mathrm{M} y una placa de aluminio en otro vaso con AlCl3\mathrm{AlCl_3} 1,0 M1{,}0\ \mathrm{M}. Las placas se unen con un hilo conductor (con un voltímetro, si se quiere medir la FEM) y las dos disoluciones, con un puente salino (tubo en U con KCl\mathrm{KCl} o KNO3\mathrm{KNO_3} en disolución). Los electrones circulan por fuera del aluminio (ánodo, −-) al cobre (cátodo, ++).

La pauta oficial da: Dos vasos con las disoluciones y las placas, hilo conductor (voltímetro) y puente salino; dibujo del montaje

Montaje de la pila: a la izquierda, una placa de aluminio, el polo negativo, en un vaso con AlCl₃ 1,0 M; a la derecha, una placa de cobre, el polo positivo, en un vaso con CuSO₄ 1,0 M. Un hilo con un voltímetro une las placas y los electrones van por él del aluminio al cobre. Un puente salino de KNO₃ une los dos vasos: los iones nitrato van hacia el vaso del aluminio y los iones potasio hacia el del cobre.

Enunciado: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2023, convocatoria ordinaria. La imagen es el examen oficial tal cual; el texto lo reproduce con las fórmulas reescritas. Consultado el 22 de octubre de 2026; el documento no declara fecha de última actualización.

Examen en catalán (PDF)Examen en castellano (PDF)Pauta de corrección (PDF)Reutilizado según el aviso legal de la Generalitat

2023Convocatoria ordinaria · Serie 5 · Ejercicio 3

2,5 puntosCoincide con la pautaTemas: Termoquímica y espontaneidad
Enunciado oficial

En las bodegas donde se elabora vino, y durante el tiempo que dura el proceso de fermentación del mosto, se oye un constante susurro que rompe el silencio, lo que en el mundo de la enología se conoce con la expresión «el vino hierve». El azúcar (glucosa) se convierte en etanol y, simultáneamente, se produce dióxido de carbono gaseoso:

C6H12O6glucosa\underset{\text{glucosa}}{\mathrm{C_6H_{12}O_6}}→2 CH3CH2OHetanol{}\rightarrow 2\,\underset{\text{etanol}}{\mathrm{CH_3CH_2OH}}+2 CO2{}+2\,\mathrm{CO_2}

a) Sabemos que las entalpías estándares de combustión de la glucosa y del etanol son, respectivamente, −2 816,8 kJ mol−1-2\,816{,}8\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}} y −1 366,9 kJ mol−1-1\,366{,}9\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}. Calcule el calor que se desprende, a presión constante, cuando se forma un mol de etanol por fermentación de la glucosa.

Nota: Las entalpías estándares de combustión están expresadas por mol de sustancia que se quema.

[1,25 puntos]

b) En las tablas termodinámicas se puede encontrar la entalpía estándar de formación de un compuesto. Escriba la reacción química correspondiente a la entalpía estándar de formación del etanol gaseoso, y estime su valor a partir de los siguientes datos de energía de enlace:

EnlaceC—CC—OC—HH—HO—HO=O\mathrm{O{=}O}
*Energía de enlace (kJ mol−1\mathrm{kJ\,mol^{-1}})*347347360360414414436436464464498498

[1,25 puntos]

Hazlo en papel y compara paso a paso.

a)1,25 puntos

Planteamiento Combinamos las dos combustiones (ley de Hess) para que al sumarlas salga la fermentación: la combustión de la glucosa tal cual y la del etanol invertida y multiplicada por 2. A presión constante, el calor es igual a ΔH\Delta H.

  1. Combustión de la glucosa:

    C6H12O6+6 O2\mathrm{C_6H_{12}O_6+6\,O_2}→6 CO2+6 H2O{}\rightarrow \mathrm{6\,CO_2+6\,H_2O}ΔH1∘=−2 816,8 kJ\Delta H^\circ_1=-2\,816{,}8\ \mathrm{kJ}
  2. Combustión del etanol, invertida y multiplicada por 2:

    4 CO2+6 H2O\mathrm{4\,CO_2+6\,H_2O}→2 CH3CH2OH+6 O2{}\rightarrow \mathrm{2\,CH_3CH_2OH+6\,O_2}ΔH2∘\Delta H^\circ_2=−2⋅(−1 366,9){}= -2\cdot(-1\,366{,}9)=+2 733,8 kJ{}= +2\,733{,}8\ \mathrm{kJ}
  3. Al sumarlas se eliminan el oxígeno, el agua y 4 mol de CO2\mathrm{CO_2}, y queda la fermentación:

    C6H12O6\mathrm{C_6H_{12}O_6}→2 CH3CH2OH{}\rightarrow \mathrm{2\,CH_3CH_2OH}+2 CO2{}+\mathrm{2\,CO_2}ΔH∘\Delta H^\circ=−2 816,8+2 733,8{}= -2\,816{,}8+2\,733{,}8=−83,0 kJ{}= -83{,}0\ \mathrm{kJ}
  4. Este valor corresponde a 2 mol de etanol. A presión constante qp=ΔHq_p=\Delta H, y por mol de etanol:

    qpq_p=−83,0 kJ2 mol{}= \frac{-83{,}0\ \mathrm{kJ}}{2\ \mathrm{mol}}=−41,5 kJ mol−1{}= -41{,}5\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}

ResultadoLa fermentación tiene ΔH∘=−83,0 kJ\Delta H^\circ=-83{,}0\ \mathrm{kJ} por cada 2 mol de etanol. Cuando se forma un mol de etanol se desprenden 41,5 kJ41{,}5\ \mathrm{kJ} de calor a presión constante (qp=−41,5 kJq_p=-41{,}5\ \mathrm{kJ}).

La pauta oficial da: ΔH∘=−83,0 kJ\Delta H^\circ=-83{,}0\ \mathrm{kJ} (para 2 mol de etanol); 41,5 kJ41{,}5\ \mathrm{kJ} por mol de etanol

b)1,25 puntos

Planteamiento La reacción de formación parte de los elementos en estado estándar y forma un solo mol del compuesto. Para estimar ΔH\Delta H con energías de enlace: ΔH\Delta H≈∑E(enlaces rotos){}\approx \sum E(\text{enlaces rotos})−∑E(enlaces formados){}-\sum E(\text{enlaces formados}). El etanol, CH3CH2OH\mathrm{CH_3CH_2OH}, tiene un enlace C—C, cinco C—H, un C—O y un O—H.

