184712317 Sol Pau Quimica11 PDF

7/22/2019 184712317 Sol Pau Quimica11 PDF

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ÍES Atenea (S .S. de los Reyes)Departamento de Física y Química

PAU Química. Junio 20 0 6

PRIMERA PARTE

Cuestión 1 .- Sabiendo que el boro es el primer elemento del grupo trece del SistemaPeriódico, conteste razonadamente si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) La energía de ionización es la energía que desprende un átom o, en estadogase oso , cuando se convierte en ion positivo.

b) La energía de ionización del boro es superior a la del litio (Z = 3).c) La configuración electrónica del boro le permite establecer tres enlaces covalentes.d) El átomo de boro en el BH3 tiene un par de electrones de valencia.

Solución:

a) Verdadera. La energía de ionización es la energía que desprende un átomo, en estadogaseoso y fundamental, cuando se convierte en ion positivo.

b) Falsa. El litio tiene menor energía de ionización porque perdiendo u electrón adquierela configuración de gas noble.

c) Verdadera. Puede desaparear los 3 electrones de su última capa; 2S12p¿ 2pv*d) Falsa. Tiene 3 electrones de valencia.

C uestión 2 - La reacción en fase gaseosa 2A + B -> 3C es una reacción elemental y por tantode orden 2 respecto de A y de orden 1 respecto de B.

a) Formule la expresión para la ecuación de velocidad.b) Indique las unidades de la velocidad de reacción y de la constante cinética.c) Justifique corno afecta a la velocidad de reacción un aumento de la

temp eratura a volum en constante.d) Justifique como afecta a la velocidad de reacción un aumento del volumen a

temperatura constante.

Solución:

a) v = k[A]2[B]b) Unidades de v = mol-L~1-s~1

Unidades de k:

m o l - L - V ^ k H m o l - L - 1 ) 3

(k) = mo r2-L 2 -s_1

c) La constante de velocidad, y por tanto la velocidad de una reacción, aum enta siaumenta la temperatura, porque la fracción de moléculas que sobrepasan laenergía de activación es mayor, ya que la energía cinética de las moléculas esmayor. La variación de la constante de la velocidad con la temperatura vienedada por la ecuación de Arrhenius:

k=A- e-E-'

RT

d) Al aumentar el volumen disminuyen las concentraciones y la velocidad

disminuye. Hay menos choques entre moléculas porque estas se mueven en unespacio mayor.




C uestión 3 - Considere la combustión de carbón, hidrógeno y metanol.a) Ajuste las reacciones de combustión de cada sustancia.b) Indique cuales de los reactivos o productos tienen entalpia de formación nula.c) Escriba las expresiones para calcular las entalpias de com bustión a partir de

las entalpias de formación que considere necesarias.d) Indique como calcular la entalpia de formación del metanol a partir únicamente de

las entalpias de combustión.

Solución:

a) C (s) + 02 ( g ) ^ C 0 2 (g)H2(g) + 1 / 2 0 2 ( g ) ^ H 2 0(g)CH3OH (g) + 3/2 02 (g) -+ C 0 2 (g) + 2 H20 (g)

b) C, 02, y H2 por ser elem entos tienen AH°f = 0

c) AH0amb(C) = AH0f(C02)AH°C(mb(H2) = AH0f(H20)Affccrf, (CH3OH) = AH°f (C02) + 2- AH°f (H20) - AH°f (CH3OH)

d) En la última ecuación del apartado c) despejamos la entalpia de formación delmetanol:AH°f (CH3OH) = AH°comb (C02) + 2-AH°comb (H20) - AH°comb (CH3OH)

Cuestión 4 - Considere disoluciones acuosas, de idéntica concentración, de loscompuestos: H N 03 , NH4C1, NaCl y KF

a) Deduzca si las disoluciones serán acidas, básicas o neutras.

b) Ordénelas razonadamente en orden creciente de pH.Ka(H

Solución:

Datos : Ka(HF) = 1 ,4 -104 ; K b( N H3 ) = 1,8- 1CT5

a) HNO3 + H20 —s N 03" + H 3 0 +

Co c0

El HNO3 es un ácido fuerte. Disolución acida, pH = -log co.NH4CI + H20 —» NH4

+ + Cl"C o C o

NH 4+ + H20 ?± NH3 + H 3 0 +

co (1-a) co a co aEl ion amonio es un ácido débil. Disolución acida, pH = -log Coa.

NaCl + H20 —» Cl" + Na+

C o C o

El NaCl es una sal procedente de ácido y base fuerte, la base y el ácidoconjugados son muy d ébiles. Disolución neutra, pH = 7.

KF + H20 —> K+ + FC o C o

F" + H20 í* HF + OH"co (1-a) co a co a

El ion fluoruro es una base débil. Disolución básica, pOH = -log coa, pH > 7.

b) pH: HNO3 < NH4C1< N a C K K F



rUC—CH -CH -CrUI Il _ l

CH3CH3

H3C—Cr^Cr^Cr^CHg

C H 3

isomería de cadena


C uestión 5 . - Escriba las formulas desarrolladas e indique el tipo de isomería que presentanentre sí las siguientes parejas de compuestos:

a) Propanal y propanona.

b) 1-butenoy 2-buteno.c) 2,3-dimetilbutano y 3-metilpentano.

d) Etilmetilétery 1-propanol.

Solución:

a) CH 3-C H 2-CH O; CH3-CO-CH 3; isomería de función

b) CH 3-CH 2-CH=CH 2 ; CH 3-CH=CH-CH 3; isomería de posiciónc)

d) CH 3 -C H 2 - 0 -C H 3 ; CH 3-C H 2-C H 2OH ; isomería de función

SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problem a 1 - Se preparan dos disoluciones, una con 1,61 g de ácido metanoico (HCO OH)en agua hasta un volumen de 100 cm y otra de HCl, de igual volumen y concentración. Calcule:

a) El grado de disociación del ácido metanoico.b) El pH de las dos disoluciones.

c) El volumen de hidróxido potásico 0,15 M necesario para alcanzar el punto deequivalencia, en una neutralización ácido-base , de la d isolución del ácido metanoico.d) Los gramos de NaOH que añadida sobre la disolución de HCl proporcionen un pH de 1.

Considerar que no existe variación de volumen.Datos: Ka=l,8-1GT4; M asas atómicas: C =12,0 =16 y H = 1

Solución:

HCOOH + H20 -¡ H C O O ( a c ) + H30 (ac)co (1-a) co a co a

1,61/46c 0 = Q/l =0,35M

(c 0a)2 7 \Ka 1,8 - 1 0 "4

Ka = ° , = c0a2; a = p = — - = 0 ,02268

c0(l - a) I c0 ̂ 0 ,35b) Para la disolución de HCO OH :

[H30+] = c0a = 0,35 • 0 ,02268 = 7,938 • 1 0 - 3 => pH = - log(7,938 • 10- 3)

= 2,1Para la disolución de HCl:

pH = - log0,35 = 0,456

c) V • N = V • N' => V • 0,15 = 100 • 0,35 => V = 233 mid) pH = 1 => [H30+] f = 1 0 -1 = 0,1




n(H30+)-n(OH~) _ 0,1 • 0,35 - n(OH~)

= 0,025

[H 30 = v ~ => 0,1 = ' — ^ ~ => n(OH-)

m m

n(NaOH) = => 0,025 = — = > m = l a d e NaOHPm 40

Problema 2. - Sabiendo que la combustión de 1 g de TNT libera 4600 kJ y considerando losvalores de entalpias de formación que se proporcionan, calcule:a) La entalpia estándar de combustión del CH4.b) El volumen de CH4, medido a 25 °C y 1 atm de presión, que es necesario quemar paraproducir la misma energía que 1 g de TNT.Datos: AHECHO = -75 kJ-moP1; AHf°(C02) = -394 kJ-moP1; AHf°(H20(g)) = -242 U-mol"

Solución:

a) CH4 (g) + 2 02 (g) ->• C 0 2 (g) + 2 H20 (g)AH°comb (CH4) = AH°f (C02) + 2- AH°f (H20) - AH°f (CH4) = -394 +2- (-242) -(-75)AH0

comb (CH4) = - 80 3 l d -m ol1

b) Q = n- AH°comb (C H4); 4600 = n- 803; n = 5,729 moles de CH4

nRT 5,729 • 0,082 • 298V = = = 140 L

P 1OPCIÓN B

Problema 1 - En un recipiente de 0,4 L se introduce 1 mol de N2 y 3 mol de H2 a latemperatura de 780 K. Cuando se establece el equilibrio para la reacción N2 + 3 H2 í? 2 NH3,se tiene una mezcla con un 28 % en mol deN IL. Determine:

a) El número de moles de cada componente en el equilibrio.b) La presión final del sistema.c) El valor de la constante de equilibrio, Kp.

Datos: R = 0,082 atm.L.mdT1. K1

Solución:

a) N 2 (g) + 3H2(g) t ; 2NH3(g)1-x 3-3x 2x nT = l -x+3-3x+2x = 4-2x

2xx(NH3) = - — — = 0 ,28 ; x = 0,4375 moles

n(N2) = 1 — x = 0,5625 moles; n(H2) = 3 — 3x = 1,6875 moles;n(NH3) = 2x = 0,875 moles; nT = 3,125 moles

b) p T • V = nTRT; p T • 0,4 = 3,125 • 0,082 • 780 ; p T = 500 atmc) [N H3]2 ( 0 , 8 7 5 / 0 , 4 )2

Kc [N2][H 2]3 ( 0 , 5 6 2 5 / 0 , 4 ) ( l , 6 8 7 5 / 0 , 4 )3 ° ' ° 4 5 3

Kp = Kc- (RT)An = 0,0453 • (0,082 • 780)(2- 4) = 1,11 • 10"




Problema 2 - En la oxidación de agua oxigenada con 0,2 m oles de permanganato, realizada94-

en medio ácido a 25 °C y 1 atm de presión, se producen 2 L de O2 y cierta cantidad de Mn yagua.

a) Escriba la reacción iónica ajustada que tiene lugar.

b) Justifique, empleando los potenciales de reducción, si es una reacción espontánea encondiciones estándar y 25 °C.c) Determine los gramos de agua oxigenada necesarios para que tenga lugar la reacción.d) Calcule cuántos moles de permanganato se han añadido en exceso.

Datos: R = 0,082 a ta iLmol"1 . BT1; E°(Mn047Mn2+) = 1,51 V; E^CVUzOD = 0,68 V; Masasatómicas: O = 16 y H = 1.

Solución:

a) H2O2 - 2 e -> 0 2 + 2 H+ (x5)

M n0 4" + 8 H + + 5 e -> M n2+ + 4 H20 (x2)

5 H 2 0 2 + 2 M n04" + 6 H + -> 5 02 + 2 Mn2+ + 8 H20b) E° = 1,51 - 0,68 = 0,83 V > 0, espontánea.c) PV 1-2

' n(H202) = n (02) = — = n nn̂ ^nn = 0 ,08185 molesv 2 2J v 2J RT 0QQ2 1 2 9 g

m(H202) =n-Pm = 0 ,08185 • 34 = 2 , 7 8gd) 2 mol de Mn04~' n(Mn04 ) = 0 ,08185 moles 02 • — • •—— = 0 ,03274 moles

5 moles de 02

n(Mn04~) en exceso = 0,2 — 0,03274 = 0,167 moles




PAU Química. Modelo 20 0 5 /2 0 0 6

PRIMERA PARTE

C uestión 1 .- Para el elemento alcalino del tercer periodo y para el segundo elementodel grupo de los halógenos:

a) Escriba sus configuraciones electrón icas.b) Escriba los cuatro números cuánticos del último electrón de cada elemento.c) ¿Qué elemento de los dos indicados tendrá la primera energía de ionización

menor? R azone la respuesta.d) ¿Cuál es el elemento que presenta mayor tendencia a perder electrones? R azone

la respuesta.

Solución:

a) Na (sodio) - * ls2 2s2 2p6 3S1

Cl (cloro) -> l s2 2s2 2p6 3s2 3p5

b) Na: n = 3,1 = 0 (s), m = 0, s = +1/2 o -1 /2Na: n = 3,1 = 1 (p), m = 1 (o 0 o -1 ), s = +1/2 o -1 /2

c) El Na tiene menor energía de ionización porque perdiendo un electrón adquiere laconfiguración de gas noble.

d) El Na tiene mayor tendencia a perder electrones porque tiene menor energía deionización que el Cl y es más electropositivo.

Cuestión 2 - Se determinó experimentalmente que la reacción 2A + B —» P sigue laecuación de velocidad v = k[B] Conteste razonadamen te si las siguientes proposicionesson verdaderas o falsas.

a) La velocidad de desaparición de B es la mitad de la velocidad de formación deP.

b) La concentración de P aumenta a medida que disminuyen las concentraciones delos reactivos A y B.

c) El valor de la constante de velocidad es función solamen te de la concentracióninicial deB.

d) El orden total de reacción es tres.

Solución:

a) _ ld[A] _ d[B]_d[P]

2 dt dt dtEs falso, la velocidad de desaparición de B es igual que la velocidad deformación de P.

b) Verdadero, desaparecen los reactivos y aparece el producto.c) Falso, la constante de velocidad no depende de la concentración, depende del

factor de frecuencia (A), la energía de activación y la temperatura de acuerdocon la ley de A rrhenius:

k=A- e-E-'RT

d) Falso, el orden total es dos.



ÍES Atenea (S.S. de los Reyes)Departamento de Física y Química

Cuestión 3 - Al calentar, el dióxido de nitrógeno se disocia en fase gaseosa enmon óxido de nitrógeno y oxígeno:

a) Form ule la reacción química que tiene lugar.b) Escriba Kp para esta reacción.c) Exp lique el efecto que produce un aumento de presión total sobre el equilibrio.d) Explique cómo se verá afectada la constante de equilibrio al aumentar la

temperatura.

Solución:

a)b)

c)

2 N 0 2 ( g ) ^ 2 N O ( g ) + 02(g)

Kp —PNO ' Po2

2PNO?

Según el Principio de Le Chatelier: Si sobre un sistema en eq uilibrio se

ejerce una acción exterior perturbadora, el equilibrio se desplaza en elsentido en que se contrarreste esta acción .Si aumenta la presión, el equilibrio se desplaza hacia donde hay menornúmero de moles de gas, hacia la izquierda (formación de N 02 ) , ya que,como la presión es proporcional al número de moles de gas, así seconseguirá aminorar el aum ento,

d) Según el enunciado, cuand o se calienta se favorece la disociación, luegola disociación debe ser endotérmica (de acuerdo con el Principio de LeChatelier). Por tanto al aumentar la temperatura se hace mayor elnumerador de Kp y menor el denominador, la constante de equilibrioaumenta.

Cuestión 4 - Considerando los siguientes metales: Zn, Mg, Pb y Fea) Ordénelos de may or a menor facilidad de oxidación.b) ¿Cuáles de estos metales pueden reducir Fe3+ a Fe2+ pero no Fe + a Fe metálico?

Justifique las respuestas.Datos: E° (Zn2+/Zn) = -0,76 V; E° (Mg2+/Mg) = -2,37 V; E° (Pb2+/Pb) = -0,13 V; E°(Fe2+/Fe) = -0,44 V; E° (Fe3+/Fe2+) = 0,77 V

Solución:

a) A menor potencial de reducción, mayor facilidad de oxidación, luego:Mg > Zn > Fe > Pb

b) Se producirá la reacción si su E°R > 0

Fe3+ + l e " ^ Fe2+

E° = 0,77 VFe2+ + 2 e" -> Fe

E° = -0,44 V.2+E° (Znz7Zn) = -0,76 V E°R=1,53 V^>Sí

E° (Mg2+/Mg) = -2,37V

R 0,32V^>Sí

E°R = 3,14V^>Sí E° R=1,93 V^>Sí

E°(Pbz7Pb) = -0,13 V 0,9 V ^> Sí E ° R = - 0 , 3 1 V^>No,2+

E° (Fez

7Fe) = -0,44 V E ° R = 1 , 2 1 V=>SíJ + 2 +. ,2+El Pb y el Fe pueden reducir Fe a Fe pero no Fe a Fe metálico




Cuestión 5 - D a d a s las fórmulas siguientes: C3H6O, C3H6O2y C3H8Oa) Escriba todas las posibles estructuras semidesarrolladas para las moléculas

monofuncionales que respondan a las fórmulas anteriores (excluir las estructurascíclicas).

b) Nombre sistemáticamente todos lo s compuestos.

Solución:

C 3 H 6 0: CH 3 - C H 2 - C H O ; propanal CH3- CO - CH3; propanonaC 3 H 6 0 2 : CH3 -CH 2-CO OH ; ácido propanoicoC 3 H 8 0: CH 3 -C H 2 -C H 2 O H ; 1-propanol, CH3 -CHOH-CH3 ; 2-propanol y

C H 3 - C H 2 - 0 - C H 3 ; etilmetiléter

SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Pro b lema 1 . - U n a disolución acuosa de amoníaco de uso doméstico tiene de densidad0,85 g/cm 3 y el 8 % de NH3 en masa.

a) Calcule la concentración molar de amoníaco en dicha disolución.b) Si la disolución anterior se diluye 10 veces, calcule el pH de la disolución

resultante.

c) Determine las concentraciones de todas las especies (NH3, N H / , H+

y OH) enla disolución diluida 10 veces.Datos.- Masas atómicas: N = 14, H = 1; Kb N H3 = 1,8-10~5

Solución:

N H 3 + H 2 0 i± NH4 (ac) + OH-(ac)

co (1 -a ) co a co a

d • % • 10 0 ,85 - 8 - 1 0c 0 = z = 77; = 4M

0 Pm 1 7

b) Dilución: V M = V ' M ' => 4 1 = 1 0 M ' => M ' = 0 , 4 M

(c0ay Kb 1,8-10-sKb = —T. v = c0a

z; a = — = — = 6,7 • 10 ó

c o ( l - a ) J c 0 J 0,4

[OH~] = c0a = 0,4 • 6,7 • 10~3 = 2,68 • 10~3 => pOH = - log(2,68 • 10~3)= 2,57

pH = 14-pOH = 11,4

c) [N H3] = 0,4 M; [ Ñ u / ] = [OH"] = 2,68-10"3 M ; [H+] = 10"11'4 = 3,98-10"12 M




Pro blem a 2 - La reacción de descomposición de clorato potásico produce cloruropotásico y oxígeno.

a) Escriba la reacción, calcule la variación de entalpia estándar e indique si elproceso es exotérmico o end otérmico.

b) Calcule la energía intercambiada si se obtienen 25 L de oxígeno a 25 °C y 750mm de Hg.