  1. Reacción de formación del etanol gaseoso:

    2 C(s)+3 H2(g)\mathrm{2\,C(s)+3\,H_2(g)}+12 O2(g){}+\mathrm{\tfrac{1}{2}\,O_2(g)}→CH3CH2OH(g){}\rightarrow \mathrm{CH_3CH_2OH(g)}
  2. Enlaces rotos en los reactivos: 3 H—H y medio O=O\mathrm{O{=}O}.

    3⋅436+12⋅498=1 557 kJ3\cdot436+\tfrac{1}{2}\cdot498=1\,557\ \mathrm{kJ}
  3. Enlaces formados en el producto: 1 C—C, 5 C—H, 1 C—O y 1 O—H.

    347+5⋅414+360347+5\cdot414+360+464{}+464=3 241 kJ{}= 3\,241\ \mathrm{kJ}
  4. Estimación de la entalpía de formación:

    ΔHf∘\Delta H^\circ_f≈1 557−3 241{}\approx 1\,557-3\,241=−1 684 kJ mol−1{}= -1\,684\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}
  5. Cuidado: esta es la estimación que permiten los datos, pero se aleja mucho del valor real (unos −235 kJ mol−1-235\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}). El carbono de los reactivos es sólido (grafito) y, para poder formar enlaces, primero hay que convertirlo en átomos gaseosos; esa energía (unos 717 kJ717\ \mathrm{kJ} por mol de C, un dato que el examen no da) no aparece en las energías de enlace. Si se sumaran los 2⋅7172\cdot717 kJ, la estimación sería de unos −250 kJ mol−1-250\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}, bastante cerca del valor real.

    −1 684+2⋅717-1\,684+2\cdot717≈−250 kJ mol−1{}\approx -250\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}

ResultadoReacción de formación: 2 C(s)+3 H2(g)\mathrm{2\,C(s)+3\,H_2(g)}+12 O2(g){}+\mathrm{\tfrac{1}{2}\,O_2(g)}→CH3CH2OH(g){}\rightarrow \mathrm{CH_3CH_2OH(g)}. Con las energías de enlace dadas, ΔHf∘≈−1 684 kJ mol−1\Delta H^\circ_f\approx-1\,684\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}. Es la respuesta que se espera con estos datos, pero sobrestima mucho el calor liberado, porque no tiene en cuenta la energía para atomizar el carbono sólido.

La pauta oficial da: 2 C+3 H2+12 O2\mathrm{2\,C+3\,H_2+\tfrac{1}{2}\,O_2}→CH3CH2OH{}\rightarrow \mathrm{CH_3CH_2OH}; ΔH∘=−1 684 kJ mol−1\Delta H^\circ=-1\,684\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}

Enunciado: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2023, convocatoria ordinaria. La imagen es el examen oficial tal cual; el texto lo reproduce con las fórmulas reescritas. Consultado el 22 de octubre de 2026; el documento no declara fecha de última actualización.

Examen en catalán (PDF)Examen en castellano (PDF)Pauta de corrección (PDF)Reutilizado según el aviso legal de la Generalitat

2023Convocatoria ordinaria · Serie 5 · Ejercicio 4

2,5 puntosCoincide con la pautaTemas: Equilibrio químico
Enunciado oficial

El yoduro de hidrógeno es un gas incoloro, fácilmente soluble en agua, que se utiliza en química como agente reductor. Se puede sintetizar a partir de yodo e hidrógeno, en fase gaseosa, según la siguiente reacción:

H2(g)+I2(g)⇌2 HI(g)Kc (a 703 K)\mathrm{H_2(g)+I_2(g)\rightleftharpoons 2\,HI(g)}\qquad K_c\ (\text{a}\ 703\ \mathrm{K})=54,3{}= 54{,}3

En un reactor de 1,00 L1{,}00\ \mathrm{L} se mezclan 0,0130 mol0{,}0130\ \mathrm{mol} de H2\mathrm{H_2}, 0,0080 mol0{,}0080\ \mathrm{mol} de I2\mathrm{I_2} y 0,0440 mol0{,}0440\ \mathrm{mol} de HI\mathrm{HI}; se calienta a 703 K703\ \mathrm{K} de temperatura, y se inicia la reacción. Dos horas más tarde, se observa que el reactor contiene 0,0480 mol0{,}0480\ \mathrm{mol} de HI\mathrm{HI}.

a) Calcule las concentraciones de las tres sustancias cuando han transcurrido dos horas desde el inicio de la reacción, y el valor del cociente de reacción (QQ) en este momento. Diga si el contenido del reactor está en equilibrio o no lo está, y justifique la respuesta.

[1,25 puntos]

b) Suponga que, después de cinco horas, la cantidad de HI\mathrm{HI} se estabiliza, de forma que ni aumenta ni disminuye si se deja transcurrir más tiempo. Justifique qué efecto tendría sobre la cantidad de moles de HI\mathrm{HI} si, en este momento:

— se disminuye el volumen del reactor;

— se elimina una parte del hidrógeno gaseoso del reactor;

— se introduce un catalizador en el reactor;

— se aumenta la temperatura del reactor.

Dato: Entalpía estándar de formación a 298 K298\ \mathrm{K}: ΔHf∘(HI)>0\Delta H_f^\circ(\mathrm{HI})>0.

[1,25 puntos]

Hazlo en papel y compara paso a paso.

a)1,25 puntos

Planteamiento El HI\mathrm{HI} ha pasado de 0,04400{,}0440 a 0,0480 mol0{,}0480\ \mathrm{mol}; por la estequiometría, por cada mol de H2\mathrm{H_2} (y de I2\mathrm{I_2}) que reacciona se forman 2 de HI\mathrm{HI}. Con los moles a las dos horas y V=1,00 LV=1{,}00\ \mathrm{L} calculamos las concentraciones y QQ, que comparamos con KcK_c.