Datos: AH°f (KC103) = -391,2 k l m o L1 ; AH°f (KCI) = -435,9 kJ .mol1 .R = 0,082 atm.L.mol^KT 1

Solución:

a) KCIO3 -> KCI + 3/2 02

AH° =AH°f(KCl) -AH°f(KC103) = -435,9 + 391,2 = -44 , 7 k l m oL1

Proceso exotérmico AH < 0

b) PV nRT 750-25n = —V = ——=^^„ nnn̂ ^nn = 1,01 molesRT P 760 • 0,082 • 298

Q = n • AH° = 767,3 • 44,7 = 45 ,1 kj

OPCIÓN B

Problema 1 .- Se colocan en serie una célula electrolítica de AgNCh y otra de CuSC>4.a) ¿Cuántos gramos de Cu(s) se depositan en la segunda célula mientras se

depositan 2 g de Ag(s) en la primera?b) ¿Cuánto tiempo ha estado pasando corriente si la intensidad era de 10 A?

Datos-Masas atóm icas: Ag = 107,87 y Cu = 63,5 4; Faraday = 96.50 0 C- moL1

Solución:

a) Ag+ + 1 e -> Ag

Cu2+ + 2 e" -> Cu

m

107,87 63^5/2neq(AgO = neq(û); -nn on = rn e ln) m = 0 , 5 8 9g de Cu

b) It 2 lOtea — 77 ; TT^r^. =

-^TTTTT; t — 179 s = 3 min.q F 107,87 96500

Problema 2 - Se introduce en un recipiente de 3 L, en el que previamente se ha hechoel vacío, 0,04 moles de SO3 a 900 K. Un a vez alcanzado el equilibrio, se encuentra quehay presentes 0,028 moles de SO3.

a) Calcule el valor de Kc para la reacción: 2 S03(g) *=> 2S02(g) + 02(g) a dichatemperatura.

b) Calcule el valo r de Kp para dicha disociación.Dato: R = 0,082 atm.L.mol^K 1

Solución:

a) 2S03(g) £5 2S02(g) + 02(g)0,04-x x x/2




0,04 - x = 0,028 => x = 0,012 moles/ 0 , 0 1 2 \ 2 / 0 ,006 \

y [«ff-[OJ= -5-H-5-) = 3,67-10 - 4

[S 03 ]2 /0,028\

b) Kp = Kc- (RT)An = 3,67 • 1 0 - 4 • (0,082 • 900)(3-2 ) = 0 ,0271




PAU Química. Septiem bre 20 06

PRIMERA PARTE

Cuestión 1 - La configuración electrónica del último nivel energético de un elemento es4s 2 4p3. De acuerdo con este dato:

a) Deduzca la situación de dicho elemento en la tabla periódica.b) Escriba los valores posibles de los números cuánticos para su último electrón.c) Deduzca cuántos protones tiene un átomo de dicho elemento.d) Deduzca los estados de oxidación más probables de este elemento.

Solución:

a) Periodo 4. Grupo 15.b) n = 4, l= l (p) ,m=l (o0o- l ) , s = + l / 2 o - l / 2 .c) Su número atómico es 33, tiene 33 protones.d) -3 ,0 ,3 , 5 .

C uestión 2 - Para las siguientes especies: Br2, NaCl, H20 y Fea) Razone el tipo de enlace presente en cada caso.b) Indique el tipo de interacción que debe romperse al fundir cada compuesto.c) ¿Cuál tendrá un menor punto de fusión?d) Razone qué compuesto/s conducirá/n la corriente en estado sólido, cuál/es lo

hará/n en esta do fundido y cuál/es no conducirá/n la corriente eléctrica en ningún caso.

Solución:

a) Br2: Enlace covalente, el bromo es electronegativo tiende a ganar un electrón,los dos átomos com parten dos electrones.NaCl: El Na (metal) tiende a perder un electrón, el Cl (no metal) tiende a ganarel electrón cedido por el Na. Enlace iónico.H 2 0 : Enlace covalente, el O tiende a ganar 2 electrones y el H uno, compartenelectrones en el enlace.Fe: Enlace metálico por ser el Fe un metal.

b) Br2: Fuerzas de Van der Waals tipo London (dipolo instantáneo-dipoloinducido)NaCl: enlace iónicoH 2 0 : enlace de hidrógenoFe: enlace metálico.

c) El Br2 tendrá el menor punto de fusión porque las interacciones entre susmoléculas son las más débiles.

d) El Fe conduce en estado sólido por ser metal. El NaC l en estado fundido porquese liberan los iones de la red cristalina. El Br2 y el H20 no conducen la corriente(el H20 tiene una pequeñísima con ductividad debido a los iones H+ y OH ).

C uestión 3 - El amoniaco reacciona a 298 K con oxígeno molecular y se oxida a monóxido denitrógeno y agua, siendo su entalpia de reacción negativa.




a) Formule la ecuación química correspondiente con coeficientes estequiométricos enteros.b) Escriba la expresión de la constante de equilibrio Kc.c) Razone cóm o se modificará el equilibrio al aumen tar la presión total a 298 K si

son todos los compuestos gaseosos a excepción del H20 que se encuentra en estadolíquido.

d) Explique razonadamente cómo se podría aumentar el valor de la constante de equilibrio.

Solución:

a) 4 NH 3 (g) + 5 02 (g) <* 4 NO (g) + 6 H20 (1) AH < 0b) [NO]4

c [NH3W02]sLa concentración de agua es invariable y está incorporada en la constantede equilibrio.

c) Según el Principio de Le Chatelier: " S / SOÓre Ufl sistema en equilibrio se

ejerce una acción exterior perturbadora , el equilibrio se desplaza en elsentido en que se contrarreste esta acción .Si aumenta la presión, el equilibrio se desplaza hacia donde hay menornúmero de moles de gas, hacia la derecha (formación de NO), ya que,como la presión es proporcional al número de moles de gas, así seconseguirá aminorar el aumento.

d) La constan te de equilibrio solo depende de la temperatura. Para queaumente Kc el equilibrio se tendría que desplazar hacia la derecha(aumento de NO y disminución de NH 3 y 02) y eso se lograríadisminuyendo la temperatura porque la reacción directa es exotérmica.

Cuestión 4 - En disolución acida, el ion dicromato oxida al ácido oxálico (H2C204) aC 0 2 según la reacción (sin ajustar): Cr20? 2 + H2C204 —» Cr3+ + C 02

a) Indique los estados de oxidación de todos los átomos en cada uno de los reactivos yproductos de dicha reacción.

b) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción.c) Ajuste la reacción globald) Justifique si es espontánea o no en condiciones estándar.

Datos.- E° Cr20727Cr3+= 1,33 V; E° C02 /H 2C 20 4 = -0,49 V

Solución:

a) C r2 0 72 + H2 C 2 0 4 -> Cr3+ + C 02

(+6, -2) (+ l ,+ 3, - 2) (+3) (+4, -2)

b) SR de reducción: C r2 0 72 + 14 H+ + 6 e" -> 2 Cr3+ + 7 H20 (xl)

SR de oxidación: H 2 C 2 0 4 - 2 e -> 2 C 02 + 2 H+ (x3)

c) C r2 0 72 + 3 H 2C 2 0 4 + 8 H+ -> 2 Cr3+ + 6 C 02 + 7 H20

d) E° = 1,33 + 0,49 = 1,82 V > 0, espontánea.

C uestión 5 . - Para cada una de las siguientes reacciones, formule y nombre los productosmayoritarios que se puedan formar y nombre los reactivos orgán icos.

a) CH 3-C H 2-CHOH-CH 3 + H 2 S 0 4 ^b) CH3OH + CH3COOH ~ >




c) CH 3-CH=CH-CH3 + HC1 ->d) C1CH 2-C H 2-C H 3 + KOH -»

Solución:

a) CH 3-C H 2-C H O H -C H 3 + H 2 S 0 4 -» C H3-CH=CH-CH 3 + H20

2-butanol —» 2-buteno + aguab) CH3OH + CH3COOH -> C H3COO-CH 3 + H20

metanol + ácido etanoico —» etanoato de metiloc) CH 3-CH=CH-CH 3 + HC1 -* CH3-C H 2-CHC1-CH 3

2-buteno —» 2-clorobutanod) C1CH2-C H 2-C H 3 + KOH ^ S H O - C H2 -C H 2 -C H 3 + KC1

1-cloropropano —» 1-propanolalcohol

C1CH 2-C H 2-C H 3 + KOH > CH2=CH-CH 3 + KC1 + H201-cloropropano —» propeno

SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1- Sabiendo que la temperatura de ebullición de un líquido es latemperatura a la que el líquido puro y el gas puro coexisten en el equilibrio a 1 atm depresión, es decir AG = 0, y considerando el siguiente proceso: Br2 (1) ±5 Br2 (g)

a) Calcule AH° a 25 °C.b) Calcule AS°c) Calcule AG° a 25 °C e indique si el proceso es espontáneo a dicha temperatura.d) Determine la temperatura de ebullición del Br2, suponiendo que AH° y AS° no varían con

la temperatura.Datos a 25 °C: AHf° Br2(g) = 30,91 ld-mol1 ; AHf° Br2a) = 0; S° Br2(g) = 245,4I-mol^KA; S° Br2a) =152,2 J-mot^K1

Solución:

a) AH° = AH°f (Br2 (g)) - AH°f (Br2 (1)) = 30,91 - 0 = 30,91 k lm o l1

b) AS° = S° Br2(g) - S° Br2(l) = 245 ,4 - 152,2 = 93,2 J-mol^-K *c) AG° = AH° - T-AS° = 30,91 - 298-0,0932 = 3,14 k lmol1 > 0, no

espontánead) AG° = 0; T = AH°/AS° = 30,91/0,0932 = 332 K = 59 °C

Problem a 2 - Se sabe que el ion permanganato oxida el hierro (II) a hierro (III), enpresencia de ácido sulfúrico, reduciéndose él a Mn (II).

a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción y la ecuación iónicaglobal.

b) ¿Qué volumen de permanganato de potasio 0,02 M se requiere para oxidar 40 mL de

disolución 0,1M de sulfato de hierro (H) en disolución de ácido sulfúrico?




Solución:

a) SR de reducción: M n04" + 8 H + 5 e" -> M n¿ + 4 H20 (xl)

SR de oxidación: Fe2+ - l e " - > Fe3+ (x5)

M n0 4" + 5 Fe2+

+ 8 H+

-> M n2+

+ 5 Fe3+

+ 4 H20b) V-N = V'-N'; N = M-v

V • 0,02 • 5 = 40 • 0,1 • 1; V = 40 mL

OPCIÓN B

P rob lema 1.- Sabiendo que la energía que posee el electrón de un átomo de hidrógeno ensu estado fundamental es 13,625 eV, calcule:

a) La frecuencia de la radiación necesaria para ionizar el hidrógeno.b) La longitud de onda en nm y la frecuencia de la radiación emitida cuando el

electrón pasa del nivel n = 4 al n = 2.Datos.-h = 6,62-10~34 J-s; e =1,6-10 19 C; c = 3-108 m/s

Solución:

a) îonización = £<» ~ Ex = 0 - ( - 1 3 , 6 2 5 ) = 1 3 , 6 2 5 eV= 2 , 1 8 - 1 0 - 1 8 J/átomo

b ) / l 1 \ 1 Q / 1 1 \,2 „ 2i = « « ^ - ^ = 2 . 1 8 - 1 0 - » ^ - ^ = 4 , 0 9 - 1 0 - 7

AE 4,09 • 10~1 9 „ c 3 - 1 0 8

v = -— = ——-——— = 6,17 • 101 4 Hz; Á = =

h 6,62 • 10 -3 4

' ' v 6,17 • 101 4

= 4,88 • 10 ~7 m

Problema 2 - Una disolución contiene 0,376 gramos de fenol (C6H5OH) por cada 100 mL.Sabiendo que el fenol se puede comportar como ácido débil monoprótico y que su valor de Ka es1,0-10~10, calcule:

a) Las concentraciones finales de fenol y fenolato p resentes en la disolución, asícomo el pH y el porcentaje de ionización del fenol.

b) El volumen de disolución de hidróxido de sodio 0,2 M que se necesitaría paravalorar (neutralizar) 25 mL de disolución de fenol.

Datos-Masas atómicas: H = 1, C = 12 y O = 16.

Solución:

C6H5OH + H2 0 f» C6H50 (ac) + H30+(ac)

Co (1-a) CQ a Co a

0 , 3 7 6 / 9 4

0 ,1= 0 ,04 M

c0( l - a) u c

o J 0,04

(c 0cc)2 , \Ka 1 0 -1 0

Ka = ° = c

0a

2; a = — = Hr^r-r = 5 • 10 "5 = 0 ,005 %



ÍES Atenea (S.S. de los Re yes)Departamento de Física y Química

[C6HsOH] =0,04M

[C6HsO-] = [H30+] = c0a = 0,04 • 5 • lO "5 = 2 • lO "6 M

pH = - lo g (2 -1 0 -6 ) = 5,7

b) V-N = V'-N' = > 7 - 0,2 = 25-0,04 => K = SmL




PAU Química. Junio 20 07

PRIMERA PARTE

C uestión 1 .- Dado s los siguientes elementos: F, P, Cl y Na,a) Indique su posición (periodo y grupo) en el sistema periódico.b) Determine sus núm eros atómicos y escriba sus configuraciones electrónicas.c) Ordene razonadam ente los e lementos de meno r a mayor radio a tómico.d) Ordene razonadamente los elementos en función de su primera energía de

ionización.

Solución:

a)

b)

c)

F (flúor): Periodo 2. Grupo 17 (halógenos)P (fósforo): Periodo 3. Grupo 15 (nitrogenoideos)Cl (cloro): Periodo 3. Grupo 17 (halógenos)Na (sodio): Periodo 3. Grupo 1 (alcalinos)F(f lúor)Z = 9^1s2 2s 2 2p 5

d)

15 ^ l s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 3

1 7 ^ 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 5

= 11 ^ l s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 1

P (fósforo) ZCl (cloro) Z =Na (sodio) Z =Radios: F < C l< P < Na.En un grupo el radio aumenta con el número atómico (hacia abajo) porque

aumentan las capas del átomo, y también porque los electrones más internosrepelen al último electrón (efecto pantalla) haciendo que el átomo se expanda.Por lo tanto el F es el más pequeño.En un periodo el radio disminuye con el número atómico (hacia la derecha)porque aumenta el número de protones en el núcleo y aumenta la fuerza deatracción sobre el último electrón, que entra siempre en la misma capa, con loque el átomo se contrae. Por tanto N a > P > Cl.Primera energía de ionización: Na < P < Cl < F.En un periodo aumenta hacia la derecha porque el último electrón está cada vezmás próximo al núcleo, más atraído y los elementos están cada vez más próximosa la estructura de gas noble y tienden a ganar electrones, no a perderlos. Por

tanto: N a < P < C lEn un grupo disminuye hacia abajo porque el último electrón está cada vez másalejado, menos atraído, y la repulsión de los electrones más internos (efectopantalla) es cada vez mayor. Por tanto el F tiene la mayor primera energía deionización.

Cuestión 2 . - En una reacciónquímica del tipo 3 A (g) —> A3

(g) disminuye el desordendel sistema. El diagramaentálpico del proceso se

representa en el siguienteesquema:

EntalpiaCreciente

Reactivos

Productos




a) ¿Qué signo tiene la variación de entropía de la reacción?b) Indique razonadamente si el proceso indicado puede ser espontáneo a

temperaturas altas o bajas.c) ¿Qué signo debería tener AH de la reacción para que ésta no fuera espontánea a

ninguna temperatura?

Solución:

a) La entropía mide el grado de desorden del sistema, si este disminuye entonces AS< 0

b) Según el diagrama entálpico AH < 0.Para que AG = AH - T-AS sea negativo, T tiene que ser baja porque el término ( -T-AS) es positivo, luego será espontánea a temperaturas bajas.

c) Si AH > 0 entonces AG > 0 a cualquier temperatura.

Cuestión 3 . - L a velocidad de la reacción A + 2 B —» C en fase gaseosa solo depende dela temperatura y de la concentración de A, de tal manera que si se duplica laconcentración de A la velocidad de reacción tamb ién se duplica.

a) Justifique para qué reactivo cambia más deprisa la concentración.b) Indique los órdenes parciales respecto de A y B y escriba la ecuación cinética.c) Indique las unida des de la velocidad d e reacción y de la constante cinética.d) Justifique cómo afecta a la velocidad de reacción una disminución de volum en

a temperatura constante.

Solución:

a) _ d[A] _ ld[B]_d[C]

dt 2 dt dtLa velocidad de desaparición de B es doble de la de A y de la de C, luego es laconcentración de B la que cambia más deprisa.

b) Es de orden 1 con respecto a A y de orden 0 con respecto a B.v = k[A]

c) Unidades de v = mo l-L-1- s-1

Unidades de tmol- L_1 -s _1 = (k)- mol-L-1

(k) = s-

1

d) Si disminuye el volumen aumenta la concentración de A y la velocidadaumenta. Hay más choques entre moléculas porque estas se mueven en unespacio menor.

Cuestión 4 - En una disolución en medio ácido, el ion MnCV oxida al H2O2, obteniéndoseMn2+, 02yH20.

a) No mb re todos los reactivos y produ ctos de la reacción, indicando los estadosde oxidación del oxígeno y del manganeso en cada uno de ellos.

b) Escriba y ajuste las semirreaccion es de oxidación y reducció n en medio ácido.c) Ajuste la reacción global.

d) Justifique, en función de los potenciales dad os, si la reacción es espontánea ono en condiciones estándar.




Datos: E° (Mn04~ / Mn2+) = 1,51 V; E° (02/H202)= 0,70 V

Solución:

a) 5 H2O2: agua oxigenada. N° de oxidación del O = -1

M n( V : ion perman ganato. N° de oxidación del Mn = +7 y del O = -2H +: protón.O2: dioxígeno. N° de oxidación del O = 0M n2+ : ion m anganeso (II). N° de oxidación del Mn = +2.H 2 0 : agua. N° de oxidación del O = -2

b) SR de oxidación: H 2 0 2 - 2 e" -> 02 + 2 H+ (x5)SR de reducción: M n04" + 8 H + + 5 e " ^ M n2+ + 4 H20 (x2)

c) 5 H2 0 2 + 2 M n04" + 6 H % 5 0 2 + 2 M n2+ + 8 H20

d) E° = E°reducción - EVidadón = 1,51 - 0 ,7 = 0 ,81 V > 0 , e s p on tá nea .

Cuestión 5.- Dadas las fórmulas siguientes: CH 3OH, CH3CH 2COOH, CH3COOCH3 yCH 3CONH2

a) Diga cuál es el nombre del grupo funcional presente en cada una de lasmoléculas.

b) Nom bre todos los compuestos.c) Escriba la reacción que tiene lugar entre CH3OH y CH3CH 2COOH.d) ¿Qué sustancias orgánicas (estén o no entre las cuatro anteriores) pueden

reaccionar para producir CH3COOCH3? Indique el tipo de reacción que tienelugar.