  1. Moles que han reaccionado de cada reactivo, xx:

    0,0440+2x0{,}0440+2x=0,0480{}= 0{,}0480⟹x=0,0020 mol{}\Longrightarrow x=0{,}0020\ \mathrm{mol}
  2. Tabla en mol (inicial, cambio, a las 2 h):

    H2I2HIinicial0,01300,00800,0440cambio−0,0020−0,0020+0,0040a las 2 h0,01100,00600,0480\begin{array}{lccc} & \mathrm{H_2} & \mathrm{I_2} & \mathrm{HI}\\ \text{inicial} & 0{,}0130 & 0{,}0080 & 0{,}0440\\ \text{cambio} & -0{,}0020 & -0{,}0020 & +0{,}0040\\ \text{a las 2 h} & 0{,}0110 & 0{,}0060 & 0{,}0480\end{array}
  3. Concentraciones a las 2 h (V=1,00 LV=1{,}00\ \mathrm{L}):

    [H2]=0,0110 M[\mathrm{H_2}]=0{,}0110\ \mathrm{M}[I2]=0,0060 M[\mathrm{I_2}]=0{,}0060\ \mathrm{M}[HI]=0,0480 M[\mathrm{HI}]=0{,}0480\ \mathrm{M}
  4. Cociente de reacción:

    QQ=[HI]2[H2][I2]{}= \frac{[\mathrm{HI}]^2}{[\mathrm{H_2}][\mathrm{I_2}]}=0,048020,0110⋅0,0060{}= \frac{0{,}0480^2}{0{,}0110\cdot0{,}0060}=34,9{}= 34{,}9
  5. Comparación con la constante: QQ es menor que KcK_c, así que la mezcla no está en equilibrio y la reacción sigue hacia la derecha, formando más HI\mathrm{HI}.

    Q=34,9<Kc=54,3Q=34{,}9<K_c=54{,}3

ResultadoA las dos horas, [H2]=0,0110 M[\mathrm{H_2}]=0{,}0110\ \mathrm{M}, [I2]=0,0060 M[\mathrm{I_2}]=0{,}0060\ \mathrm{M} y [HI]=0,0480 M[\mathrm{HI}]=0{,}0480\ \mathrm{M}, y Q=34,9Q=34{,}9. Como Q≠KcQ\neq K_c (Q<Kc=54,3Q<K_c=54{,}3), el reactor no está en equilibrio: la reacción aún avanza hacia la formación de HI\mathrm{HI}.

La pauta oficial da: x=0,0020 molx=0{,}0020\ \mathrm{mol}; [H2]=0,0110 M[\mathrm{H_2}]=0{,}0110\ \mathrm{M}, [I2]=0,0060 M[\mathrm{I_2}]=0{,}0060\ \mathrm{M}, [HI]=0,0480 M[\mathrm{HI}]=0{,}0480\ \mathrm{M}; Qc=34,9≠KcQ_c=34{,}9\neq K_c: no está en equilibrio

b)1,25 puntos

Planteamiento A las cinco horas el sistema está en equilibrio. Aplicamos el principio de Le Châtelier a cada cambio. Para la temperatura hay que saber el signo de ΔH∘\Delta H^\circ: como se forman 2 mol de HI\mathrm{HI} a partir de elementos, ΔH∘=2 ΔHf∘(HI)>0\Delta H^\circ=2\,\Delta H^\circ_f(\mathrm{HI})>0 y la reacción es endotérmica.

  1. Disminuir el volumen aumenta la presión, y el equilibrio tendería hacia donde hay menos moles de gas. Pero a los dos lados hay 2: la presión no desplaza este equilibrio. Los moles de HI\mathrm{HI} no cambian.

    H2(g)+I2(g)⏟2 mol de gas⇌2 HI(g)⏟2 mol de gas\underbrace{\mathrm{H_2(g)+I_2(g)}}_{2\ \text{mol de gas}}\rightleftharpoons\underbrace{\mathrm{2\,HI(g)}}_{2\ \text{mol de gas}}
  2. Eliminar parte del H2\mathrm{H_2} disminuye la concentración de un reactivo; el equilibrio se desplaza hacia la izquierda para reponerlo. Los moles de HI\mathrm{HI} disminuyen.

    [H2]↓[\mathrm{H_2}]\downarrow⟹Q{}\Longrightarrow Q>Kc{}> K_c⟹hacia la izquierda{}\Longrightarrow \text{hacia la izquierda}
  3. Un catalizador solo hace que se llegue antes al equilibrio; no cambia KcK_c ni las concentraciones de equilibrio. Los moles de HI\mathrm{HI} no cambian.

    Kc igualK_c\ \text{igual}
  4. Aumentar la temperatura favorece el sentido endotérmico, que es la formación de HI\mathrm{HI} (KcK_c aumenta). Los moles de HI\mathrm{HI} aumentan. Ojo: el examen trata el HI\mathrm{HI} como si se formara a partir de los elementos, pero en esta ecuación el yodo es gas, que no es su estado estándar; con las entalpías reales la reacción es ligeramente exotérmica. Con el dato del examen, la respuesta esperada es esta.

    ΔH∘\Delta H^\circ=2 ΔHf∘(HI){}= 2\,\Delta H^\circ_f(\mathrm{HI})>0, T↑{}> 0,\ T\uparrow⟹hacia la derecha{}\Longrightarrow \text{hacia la derecha}

ResultadoDisminuir el volumen: los moles de HI\mathrm{HI} no cambian (hay 2 mol de gas a cada lado). Eliminar H2\mathrm{H_2}: los moles de HI\mathrm{HI} disminuyen (el equilibrio va hacia la izquierda). Añadir un catalizador: no cambian. Aumentar la temperatura: aumentan, porque la reacción es endotérmica.

La pauta oficial da: V↓V\downarrow: igual; H2\mathrm{H_2} eliminado: disminuye; catalizador: igual; T↑T\uparrow: aumenta

Enunciado: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2023, convocatoria ordinaria. La imagen es el examen oficial tal cual; el texto lo reproduce con las fórmulas reescritas. Consultado el 22 de octubre de 2026; el documento no declara fecha de última actualización.