Solución:

a) CH3OH, alcoholCH 3CH 2COOH, ácido carboxílicoCH3COOCH3, ésterCH 3CONH2, amida

b) CH3OH, metanolCH 3CH 2COOH, ácido propanoicoCH3COOCH3, etanoato de metiloCH 3CONH2, etanamida

c) CH3OH + CH3CH2COOH -» CH3CH 2COO-CH 3 + H20metanol + ácido propanoico —» propanoato de metilod) CH3OH + CH3-COOH -> CH3-COO-CH3 + H20

metanol + ácido etanoico —» etanoato de m etilo + aguaReacción de condensación (esterificación)

SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A




Problema I - El pH de un zumo de limón es 3,4. Suponiendo que el ácido del limón secomporta como un ácido monoprótico (HA ) con constante de acidez Ka = 7,4-10 4, calcule:

a) La concentración de HA en ese zumo de limón.b) El volumen de una disolución de hidróxido sódico 0,005 M necesaria para

neutralizar 100 mL del zumo de limón.

Solución:

a) HA + H20 f± A ( a c ) + H30+(ac)

Co (1-a) Co a co a[H30

+] = c0a = 1 (T3 '4 = 3,98 • 10 ~4 M (1)(c 0a)2 . (3,98 • 1 0 -4 ) 2

Ka = ° v 7,4 • 10 -4 = i J- => c0 ( l - a) = 2,14 • 10 "4 (2)c0(l - a) c0( l - a)

Dividimos (2 )/(l):C o ( l - a ) 2,14 - 1 0 -4 1— = n̂n T=~A => - - 1 = 0 ,5377 => a = 0,65

c0a 3,98 • 10 -4 a

Sustituimos en (1):c0 • 0,65 = 3,98 • 10 -4 => c0 = 6,12 • 10 ~4 mol/L

b) V • N = V • N' => V • 0,005 = 100 • 6,12 • 10 ~4 => V = 12,2 mL

Problema 2 — La electrólisis de una disolución acuosa de sulfato de cobre (II) se efectúa segúnla reacción iónica neta siguiente:

2Cu2+ (ac) + 2H20 (1) -» 2Cu (s) + 02 (g) + 4H+ (ac)Calcule:

a) La cantidad (en gramos) que se necesita consumir de sulfato de cobre (II) para obtener4,1 moles de 02

b) ¿Cuántos litros de O2 se han producido en el apartado anterior a 25 °C y 1 atm depresión?

c) ¿Cuánto tiempo es necesario (en minutos) para que se depositen 2,9 g de cobre conuna intensidad de corriente de 1,8 A?

Datos: R = 0,082 atai-L-mol^-IC1; Faraday = 96485 C-moL1; Masas atómicas: Cu=63,5;S=32; 0=16

Solución:

a) 2 moles de CuSOAn(CuS04) = 4,1 moles de 02 : —— = 8,2

1 mol de 02

m(CuSOA) = n • Pm = 8,2 • 159,5 = 1308 gb) nRT 4,1-0,082-298

; V = = =1 00 Lp 1

c) Cu2+ + 2 e" -» CuIt 2,9 1,8 • t

n

°«=T;

6 3 ^ = 9 6 4 8 5;

' = í»13 * = 147 mí n .




OPCIÓN B

Problema 1 .- A temperatura elevada, un mol de etano se mezcla con un mol de vapor deácido nítrico, que reaccionan para formar nitroetano (CH3CH2NO2) gas y vapor de agua. A esa

temperatura, la constante de equilibrio de dicha reacción es Kc= 0,050.a) Formule la reacción que tiene lugar.b) Calcule la masa de nitroetano que se forma.c) Calcule la entalpia molar estándar de la reacción.d) Determine el calor que se desprende o absorbe hasta alcanzar el equilibrio.

Datos: Masas atómicas: H = 1, C = 12, N = 14, 0 = 16.

Etano (g) Ac. nítrico (g) Nitroetano (g) Agua (g)

AFPftkJ-mor1) -124,6 -164,5 -236,2 -285 ,8

Solución:

a) CH3-CH3(g) + HN03(g) ü C H3CH 2N 0 2 (g) + H20 (g)1-x 1-x X X

b) x . l= 0,05 => x = 0 ,1827 moles de nitroetanoV V

c 1 — x 1 — xV V

m = n-M = 0 ,1827 • (2 • 12 + 5 + 14 + 2 • 16) = 13,7 gc) AH°R = AH°f(CH3CH2N02) +AH°f(H20)- AH°f(CH3-CH3) - AH°f(HN03)=

= -236,2 -285 ,8 - (-124,6 -164,5) = -232,9 k J-m ol1

d) Q = n-AH°R = 0,1827-232,9 = 42,55 kJ

Problema 2 - Una muestra impura de óxido de hierro (DT) (sólido) reacciona con un ácidoclorhídrico comercial de densidad 1,19 g/cm3, que contiene el 35 % en peso del ácido puro.

a) Escriba y ajuste la reacción que se produce, si se obtiene cloruro de hierro (O) y agua.b) Calcule la pureza del óxido de hierro (O) si 5 gramos de este compuesto reaccionan

exactamente con 10 cm3 del ácido.c) ¿Qué masa de cloruro de hierro (III) se obtendrá?

Datos: Masas atómicas: Fe = 55,8; O = 16; H = 1; Cl = 35,5.

Solución:a) F e2 0 3 + 6 HC1 -> 2 FeCl3 + 3 H20

b)

c)

d • % • 10 1,19 -35-10[ H C l ] = ^ ^ = 36.5 =11AM

n(HCl) = M • V = 11,4 • 0,01 = 0,114 moles de HCl1 mol de Fe?0-y

n(Fe203) = 0,114 moles de HCl • —f-̂ = 0,0196 moles de HCl

m(Fe203) = n-Pm = 0,019 • 15 9,6 = 3,03 gPureza del Fe70o =

3,032 ^ 3 100 = 60,6 %

n(FeCl3) = 0,114 moles de HCl2 moles de FeCU

6 moles de HClm(FeCl3) =n-Pm = 0,038 • 162,3 = 6,17 g

= 0,038



Departam ento de Física y Química. I. E. S. Atenea (S. S. Reyes, Madrid]

Examen de Selectividad de Química. Modelo 0 6 /0 7

PRIMERA PARTE

C uestión 1.- Dadas las siguientes configuraciones electrónicas de los niveles de energíamás externos, identifique el grupo de la Tabla Periódica al que pertenecen. Indique elsímbolo, el núm ero atómico y el periodo del primer elemento de dicho grupo.

a) ns2 np4

b) ns2

c) ns2 np1

d) ns2 np5Solución:

a) Serán los elementos del grupo VTA (16 ó anfígenos). El primer elemento del grupotendrá n = 2, se encontrará en el segundo periodo, el elemento tendrá la configuración

electrónica ls2 2s2 2p4 que corresponde con Z = 8 y es por tanto el O (oxígeno).b) Serán los elementos del grupo HA (2 ó alcalino-térreos). El primer elemento del grupo

tendrá n = 2, se encontrará en el segundo periodo, el elemento tendrá la configuración9 9

ls 2s ; así será Z = 4, es decir que es el Be (berilio).c) Serán los elementos del grupo IIIA (13 ó térreos). El primer elemento del grupo

9 9 1

tendrá n = 2, se encontrará en el segundo periodo, la configuración es ls 2s 2p , tendráZ = 5 y será el B (boro).

d) Serán los elementos del grupo VTIA (17 ó halógenos). El primer elemento del grupotendrá n = 2, se encontrará en el segundo periodo, el elemento tendrá la configuraciónelectrónica ls2 2s2 2p5 que corresponde con Z = 9 y es por tanto el F (flúor).

Cuestión 2- Dados los siguientes compuestos: NaH, CH4, H20 , CaH2 y HF. Contesterazonadamente:

a) ¿Cuáles tienen enlace iónico y cuáles enlace covalente?b) ¿Cuáles de las m oléculas covalentes son polares y cuáles no polares?c) ¿Cuáles presentan enlace de hidrógeno?d) Atendiendo únicamente a la diferencia de electronegatividad, ¿cuál presenta la mayor

acidez?Solución:

a) Iónico: NaH y CaH2. Covalente: CH4, H20 y HF.b) Todas estas moléculas covalentes presentan enlaces polares y solo serán no polares

aquellas para las que se compensen por la geometría los momentos de los enlaces. Polar:H 2OyHF.Nopolar:CH4.c) H20 y HF, porque el O y el F tienen una elevada electronegatividad y un tamaño pequeño.d) HF por ser el flúor el que presenta la mayor diferencia de electronegatividad con el

hidrógeno.

C uestión 3.- El cloruro de plata (I) es una sal muy insoluble en agua.a) Formule el equilibrio heterogéneo de disociación.b) Escriba la expresión de la constante del equilibrio de solubilidad (Ks) y su

relación con la solubilidad molar (s).c) Dado que la solubilidad aum enta con la temperatura, justifique si el proceso de

disolu ción es endotérmico o exotérmico.d) Razone si el cloruro de plata (I) se disuelve más o menos cuando en el agua hay



D ep arta m en to de Física y Química. I. E. S. Ate nea (S. S. Reyes, M adrid ]

cloruro de sodio en disolución.Solución:

a) AgCl(s) ±5 Ag+(aq) + Cr(aq)b) K s=[Ag+]-[Cl"]; Ks = s2

c) Si la solubilidad aum enta es porque el equilibrio se desplaza hacia la derecha. Si ocurre

al aumentar la temperatura es porque se trata de un proceso endotérmico.d) El cloruro de sodio está disociado en iones Na + y Cl". El efecto del ion común Cl" endisolución desplaza el equilibrio hacia AgCl (s) y disminuye la solubilidad.

C uestión 4.- Conteste razonadamente a las siguientes preguntas:a) ¿Cuál es el orden de mayor a menor basicidad de las bases conjugadas de los

ácidos H N 03 , HCIO, HF y HCN?b) ¿Cuál es el orden de mayor a menor acidez de los ácidos conjugados de las bases

N 0 2", NaOH, NH3 y CH3COO".Datos: Ka HCIO = 10"7, Ka HF = 10"3, Ka HCN = 10"9, Ka NH4

+ = 10"9, Ka CH3COOH= 10" 5 , K a H N O 2=10 "3

Solución:a) El orden de fuerza de las bases conjugadas es el contrario al de la fuerza de los

ácidos de los que p rovienen . La base conjugada NO3" va a ser la más débil(neutra) ya que proviene de un ácido fuerte. El orden de fuerza de las otrasbases, conjugadas se puede establecer por sus mayores o menores constantes debasicidad (Kb = Kw /Ka), así, CN" (Kb = 10"5) > CIO" (Kb = 10"7) > F" (Kb =10"

) (es el orden contrario al de las constantes de acidez). Entonces, el orden defuerza de las bases conjugadas es: CN" > CIO" > F" > NO3"

b) El orden de fuerza de los ácidos conjugados es el contrario al de la fuerza de lasbases de las que provienen. El ácido conjugado Na+ va a ser el más débil(neutro) ya que proviene de una base fuerte. Las otras bases son débiles y lafuerza de sus ácidos conjugados se puede establecer por las constantes de acidezde estos. Así, Ka H N 02 > Ka CH3COOH > Ka NH4

+. Entonces, el orden defuerza de los ácidos conjugados es: H N 02 > CH3COOH > NH4

+> N a+.

Cuestión 5.- Dados los pares de compuestos orgánicos siguientes, indique sus nombresy justifique que tipo de isomería presentan:

a) CH 3-C H 2-C H 2-C H 3 y CH3-CH-CH3

CH3

b) CH3-CHOH-CH3 y CH3 - CH2 - CH2OH

c) CH3-CH2-CHO y CH3-CO-CH3d) CH 2 = CH-CH2-C H 3 y CH3 - CH = CH - CH3

Solución:a) Sus nombres son butano y metilpropano (o isobutano). Presentan isomería de

cadena ya que se diferencian en la distinta disposición de la cadena de carbonos.b) Sus nombres son 2-propanol y 1-propanol. Presentan isomería de posición ya que se

diferencian en la posición del grupo funcional.c) Sus nombres son propanal y dimetilcetona (propanona o acetona). Presentan isomería

de función ya que se diferencian en el grupo funcional.d) Sus nombres son 1-buteno y 2-buteno. Presentan isomería de posición ya que se

diferencian en la distinta posición del doble enlace.

S E G U N D A P A R T E



D ep arta m en to de Física y Química. I. E. S. Aten ea (S. S. Reyes, M adrid ]

O P C I Ó N AProblema 1.-El ácido butanoico es un ácido débil deKa= 1,8-10~5. Calcule:

a) El grado de disociación de una disolución 0,02 M del ácido butanoico.b) El pH de la disolución 0,02 M.c) El pH de la disolución que resulta al añadir 0,05 moles de HC1 a 25 0 mL de una

disolución 0,02 M de ácido butanoico. Suponer que no hay variación de volumen.Solución:a) CH3-(CH2)2-COOH í=É CH3-(CH 2)2-COO" + H+

c(l-a) ca caKa = c a2 / ( l - a ) ; 1,8-10 5 = 0 ,02a2 /(l-a), a = 0,03

b) [H+] = ca = 0,02 • 0,03 = 6-10 4; pH = 3,22c) Al añadir un ácido fuerte a un ácido débil, en esta relación deconcentraciones, el pH viene determinado por la aportación de protones delácido fuerte: [H+] = 0,05/0,25 = 0,2 M; pH = 0,7

Pro blem a 2 - Sabiendo que las entalpias de combustión del etanol y del ácido etanoico

(ácido acético) en condiciones estándar son, respectivamente, -1372,9 kJ-mol" 1 y -870,5kJ-mol"1 y que las entalpias normales de formación del agua líquida y del dióxido decarbono son respectivamen te -28 5,5 kJ-mol"1 y -393,04 kJ-mol"1, calcule:

a) La entalpia de la reacción co rrespondiente al proceso: C2H5OH (1) + 02 (g) ±+CH3-COOH(l) + H2 0(l)

b) La entalpia de formación del etanol.Solución:

a) AH comb C2H5OH - AH comb CH3-COOH = AH reacción = -1372,9- (-870,5) = -502,4 kJb) AHf C2H5OH = 2 AHf C 0 2 + 3 AHf H20 - AH comb C2H5OH = -269,68

kJ-mol"

1

O P C I Ó N BProblema 1.- Dos cubas electrolíticas que contienen disoluciones acuosas de AgN0 3 yCu(N0 3)2 respectivamente, están montadas en serie (pasa la misma intensidad por ambas). Sien 1 hora se depositan en la segunda cuba 54,5 g de cobre, calcule:

a) La intensidad de corriente que atraviesa las cubas.b) Los gramos de plata que se depositarán en la primera cuba tras dos horas de paso de la

misma intensidad de corriente.Datos.- F = 96.500 C; masas atómicas: Cu = 63,5; Ag = 107,9.Solución:

a) Cu2+

+ 2e" -> Cu54,5 g Cu-(2 moles de e /63,5 g Cu)-(96.500C/1 mol de e") = 165.645,7 C; 1= 165.645,7/3600 = 46 Ab) A g+ + e" -» AgQ = 46-2-3600 = 331.200 C; 331.200 C-(l mol/96500 C)-(107,9 g Ag/1 mo l e") = 370gAg

Prob lem a 2 - A 400 °C y 1 atmósfera de presión el amoniaco se encuentra disociado enun 40%, en nitrógeno e hidrógeno gaseosos, según la reacción NH 3 (g) ±+ 3/2 H2 (g) + 1/2 N 2

(g). Calcule:a) La presión parcial de cada uno de los gases en el equilibrio.

b) El volumen de la mezcla si se parte de 170 g de amoniaco.c) El valor de la constante Kp.



D ep arta m en to de Física y Química. I. E. S. Ate nea (S. S. Reyes, M adrid ]

d) El valor de la constante Kc.Datos.-R = 0,082atm-L-mor1-K 1; masas atómicas:N= 14,H = 1Solución:a) NH3(g) ±5 3/2H2(g) + &N*(g)moles equilibrio: n(l-a) 3n a/2 na /2

moles totales =n(l-a) + na/2 + 3na/2 = n(l+a)x N H 3 = n l-a)/n l+a) = 1 0,4)/ l + 0,4) = 0,43

x N 2 = na/2)/n l+a) = 0,2/ 1 + 0,4) = 0,14

x H 2 = 3na/2)/n l+a) = 0,6/ 1+0,4) = 0,43

P N H 3 = P N 2 = x- P T = 0,43-1 = 0,43 atm P H 2 = 1-0,14 = 0,14 atm

b) m oles iniciales NH 3 = 170/17=10moles totales = 10(1+0,4) = 14PV = nRT; V = nRT/P = 14- 0,082- 673/1 = 772,6 Lc) Kp = PH 2

3/2 PN2 m I PNHS = 0,433/2-0,141/2 /0,43 = 0,245d) Kc = Kp(RT)_An = 0,245(0,082-673)"1 = 4,4-10"3



ÍES Atenea (S .S. de los Reyes)Departam ento de Física y Química


PRIMERA PARTE

C uestión 1 .- Dadas las siguientes moléculas: P H3, H 2S, CH3OH, Bel2

a) Escriba sus estructuras de Lewis.b) Razone si forman o no enlaces de hidrógeno.c) Deduzca su geometría aplicando la teoría de hibridación.d) Explique si estas moléculas son polares o apolares.

Solución:

a) H-P-H H-l-H H | / _ 5 e _ / |

H H-C-O-H

H

b) El enlace de H se da en moléculas con enlaces H -F , H - 0 o H- N , luego el CH3OHes el único que presenta enlaces de hidrógeno .

c) PH3: El P tiene hibridación sp3, establece tres enlaces a con \-\s'F\

los H y queda un par electrónico sin compartir. Molécula fi \-\piramidal con ángulos menores de 109°.H2S: 2 átomos unidos al átomo central y dos pares sin _ H

compartir (hibridación sp3

del S). Molécula angular, ángulos s ^ 5+

algo menores de 109°. H

CH3OH: El C tiene hibridación sp3, establece cuatro enlacesa con los 3 H y el OH, que se repelen entre sí y dan una | + +molécula tetraédrica con ángulos de enlace de 109,5°. El O 'J^C8 H 8

1 I— ^ /tiene hibridación sp con dos pares electrónicos sin n O -compartir, establece dos enlaces a con el H y el CH3 queforman un ángulo menor de 109°. _ ++ _Bel2: El Be tiene hibridación sp, establece dos enlaces a con | — g e — |los yodos que forman un ángulo de 120°. Mo lécula lineal.

d) PH3: Los enlaces P -H son apolares, molécula apolar.H2S: Entre H y S hay una pequeña diferencia de electronegatividad y como lamolécula es angular será débilmente polar.CH3OH: Los enlaces C - 0 y H - 0 son polares y debido a la geometría de lamolécula, esta será polar.BeL;: Los enlaces Be-I son polares pero como la molécula es lineal los momentosdipolares se compensan, molécula apolar.