Examen en catalán (PDF)Examen en castellano (PDF)Pauta de corrección (PDF)Reutilizado según el aviso legal de la Generalitat

2023Convocatoria ordinaria · Serie 5 · Ejercicio 5

2,5 puntosEl examen trae una errataTemas: Ácidos y bases, Reacciones redox y electroquímica
Enunciado oficial

A raíz de la pandemia provocada por el coronavirus SARS-CoV-2, a mediados de marzo de 2020 la Agencia Catalana de Seguridad Alimentaria publicó en su web un conjunto de recomendaciones de limpieza y desinfección de instalaciones de empresas alimentarias para la prevención de este virus. La Agencia recomendó el uso, como desinfectante, de una disolución de hipoclorito de sodio (NaClO\mathrm{NaClO}) al 0,1 % en masa, después de la limpieza con un detergente neutro.

a) Escriba la reacción del ion hipoclorito en agua. Calcule el pH, a 25 ∘C25\ \mathrm{^\circ C}, de la disolución desinfectante que recomendaba la Agencia. Suponga que la densidad de la disolución es 1,00 g cm−31{,}00\ \mathrm{g\,cm^{-3}}.

[1,25 puntos]

b) Para seguir uno de los métodos de fabricación de hipoclorito de sodio, se necesita cloro gaseoso (Cl2\mathrm{Cl_2}). Este cloro se obtiene principalmente mediante la electrólisis de cloruro de sodio, empleando un cátodo de mercurio y un ánodo de titanio:

2 Cl−(ac)\mathrm{2\,Cl^-(ac)}+2 Na+(ac){}+\mathrm{2\,Na^+(ac)}+Hg(l){}+\mathrm{Hg(l)}→Cl2(g)+2 NaHg(s){}\rightarrow \mathrm{Cl_2(g)+2\,NaHg(s)}

Se efectúa la electrólisis de 2,00 L2{,}00\ \mathrm{L} de una disolución de NaCl\mathrm{NaCl} utilizando una corriente constante de 4,00 A4{,}00\ \mathrm{A}. ¿Cuál es la concentración de cloro que habrá en la celda electrolítica después de 180180 minutos?

Datos: Masa molar del hipoclorito de sodio (NaClO\mathrm{NaClO}) =74,5 g mol−1=74{,}5\ \mathrm{g\,mol^{-1}}. Constante de acidez del ácido hipocloroso (HClO\mathrm{HClO}) a 25 ∘C25\ \mathrm{^\circ C}: Ka=3,2×10−8K_a=3{,}2\times10^{-8}. Constante de ionización del agua a 25 ∘C25\ \mathrm{^\circ C}: Kw=1,0×10−14K_w=1{,}0\times10^{-14}. Constante de Faraday: F=9,65×104 C mol−1F=9{,}65\times10^{4}\ \mathrm{C\,mol^{-1}}.

[1,25 puntos]

Hazlo en papel y compara paso a paso.

a)1,25 puntos

Planteamiento El ion hipoclorito es la base conjugada de un ácido débil y reacciona con el agua (hidrólisis básica). Calculamos la concentración de ClO−\mathrm{ClO^-} a partir del porcentaje en masa y la densidad, obtenemos KbK_b a partir de KaK_a y, con la tabla de equilibrio, [OH−][\mathrm{OH^-}] y el pH.

  1. Reacción del ion hipoclorito con el agua:

    ClO−(ac)\mathrm{ClO^-(ac)}+H2O(l)⇌HClO(ac){}+\mathrm{H_2O(l)\rightleftharpoons HClO(ac)}+OH−(ac){}+\mathrm{OH^-(ac)}
  2. Concentración: 1 L1\ \mathrm{L} de disolución pesa 1 000 g1\,000\ \mathrm{g}, y el 0,1 % es NaClO\mathrm{NaClO}, es decir, 1,00 g1{,}00\ \mathrm{g}. Como el NaClO\mathrm{NaClO} se disocia del todo, [ClO−]0=[NaClO][\mathrm{ClO^-}]_0=[\mathrm{NaClO}]:

    [ClO−]0[\mathrm{ClO^-}]_0=1,00 g74,5 g mol−1⋅1,00 L{}= \frac{1{,}00\ \mathrm{g}}{74{,}5\ \mathrm{g\,mol^{-1}}\cdot1{,}00\ \mathrm{L}}=0,0134 M{}= 0{,}0134\ \mathrm{M}
  3. Constante de basicidad del ion hipoclorito:

    KbK_b=KwKa{}= \frac{K_w}{K_a}=1,0⋅10−143,2⋅10−8{}= \frac{1{,}0\cdot10^{-14}}{3{,}2\cdot10^{-8}}=3,13⋅10−7{}= 3{,}13\cdot10^{-7}
  4. Tabla en mol/L (inicial, equilibrio) con x=[OH−]x=[\mathrm{OH^-}]:

    ClO−HClOOH−inicial0,013400equilibrio0,0134−xxx\begin{array}{lccc} & \mathrm{ClO^-} & \mathrm{HClO} & \mathrm{OH^-}\\ \text{inicial} & 0{,}0134 & 0 & 0\\ \text{equilibrio} & 0{,}0134-x & x & x\end{array}
  5. Como KbK_b es muy pequeña, 0,0134−x≈0,01340{,}0134-x\approx0{,}0134 (después se comprueba que xx es el 0,5 % de ese valor):

    KbK_b=x20,0134{}= \frac{x^2}{0{,}0134}=3,13⋅10−7{}= 3{,}13\cdot10^{-7}⟹x=3,13⋅10−7⋅0,0134{}\Longrightarrow x=\sqrt{3{,}13\cdot10^{-7}\cdot0{,}0134}=6,48⋅10−5 M{}= 6{,}48\cdot10^{-5}\ \mathrm{M}
  6. Concentración de iones oxonio y pH:

    [H3O+][\mathrm{H_3O^+}]=Kw[OH−]{}= \frac{K_w}{[\mathrm{OH^-}]}=1,0⋅10−146,48⋅10−5{}= \frac{1{,}0\cdot10^{-14}}{6{,}48\cdot10^{-5}}=1,54⋅10−10 M{}= 1{,}54\cdot10^{-10}\ \mathrm{M}⟹pH={}\Longrightarrow \mathrm{pH}=−log⁡ (1,54⋅10−10){}-\log\,(1{,}54\cdot10^{-10})=9,81{}= 9{,}81

ResultadoReacción: ClO−(ac)\mathrm{ClO^-(ac)}+H2O(l)⇌HClO(ac){}+\mathrm{H_2O(l)\rightleftharpoons HClO(ac)}+OH−(ac){}+\mathrm{OH^-(ac)}. La disolución contiene 0,0134 M0{,}0134\ \mathrm{M} de ClO−\mathrm{ClO^-}, con Kb=3,13⋅10−7K_b=3{,}13\cdot10^{-7}; resulta [OH−]=6,48⋅10−5 M[\mathrm{OH^-}]=6{,}48\cdot10^{-5}\ \mathrm{M} y pH=9,81\mathrm{pH}=9{,}81 (disolución básica).