C uestión 2 - Conteste razonadamente a las siguientes preguntas:a) Ordene, de menor a mayor, el pH de las disoluciones acuosas de igual

concentración de los compuestos KCI, HF y HNO3.

b) Ordene, de menor a mayor, el pH de las disoluciones acuosas de igualconcentración de las sales NaC102, HCOONa y NaK>4.



b)


Datos: Ka(HF) = 10 3, Ka(HC102) = 10 2, Ka(HCOOH) = 10 4,Ka(HI04) = 10 8

Solución:

a) El HF es un ácido más débil que el HNO3 (ácido muy fuerte) y el KCl es una salprocedente de ácido y base fuerte, por lo que la base y el ácido conjugados sonmuy débiles y darán una disolución neutra, pH = 7. Por lo tanto el orden de pHsserá:

HNO3 < HF < KClNaC10 2 + H20 - » Na+ + C102" ; C102" + H20 f± HC102 + OH"

HCOONa + H20 —> Na+ + HCOO" ; HCOO" + H20 <¿ HCOOH + OH"N a I 0 4 + H20 - » Na+ + IG4" ; IQj" + H20 z± HIO4 + OH"

Todas las disoluciones son básicas.A mayor Kb, mayor basicidad y mayor pH .Kb(C102 ) < Kb(HCOO ) < Kb(I04 )pH(C102") < pH (HCOO") < pH (I04")

Cuestión 3 - La reacc ión 2H20 (1) tf 2H2 (g) + O2 (g) no es espontánea a 25°C. Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.

a) La variación de entropía es positiva porque aumenta el número de molesgaseosos.

b) Se cumple que Kp/Kc = RT.c) Si se duplica la presión de H 2, a temperatura constante, el valor de Kp aum enta.d) La reacción es endotérmica a 25 °C.

Solución:

a) Verdadera. La reacción directa produce gases y aumenta el desorden delsistema, AS > 0

b) Falso.KV = KC- (RT)An = Kc • (RT)3

c) Falso. La constante de equilibrio solo depend e de la temperatura.d) A 25° C, AG = AH - T-AS > 0 porque no es espontánea. Como AS > 0,

entonces AH tiene que ser positiva para AG sea positiva. La reacción esendotérmica. Verdadera.

C uestión 4. La reacción 2X + Y —» X2Y tiene órdenes de reacción 2 y 1 respecto alos reactivos X e Y, respectivamente.a) ¿Cuál es el orden total de la reacción? Escriba la ecuación velocidad del

proceso.b) ¿Qué relación existe entre la velocidad de desaparición de X y la de aparición

deX2Y?c) ¿En qué unidades se puede expresar la velocidad de esta reacción? ¿Y la

constante de velocidad?d) ¿De qué factor dep ende el valor de la constante de velocidad de esta reacción?

Razone la respuesta.

Solución:




a) El orden total es tres.v = k[X]2[Y]

b) _ ld[X] _ d[Y] _d[X2Y]

2 dt dt dtLa velocidad de desaparición de X es doble de la de aparición de X2Y.c) Unidades de v = mol-L~1-s~1

Unidades de k:

m o l - L - V ^ k H m o l - L - 1 ) 3

(k) = m or2-L 2 -s_1

d) La constante de velocida d depen de del factor de frecuencia (A ), la energía deactivación y la temperatura de acuerdo con la ley de Arrhenius:

k=A- e-E-'

RT

Cuestión 5. Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y

jus tifiq ue las re spu esta s escribiendo la reacción química adecuada:a) Los esteres son compuestos que se pueden obtener por reacción de alcoholes yácidos orgánicos.

b) El eteno puede producir reacciones de adición.c) Los alcoholes se reducen produciendo ácidos orgánicos.d) La deshidratación del etanol por el ácido sulfúrico produce eteno.

Solución:

a) VerdaderaHCOOH + CH3-CH2-OH -> HCOO-CH2-CH3 + H20

ácido metanoico + etanol —» m etanoato de etilo + aguab) Verdadera

CH 2=CH 2 + HC1 -> CH3-CH2CIeteno + cloruro de hidrógeno —» cloroetano

c) Falsa. Los alcoholes prima rios se oxidan hasta ácidos orgánico s:Oxidación Oxidación

CH3-CH2OH > CH3- CHO i C H 3 - C O O HOxidación Oxidación

etanol > etanal > ácido etanoicod) Verdadera

CdlOTCH3-CH2OH + H2SO4 > CH2=CH 2 + H20

etanol + ácido sulfúrico —» eteno + aguaSEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1 . - E l pH de una disolución de un ácido monoprótico HA es 3,4. Siel grado de disociación del ácido es 0,02. Calcule:

a) La concen tración inicial de ácido.b) Las conce ntraciones del ácido y de su base conjugada en el equilibrio.c) El valor de la constante de acidez, Ka.

d) Los gramos de hidróxido de potasio (KOH) necesarios para neutralizar 50 mL dedicho ácido.




Datos: Masas atómicas: K = 39,1; O = 16; H = 1.

Solución:

a) HA + H20 f* A(ac) + H30+

(ac)co(l-a) coa coa

[H30+] = c0a => 10~3 '4 = c0 • 0,02 => c0 = 0,0199 M

b) [HA] = 0,0199-(l-0,02) = 0,0195 M

[A"] = 0,0199-0,02 = 3,98-10 4 M

c) (3,98 • 1 0 - 4 ) 2

K„ = = 8,12 • 10~6

0,0195

d) n(KOH) = V(AH) • [AH] m

56,1

= 0,05 • 0,0199 => m = 0 ,055 8 g

P r o b l e m a 2 - Se i n t roduc e una ba r r a de Mg en una d i s o l uc i ón 1 M deMgSÜ4 y ot ra de Cd en una disolución 1 M de CdCh y se cierra el circuitoconectando las barras mediante un conductor metálico y las disolucionesmediante un puente salino de KNO3 a 25 °C.

a) Indique las reacciones parciales que tienen lugar en cada un o de los electrodos,muestre el cátodo, el ánodo y la reacción global, y calcule el potencial de la pila.

b) Responda a las mismas cuestiones del apartado anterior, si en este caso el9+

electrodo de Mg /Mg se sustituye por una barra de Ag sumergida en unadisolución 1M de iones A g+.

Datos: E° (Mg2+/Mg) = -2,37 V; E° (Cd2+/Cd) = -0,40 V; E° (Ag+/Ag) = +0,80 V

Solución:

a)

b)

M greductor

Cd2+

oxidante

M g

Cdreductor

+

+Ec

-

2 g oxidacióny

2 g reduccióny

Cd2+ -*

Mg ánodo

Cd cátodo

M g2+ + Cd

^cátodo C'ánodo ^t* v A á ' )2 g oxidación

y

9+

Cd ánodo

= 1,97 V

Ag + + 1 e reducción A g (x 2 ) cátodo

oxidante

Cd + 2 A g +- » Cd2+ + 2Ag

c-o _ c-on — n cátodo FV'-'ánodo = 0,8— (-0,4) = 1,2 V




OPCIÓN B

P r o b l e m a 1 . - En un recipiente de 25 L se introducen dos moles de hidrógeno,un mol de nitrógeno y 3,2 moles de amoniaco. Cuando se alcanza el

equilibrio a 400 °C, el número de moles de amoniaco se ha reducido a 1,8.Para la reacción 3H2 (g) + N2 (g ) *+ 2NH3 (g) calcule:a) El número de moles de H 2 y de N2 en el equilibrio.b) Los valores de las constantes de equilibrio Kc y Kp, a 400 °C.

Datos: R = 0,082 a tm-L-mol1 -K \

Soluc ión:

a)

b)

3H2(g) + N2 (g ) ±5 2NH3(g)2 - 3 x 1-x 3,2 + x

en el equilibrio: 3,2 + x = 1,8; x = -1 ,4

moles de H 2 = 2 - 3- (-1,4) = 6,2mo lesd eN 2 = l - ( - l , 4 ) = 2,4[N H 3]2 _ ( 1,8 / 2 5 )2

<%C [H2]3[N2] (6,2/25)3(2,4/25)

= 1,97

Kp=Kc- (RT)An = 1,97 • (0,082 • 673)(2~4) = 6,46 • 10~4

Pro ble m a 2 - Se hacen reacc ionar 12 ,2 L de c loruro de h idróg eno,m edi do s a 25 °C y 1 atm, con un exceso de 1-buteno para dar lugar a unproducto P.

a) Indique la reacción que se produce, nombre y formule el producto P mayoritario.

b) Determine la energía Gibbs estándar de reacción y justifique que la reacción esespontánea.c) Calcule el valo r de la entalpia estándar de reacción.d) Determine la cantidad de calor que se desprende al reaccionar los 12,2 L de

HC1.Datos: R = 0,082 atm-L-mol1 -K \

1-buteno

HC1

Producto P

AH°f(kJ-mor1)

-0 ,54

-92,3

-165 ,7

AGMkJ-mor1)

70,4

-95 ,2

-55 ,1

Solución:

a) Reacción de adición:CH 2=CH—CH2— CH 3 + HC1 -* CH3—CHC1—CH 2— CH3, 2-clorobutano

b) AG°R = -55 ,1 - 70,4 + 95,2 = -30,3 kJ/mol < 0, espontánea.c) AH°R = -165,7 + 0,54 + 92,3 = -72,86 kJ/mold) PV 1- 12,2

71 = -^7 = T-r^;—rr ̂ = 0,5 molesRT 0,082 • 298

Q = n • AH% = 0,5 • 72,86 = 36,4 kj







PAU Quím ica. Junio 2008

PRIMERA PARTE

C uestión 1 .- Dado s los elementos Na, C, Si y Ne:a) Escriba sus configuraciones electrónicas.b) ¿Cuántos electrones desapareados presenta cada uno en su estado fundamental?c) Ordénelos de menor a mayor primer potencial de ionización. Justifique la

respuesta.d) Ordénelos de menor a mayor tamaño atómico. Justifique la respuesta.