La pauta oficial da: ClO−+H2O⇌HClO+OH−\mathrm{ClO^-+H_2O\rightleftharpoons HClO+OH^-}; 0,0134 M0{,}0134\ \mathrm{M}; Kb=3,1⋅10−7K_b=3{,}1\cdot10^{-7}; [OH−]=6,45⋅10−5 M[\mathrm{OH^-}]=6{,}45\cdot10^{-5}\ \mathrm{M}; [H3O+]=1,55⋅10−10 M[\mathrm{H_3O^+}]=1{,}55\cdot10^{-10}\ \mathrm{M}; pH=9,8\mathrm{pH}=9{,}8

b)1,25 puntos

Planteamiento El cloro se forma en el ánodo, por oxidación del ion cloruro, con 2 mol de electrones por mol de Cl2\mathrm{Cl_2}. La carga que circula es Q=I tQ=I\,t; con la constante de Faraday pasamos a moles de electrones y después a moles de cloro. Suponemos que todo el cloro formado queda en los 2,00 L2{,}00\ \mathrm{L} de la celda, tal como indica el enunciado.

  1. Antes de nada: la ecuación del enunciado no está ajustada en el mercurio: a la derecha hay 2 átomos de Hg (dentro de las 2 unidades de NaHg\mathrm{NaHg}) y a la izquierda solo 1. Ajustada, es la de aquí debajo. Para el cálculo no cambia nada: solo cuenta la formación del cloro.

    2 Cl−(ac)\mathrm{2\,Cl^-(ac)}+2 Na+(ac){}+\mathrm{2\,Na^+(ac)}+2 Hg(l){}+\mathrm{2\,Hg(l)}→Cl2(g)+2 NaHg(s){}\rightarrow \mathrm{Cl_2(g)+2\,NaHg(s)}
  2. Semirreacción en el ánodo:

    2 Cl−(ac)→Cl2(g)+2 e−\mathrm{2\,Cl^-(ac)\rightarrow Cl_2(g)+2\,e^-}
  3. Tiempo en segundos y carga:

    t=180⋅60=10 800 st=180\cdot60=10\,800\ \mathrm{s}QQ=I t=4,00 A⋅10 800 s{}= I\,t=4{,}00\ \mathrm{A}\cdot10\,800\ \mathrm{s}=4,32⋅104 C{}= 4{,}32\cdot10^{4}\ \mathrm{C}
  4. Moles de electrones y moles de cloro:

    n(e−)n(e^-)=4,32⋅104 C9,65⋅104 C mol−1{}= \frac{4{,}32\cdot10^{4}\ \mathrm{C}}{9{,}65\cdot10^{4}\ \mathrm{C\,mol^{-1}}}=0,448 mol{}= 0{,}448\ \mathrm{mol}n(Cl2)=0,4482=0,224 moln(\mathrm{Cl_2})=\frac{0{,}448}{2}=0{,}224\ \mathrm{mol}
  5. Concentración de cloro en la celda:

    [Cl2][\mathrm{Cl_2}]=0,224 mol2,00 L{}= \frac{0{,}224\ \mathrm{mol}}{2{,}00\ \mathrm{L}}=0,112 M{}= 0{,}112\ \mathrm{M}

ResultadoDespués de 180 minutos se han formado 0,224 mol0{,}224\ \mathrm{mol} de Cl2\mathrm{Cl_2}, y la concentración de cloro en la celda es [Cl2]=0,112 M[\mathrm{Cl_2}]=0{,}112\ \mathrm{M}.

La pauta oficial da: t=10 800 st=10\,800\ \mathrm{s}; n(Cl2)=0,224 moln(\mathrm{Cl_2})=0{,}224\ \mathrm{mol}; [Cl2]=0,112 M[\mathrm{Cl_2}]=0{,}112\ \mathrm{M}

Enunciado: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2023, convocatoria ordinaria. La imagen es el examen oficial tal cual; el texto lo reproduce con las fórmulas reescritas. Consultado el 22 de octubre de 2026; el documento no declara fecha de última actualización.

Examen en catalán (PDF)Examen en castellano (PDF)Pauta de corrección (PDF)Reutilizado según el aviso legal de la Generalitat

2023Convocatoria ordinaria · Serie 5 · Ejercicio 6

2,5 puntosEnunciado ambiguoTemas: Cinética química, Termoquímica y espontaneidad
Enunciado oficial

En la superficie terrestre, el ozono (O3\mathrm{O_3}) es uno de los indicadores de la contaminación del aire. Varios estudios indican que, cuando el ozono se encuentra en estado estacionario, es decir, cuando la velocidad de la reacción de producción y de destrucción del ozono es la misma, su concentración es 2,0×10−8 mol L−12{,}0\times10^{-8}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}. Suponga que el único proceso de destrucción del ozono es la formación de oxígeno molecular, según la siguiente reacción química:

2 O3(g)→3 O2(g)\mathrm{2\,O_3(g)\rightarrow 3\,O_2(g)}

a) Escriba la ecuación de velocidad de la reacción de destrucción del ozono, si se sabe que sigue una cinética de segundo orden. Calcule la constante de velocidad de esta reacción si se estima que la producción del ozono debido a todas las fuentes es 7,2×10−13 mol L−1 h−17{,}2\times10^{-13}\ \mathrm{mol\,L^{-1}\,h^{-1}}, y que el ozono se encuentra en estado estacionario. Explique, a partir de un modelo cinético, cómo afecta la temperatura a la velocidad de reacción.

[1,25 puntos]

b) Calcule la energía de Gibbs estándar de la reacción de destrucción del ozono a 298 K298\ \mathrm{K} y justifique que es espontánea. Si se sabe que la espontaneidad de esta reacción no depende de la temperatura, razone si la reacción es endotérmica o exotérmica.

Dato: Energía de Gibbs estándar de formación a 298 K298\ \mathrm{K}: ΔGf∘(O3)\Delta G_f^\circ(\mathrm{O_3})=142,7 kJ mol−1{}= 142{,}7\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}.

[1,25 puntos]

Hazlo en papel y compara paso a paso.

a)1,25 puntos

Planteamiento En una cinética de segundo orden, la velocidad es proporcional al cuadrado de la concentración de ozono. En estado estacionario, el ozono que se destruye por unidad de tiempo es el mismo que se produce, así que la velocidad de destrucción es 7,2⋅10−13 mol L−1 h−17{,}2\cdot10^{-13}\ \mathrm{mol\,L^{-1}\,h^{-1}} y podemos despejar kk.

  1. Ecuación de velocidad (segundo orden respecto al ozono):

    v=k [O3]2v=k\,[\mathrm{O_3}]^2
  2. Estado estacionario: la velocidad de destrucción es igual a la de producción.

    v=7,2⋅10−13 mol L−1 h−1v=7{,}2\cdot10^{-13}\ \mathrm{mol\,L^{-1}\,h^{-1}}[O3]=2,0⋅10−8 mol L−1[\mathrm{O_3}]=2{,}0\cdot10^{-8}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}
  3. Constante de velocidad:

    kk=v[O3]2{}= \frac{v}{[\mathrm{O_3}]^2}=7,2⋅10−13 mol L−1 h−1(2,0⋅10−8 mol L−1)2{}= \frac{7{,}2\cdot10^{-13}\ \mathrm{mol\,L^{-1}\,h^{-1}}}{(2{,}0\cdot10^{-8}\ \mathrm{mol\,L^{-1}})^2}=1,8⋅103 L mol−1 h−1{}= 1{,}8\cdot10^{3}\ \mathrm{L\,mol^{-1}\,h^{-1}}
  4. Aquí se ha tomado vv como la velocidad a la que desaparece el ozono, que es lo que plantea el enunciado. Si la velocidad de reacción se define con el coeficiente estequiométrico, v=−12 d[O3]/dtv=-\tfrac{1}{2}\,\mathrm{d}[\mathrm{O_3}]/\mathrm{d}t, el ozono desaparece al doble de vv y la constante sale la mitad.

    −d[O3]dt-\frac{\mathrm{d}[\mathrm{O_3}]}{\mathrm{d}t}=2 k′[O3]2{}= 2\,k'[\mathrm{O_3}]^2⟹k′=9,0⋅102 L mol−1 h−1{}\Longrightarrow k'=9{,}0\cdot10^{2}\ \mathrm{L\,mol^{-1}\,h^{-1}}
  5. Efecto de la temperatura (modelo del estado de transición): al calentar, más moléculas tienen energía suficiente para superar la energía de activación y llegar al complejo activado; por eso la velocidad aumenta. Con el modelo de colisiones se dice lo mismo: hay más choques, y una fracción mayor de esos choques tiene la energía mínima para reaccionar.

    T↑ ⟹ k↑ ⟹ v↑T\uparrow\ \Longrightarrow\ k\uparrow\ \Longrightarrow\ v\uparrow

ResultadoEcuación de velocidad: v=k [O3]2v=k\,[\mathrm{O_3}]^2. En estado estacionario, k=1,8⋅103 L mol−1 h−1k=1{,}8\cdot10^{3}\ \mathrm{L\,mol^{-1}\,h^{-1}} (si la velocidad se definiera con el factor 12\tfrac{1}{2} del coeficiente del ozono, saldría 9,0⋅1029{,}0\cdot10^{2}). Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad, porque más moléculas superan la energía de activación.

La pauta oficial da: v=k [O3]2v=k\,[\mathrm{O_3}]^2; k=1 800 mol−1 L h−1k=1\,800\ \mathrm{mol^{-1}\,L\,h^{-1}}; T↑T\uparrow: velocidad ↑\uparrow (colisiones o estado de transición)

b)1,25 puntos

Planteamiento La energía de Gibbs de reacción se calcula como la de las entalpías, con las energías de Gibbs de formación; la del O2(g)\mathrm{O_2(g)}, elemento en estado estándar, es cero. Después relacionamos el signo de ΔG∘=ΔH∘−T ΔS∘\Delta G^\circ=\Delta H^\circ-T\,\Delta S^\circ con los de ΔH∘\Delta H^\circ y ΔS∘\Delta S^\circ.

  1. Energía de Gibbs estándar de la reacción tal como está escrita (2 mol de ozono):

    ΔG∘\Delta G^\circ=3 ΔGf∘(O2){}= 3\,\Delta G^\circ_f(\mathrm{O_2})−2 ΔGf∘(O3){}-2\,\Delta G^\circ_f(\mathrm{O_3})=3⋅0−2⋅142,7{}= 3\cdot0-2\cdot142{,}7=−285,4 kJ{}= -285{,}4\ \mathrm{kJ}
  2. Como ΔG∘<0\Delta G^\circ<0, la reacción es espontánea a 298 K298\ \mathrm{K}.

    ΔG∘=−285,4 kJ<0\Delta G^\circ=-285{,}4\ \mathrm{kJ}<0
  3. Signo de la entropía: se pasa de 2 a 3 mol de gas, aumenta el desorden.

    2 O3(g)→3 O2(g): ΔS∘>0\mathrm{2\,O_3(g)\rightarrow 3\,O_2(g)}:\ \Delta S^\circ>0
  4. Con ΔS∘>0\Delta S^\circ>0, el término −TΔS∘-T\Delta S^\circ es siempre negativo. Para que ΔG∘\Delta G^\circ sea negativa a cualquier temperatura, también tiene que ser negativa ΔH∘\Delta H^\circ; si fuera positiva, a temperatura suficientemente baja la reacción dejaría de ser espontánea.

    ΔG∘\Delta G^\circ=ΔH∘⏟<0−T ΔS∘⏟<0{}= \underbrace{\Delta H^\circ}_{<0}\underbrace{-T\,\Delta S^\circ}_{<0}<0∀ T{}< 0\quad \forall\,T

ResultadoΔG∘=−285,4 kJ\Delta G^\circ=-285{,}4\ \mathrm{kJ} (para 2 O3→3 O2\mathrm{2\,O_3\rightarrow3\,O_2}): es negativa, y por tanto la reacción es espontánea a 298 K298\ \mathrm{K}. Como ΔS∘>0\Delta S^\circ>0 (de 2 a 3 mol de gas) y la espontaneidad no depende de la temperatura, hace falta que ΔH∘<0\Delta H^\circ<0: la reacción es exotérmica.

La pauta oficial da: ΔG∘=−285,4 kJ\Delta G^\circ=-285{,}4\ \mathrm{kJ}: espontánea; ΔS∘>0\Delta S^\circ>0; exotérmica

Enunciado: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2023, convocatoria ordinaria. La imagen es el examen oficial tal cual; el texto lo reproduce con las fórmulas reescritas. Consultado el 22 de octubre de 2026; el documento no declara fecha de última actualización.

Examen en catalán (PDF)Examen en castellano (PDF)Pauta de corrección (PDF)Reutilizado según el aviso legal de la Generalitat

2023Convocatoria ordinaria · Serie 5 · Ejercicio 7

2,5 puntosLa pauta redondea distintoTemas: Equilibrio químico
Enunciado oficial

La litiasis urinaria consiste en la presencia de cálculos en el riñón o en las vías urinarias debido a concentraciones altas de ciertas sustancias que deberían eliminarse por la orina. En la litiasis cálcica, que es la más frecuente, estos cálculos se forman a causa de un aumento de la concentración de calcio en la orina, que provoca la precipitación de varias sales, como el fosfato de calcio, Ca3(PO4)2\mathrm{Ca_3(PO_4)_2}.

a) ¿Se puede disolver, a 25 ∘C25\ \mathrm{^\circ C}, un cálculo de 1,25 mg1{,}25\ \mathrm{mg} de fosfato de calcio en 10,0 L10{,}0\ \mathrm{L} de agua? Razónelo cuantitativamente.

[1,25 puntos]

b) En cuatro tubos de ensayo se pone un poco de fosfato de calcio sólido en contacto con 10 mL10\ \mathrm{mL} de disolución acuosa saturada de esta sal. Se añaden a cada uno de los tubos unos mililitros de las disoluciones que se muestran en la siguiente tabla:

TuboTubo 1Tubo 2Tubo 3Tubo 4
Sustancia añadidaCaCl2(ac)\mathrm{CaCl_2(ac)}HCl(ac)\mathrm{HCl(ac)}EDTA(ac)\mathrm{EDTA(ac)}H2O(l)\mathrm{H_2O(l)}

Explique, razonada y cualitativamente, qué se observará en cada tubo.

Nota: EDTA (ácido etilendiaminotetraacético): ligando orgánico que forma complejos solubles con muchos iones metálicos (incluidos los alcalinotérreos).

Datos: Masas atómicas relativas: O=16,0\mathrm{O}=16{,}0; P=31,0\mathrm{P}=31{,}0; Ca=40,1\mathrm{Ca}=40{,}1. Producto de solubilidad del fosfato de calcio a 25 ∘C25\ \mathrm{^\circ C}: Kps=2,07×10−33K_{ps}=2{,}07\times10^{-33}.

[1,25 puntos]

Hazlo en papel y compara paso a paso.

a)1,25 puntos

Planteamiento Calculamos la solubilidad molar del fosfato de calcio a partir de KpsK_{ps}, teniendo en cuenta que cada fórmula da 3 iones Ca2+\mathrm{Ca^{2+}} y 2 iones PO43−\mathrm{PO_4^{3-}}. Después calculamos la masa máxima que se puede disolver en 10,0 L10{,}0\ \mathrm{L} y la comparamos con 1,25 mg1{,}25\ \mathrm{mg}.

  1. Equilibrio de solubilidad y concentraciones en la disolución saturada (en función de la solubilidad ss):

    Ca3(PO4)2(s)⇌3 Ca2+(ac)\mathrm{Ca_3(PO_4)_2(s)\rightleftharpoons 3\,Ca^{2+}(ac)}+2 PO43−(ac){}+\mathrm{2\,PO_4^{3-}(ac)}[Ca2+]=3s, [PO43−]=2s[\mathrm{Ca^{2+}}]=3s,\ [\mathrm{PO_4^{3-}}]=2s
  2. Expresión del producto de solubilidad:

    KpsK_{ps}=[Ca2+]3[PO43−]2{}= [\mathrm{Ca^{2+}}]^3[\mathrm{PO_4^{3-}}]^2=(3s)3(2s)2{}= (3s)^3(2s)^2=108 s5{}= 108\,s^5
  3. Solubilidad molar:

    ss=2,07⋅10−331085{}= \sqrt[5]{\frac{2{,}07\cdot10^{-33}}{108}}=1,92⋅10−355{}= \sqrt[5]{1{,}92\cdot10^{-35}}=1,14⋅10−7 M{}= 1{,}14\cdot10^{-7}\ \mathrm{M}
  4. Masa molar del fosfato de calcio:

    MM=3⋅40,1+2⋅31,0{}= 3\cdot40{,}1+2\cdot31{,}0+8⋅16,0{}+8\cdot16{,}0=310,3 g mol−1{}= 310{,}3\ \mathrm{g\,mol^{-1}}
  5. Masa máxima que se disuelve en 10,0 L10{,}0\ \mathrm{L}:

    mmax⁡m_{\max}=10,0 L⋅1,14⋅10−7 mol L−1⋅310,3 g mol−1{}= 10{,}0\ \mathrm{L}\cdot1{,}14\cdot10^{-7}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\cdot310{,}3\ \mathrm{g\,mol^{-1}}=3,53⋅10−4 g{}= 3{,}53\cdot10^{-4}\ \mathrm{g}=0,353 mg{}= 0{,}353\ \mathrm{mg}
  6. Comparación con el cálculo:

    1,25 mg>0,353 mg1{,}25\ \mathrm{mg}>0{,}353\ \mathrm{mg}

ResultadoNo: la solubilidad del fosfato de calcio es s=1,14⋅10−7 Ms=1{,}14\cdot10^{-7}\ \mathrm{M}, y en 10,0 L10{,}0\ \mathrm{L} de agua solo se pueden disolver 0,353 mg0{,}353\ \mathrm{mg}, menos que el 1,25 mg1{,}25\ \mathrm{mg} del cálculo renal.

La pauta oficial da: Kps=108 S5K_{ps}=108\,S^5; S=1,1389⋅10−7 mol L−1S=1{,}1389\cdot10^{-7}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}; M=310,3 g mol−1M=310{,}3\ \mathrm{g\,mol^{-1}}; 0,353 mg<1,25 mg0{,}353\ \mathrm{mg}<1{,}25\ \mathrm{mg}: no se puede disolver

b)1,25 puntos

Planteamiento Cada tubo contiene el equilibrio de solubilidad Ca3(PO4)2(s)⇌3 Ca2+(ac)\mathrm{Ca_3(PO_4)_2(s)\rightleftharpoons 3\,Ca^{2+}(ac)}+2 PO43−(ac){}+\mathrm{2\,PO_4^{3-}(ac)}. Aplicamos el principio de Le Châtelier: si una sustancia añadida aumenta la concentración de uno de los iones, precipita más sólido; si hace disminuir uno, se disuelve más.

  1. Tubo 1 (CaCl2\mathrm{CaCl_2}): aporta iones Ca2+\mathrm{Ca^{2+}} (ion común). El equilibrio se desplaza hacia la izquierda y se observará que se forma más precipitado de fosfato de calcio.

    [Ca2+]↑[\mathrm{Ca^{2+}}]\uparrow⟹Q{}\Longrightarrow Q>Kps{}> K_{ps}⟹precipita{}\Longrightarrow \text{precipita}
  2. Tubo 2 (HCl\mathrm{HCl}): los iones oxonio reaccionan con el ion fosfato, que es una base, y lo transforman en hidrogenofosfato. Baja [PO43−][\mathrm{PO_4^{3-}}], el equilibrio se desplaza hacia la derecha y se observará que se disuelve parte del sólido (o todo).

    PO43−(ac)\mathrm{PO_4^{3-}(ac)}+H3O+(ac){}+\mathrm{H_3O^+(ac)}→HPO42−(ac){}\rightarrow \mathrm{HPO_4^{2-}(ac)}+H2O(l){}+\mathrm{H_2O(l)}
  3. Tubo 3 (EDTA, que representamos como Y4−\mathrm{Y^{4-}}): forma un complejo soluble con el ion calcio. Baja [Ca2+][\mathrm{Ca^{2+}}], el equilibrio se desplaza hacia la derecha y se observará que se disuelve parte del sólido (o todo).

    Ca2+(ac)\mathrm{Ca^{2+}(ac)}+Y4−(ac){}+\mathrm{Y^{4-}(ac)}→CaY2−(ac){}\rightarrow \mathrm{CaY^{2-}(ac)}
  4. Tubo 4 (agua): al diluir, la disolución deja de estar saturada (Q<KpsQ<K_{ps}). Se disuelve un poco más de sólido hasta que la disolución vuelve a estar saturada, con las mismas concentraciones de antes.

    QQ<Kps{}< K_{ps}⟹se disuelve soˊlido{}\Longrightarrow \text{se disuelve sólido}

ResultadoTubo 1 (CaCl2\mathrm{CaCl_2}): se forma más precipitado (efecto del ion común Ca2+\mathrm{Ca^{2+}}). Tubo 2 (HCl\mathrm{HCl}): se disuelve parte del fosfato de calcio, porque el ácido convierte el PO43−\mathrm{PO_4^{3-}} en HPO42−\mathrm{HPO_4^{2-}}. Tubo 3 (EDTA): se disuelve parte del sólido, porque el EDTA secuestra el Ca2+\mathrm{Ca^{2+}} en un complejo soluble. Tubo 4 (agua): se disuelve un poco de sólido hasta volver a saturar la disolución.

La pauta oficial da: Tubo 1: más precipitado; tubo 2: se disuelve; tubo 3: se disuelve; tubo 4: se disuelve

Enunciado: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2023, convocatoria ordinaria. La imagen es el examen oficial tal cual; el texto lo reproduce con las fórmulas reescritas. Consultado el 22 de octubre de 2026; el documento no declara fecha de última actualización.

Examen en catalán (PDF)Examen en castellano (PDF)Pauta de corrección (PDF)Reutilizado según el aviso legal de la Generalitat

Los otros exámenes de Química, resueltos

Practica cada tema

Cada tema de este examen tiene su página con todos los ejercicios de la PAU de Química de 2022 a 2026.

Equilibrio químicoTermoquímica y espontaneidadReacciones redox y electroquímicaEstructura atómica y sistema periódicoCinética químicaÁcidos y basesTodos los temas de Química

Preguntas frecuentes

¿Cómo era el examen de junio (serie 5) de Química de 2023?

Responda a CUATRO de las siete cuestiones siguientes. En caso de que responda a más cuestiones, solo se valorarán las cuatro primeras. Cada cuestión vale 2,5 puntos. Por temas, los puntos de los ejercicios propuestos eran: equilibrio químico (5 puntos), termoquímica y espontaneidad (3,75 puntos), reacciones redox y electroquímica (3,75 puntos), estructura atómica y sistema periódico (2,5 puntos), cinética química (1,25 puntos) y ácidos y bases (1,25 puntos).

¿Las soluciones son las oficiales?

No: las escribe EducaIA, paso a paso, y cada apartado está contrastado con la pauta oficial de corrección. En 3 de los 7 ejercicios nuestra respuesta no coincide del todo con la pauta (por una errata del examen, por un enunciado ambiguo y por redondeo): lo explicamos al lado de la solución.

¿Dónde están el examen oficial y la pauta?

En los enlaces de arriba del todo: el PDF del examen en catalán y en castellano y el de la pauta de corrección, en la web de la Generalitat. El botón de imprimir prepara el examen con espacio para responder y las soluciones aparte.

¿Tienes la PAU de Química este curso?

Sube tus apuntes de Química y EducaIA te prepara el plan día a día hasta la PAU, con resúmenes, flashcards y test de tus propios temas.

Prepara la PAU de Química en EducaIA

Todos los exámenes de CataluñaCentro PAU de CataluñaCalculadora de nota PAU

Enunciado oficial

Toca la imagen para acercarla o alejarla.