Solución:

a) Na (sodio) -* ls2 2s2 2 p6 3S1

C (carbono)-» l s2 2 s 2 2 p 2

Si (silicio) -> ls2 2s2 2 p6 3s2 3 p2

N e ( n e ó n ) ^ l s 2 2 s 2 2 p 6

b) Na (sodio) —» 1 electrón desapareado.C (carbono) —» 2 electrones desapareados en los orbitales 2p debido a la regla deHund.Si (silicio) —» 2 electrones desapareados en los orbitales 2p debido a la regla deHund.Ne (neón) —» Ningún electrón desapareado.

c) Primer potencial de ionización: Na < Si < C < Ne.En un periodo el primer potencial de ionización aumenta hacia la derecha porqueel último electrón está cada vez más próximo al núcleo, más atraído y loselementos están cada vez más próximos a la estructura de gas noble y tienden aganar electrones, no a perderlos. Por tanto: Na < Si y C < Ne.En un grupo disminuye hacia abajo porque el último electrón está cada vez másalejado, menos atraído, y la repulsión de los electrones más internos (efectopantalla) es cada vez m ayor. Por tanto Na < Si < C < Ne.

d) Radios: Ne < C < Si < Na.En un grupo el radio aumenta con el número atómico (hacia abajo) porqueaumentan las capas del átomo, y también porque los electrones más internos

repelen al último electrón (efecto pantalla) haciendo que el átomo se expanda.Por lo tanto C < Si.En un periodo el radio disminuye con el número atómico (hacia la derecha)porque aumenta el número de protones en el núcleo y aumenta la fuerza deatracción sobre el último electrón, que entra siempre en la misma capa, con loque el átomo se contrae. Por tanto Ne < C < Si < Na.

C uestión 2 - Considere la reacción química siguiente: 2C1 (g) —» CI2 (g)Conteste de forma razonada:

a) ¿Qué signo tiene la variación de entalpia de dicha reacción?b) ¿Qué signo tiene la variación de entropía de esta reacción?c) ¿La reacción será espontánea a temperaturas altas o baj as?d) ¿Cuánto vale AH de la reacción, si la energía de enlace C1-C1 es 243 kJ- mol-1?




Solución:

a) AH < 0 porque corresponde a la formación de un enlace covalente entre dosátomos de cloro y se desprenderá energía.

b) AS < 0 porque disminuye el número de moles de gas en el proceso.c) AH < 0 y -T-AS > 0 luego para que AG = AH - T-AS < 0 (sea espontánea) la

temperatura debe ser baja.d) En la reacción se desprenderá la energía correspondiente al enlace Cl-Cl que se

forma:AH = -243kJ-mol""1.

C uestión 3 - Considerando la reacción 2 S 02 (g) + 02 (g) *+ 2 S 03 (g) razone si lassiguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.

a) Un aumento de la presión conduce a una mayor producción de SO3.

b) Una vez alcanzado el equilibrio, dejan de reaccionar las moléculas de SO2 y O2 entre sí.c) El valor de Kp es superior al de K c, a temperatura ambiente.d) La expresión de la constante de equilibrio en función de las presiones parciales es: Kp =

p\so2yô2ypl(so3)Dato. R = 0,082 atm.L.mol^KT1

Solución:

a) Verdadera. Según el Principio de Le Chatelier: S / sobre un sistema en eq uilibriose ejerce una acción exterior perturbadora, el equilibrio se desplaza en elsentido en que se contrarreste esta acción .

Si aumenta la presión, el equilibrio se desplaza hacia donde hay menor númerode moles de gas, hacia la derecha (formación de SO3), ya que, como la presión esproporcional al número de moles de gas, así se conseguirá contrarrestar elaumento de presión.

b) Falso. Alcanzado el equilibrio continúan tanto la reacción directa como lainversa, las dos a la misma velocidad.

c) Falso. KV=KC- (RT)An = Kc • (0,082 • 2 9 8 )2 ~ 3 = 0,0409 • Kc => Kp < Kc

d) Falso, la expresión es la inversa de la propuesta:

K n P PÍo2 • Po2

Cuestión 4 - Se preparan disoluciones acuosas de igual concentración de H C l, NaC l,NH4CI y NaOH . Conteste de forma razonada:

a) ¿Qué disolución tendrá mayor pH?b) ¿Qué disolución tendrá menor pH?c) ¿Qué disolución es neutra?d) ¿Qué disolución no cambiará su pH al diluirla?

Solución:

HCl

NaClNH4CI

+ H20 -

+ H20 -+ H20 -

-* cr-> Na

+

-* NH4+

+ H30

+ cr+ cr

disolución acida, pH < 7

disolución neutra, pH = 7NH 4

+ + H20 ?± NH, + H ,0+




disolución acida, pH < 7NaOH + H20 —> Na+ + OH" disolución básica, pH > 7

a) La de mayor pH será la de NaO H porque se desprenden OH"b) El HC1 es un ácido más fuerte que el NH 4

+ y dará una disolución más acida.La de m enor pH es la de HC1.

c) Es neutra la de NaCld) La única que no cambiará será la de NaCl porque es neutra a cualquier

concentración. En las demás, al diluir, cambiará la concentración de H + u OH yel pH cambiará.

Cuestión 5 - Complete las siguientes reacciones químicas, indique en cada caso de quétipo de reacción se trata y nombre todos los reactivos que intervienen y los productosorgánicos resultantes:

a) CH3-CH2-COOH + CH3OH ->b) CH2=C H2 + Br2 ->

CCLIOV

c) CH3-CH2-OH + H2S 0 4 *d) CH3-CH2Br + KOH -k

Solución:

a) CH3-CH2-COOH + CH3OH -> CH3-CH 2-COO-CH 3 + H20ácido propanoico + m etanol —» propanoato de metiloReacción de condensación (esterificación)

b) CH 2=CH 2 + Br2 -> CH2Br-CH2Breteno + bromo —» 1,2-dibromoetanoReacción de adición

n\ calorC) CH3-CH2-OH + H2 S 0 4 > CH2=CH 2 + H20

etanol + ácido sulfúrico —» etenoReacción de eliminación

d) Si el disolvente es muy polar como el agua se da una reacción de sustitución:CH3-CH2Br + KOH -3» CH3-CH2OH + KBrbromo etano + hidróxido de potasio —» etanolSi el disolvente es poco polar como el etanol se da una reacción deeliminación:CH3-CH2Br + KOH -> CH2=CH 2 + KBr + H20

bromo etano + hidróxido de potasio —» eteno

SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1.-Sea la reacción: CH3-CH=CH2(g)+HBr(g)-> Producto (g)a) Complete la reacción e indique el nombre de los reactivos y del producto mayoritario.b) Calcule AH de la reacción.c) Calcule la temperatura a la que la reacción será espontánea.

Datos: ASreacció„° = -114,5 J .mol^.KT1

; AH°f (CH3-CH=CH2) = 20 ,4 kJ .moL1

; AH°f (HBr))-36,4 kJ.mol ; AH°f (producto mayoritario) = -95 ,6 kJ.mol *




Solución:

a) CH 3-CH=CH 2 (g) + HBr (g) -» CH3-CHBr-CH 3 (g)propeno + bromuro de hidrógeno —» 2-bromopropanoTambién se obtiene, en menor cantidad, el CH3-CH2-CH2Br, 1-bromopropano.

b) AH°R = -95 ,6 - 20,4 - (-36,4) = -79,6 kJ/molc) AG°R = AHo

R-T-AS°R<0-79,6 - T- (-0,1145) < 0 => T < 695 K

Problem a 2 - Las disoluciones acuosas de permanganato de potasio en medio ácido (ácidosulfúrico), oxidan al peróxido, de hidrógeno (agua oxigenada) formándose oxígeno, sulfato demanganeso (11), sulfato de potasio y agua.

a) Formule y ajuste las semirreacciones iónicas de oxidación y reducción y la reacciónmolecular.

b) Calcule los gramos de oxígeno que se liberan al añadir un exceso de permanganato a200 mL de peróxido de hidrógeno 0,01 M .c) ¿Qué volumen ocuparía el 02 obtenido en el apartado anterior, medido a 21 °C y 720 mm

Hg?Datos:R= 0,082 atm.L.mol K ; masa atómica: 0 = 16; 1 atm = 760mmHg

Solución:

a) SR de oxidación: H 2 0 2 - 2 e" -> 02 + 2 H+ (x5)

SR de reducción: M n04" + 8 H + + 5 e " ^ M n2+ + 4 H20 (x2)

5 H 2 0 2 + 2 KMn04" + 3 H 2 S 0 4 -> 5 02 + 2 M n S 04 + K2 S 0 4 + 8 H20b) n(H202) =V • M = 0,2 • 0,01 = 0,002 moles de H202

m(02) = n(02) • Pm = 0,002 • 32 = 0,064 g de 02

c) nRT 0,002-0,082-294V = = n̂„,n = 0,0509 L

p 720/760

OPCIÓN B

Problema 1 .- El acetileno o etino (C2H2) se obtiene por reacción del carburo de calcio (CaC2) con

agua.a) Formule y ajuste la reacción de obtención del acetileno, si se produce además hidróxido decalcio.

b) Calcule la masa de acetileno formada a partir de 200 g de un carburo de calcio del 85 % depureza.

c) ¿Qué volumen de acetileno gaseoso se produce a 25 °C y 2 atm con los datos del apartadoanterior?

Datos: R = 0,082 atm.L.molÎC1; masas atómicas: Ca = 40, C= 12,H= 1

Solución:

a) CaC2 + 2 H20 -*FK=CH + Ca(OH)2




b) m 200-0,85n(CaC2) = —— = — = 2,66 moles de CaC2

Pm 64n(C2H2) = n(CaC2) = 2,66 moles de C2H2

m(C2H2) = n • Pm = 2,66 • 26 = 69,2 g de C2H2

c) nRT 2,66-0,082-298; V = = = 32,5L

p 2P rob lema 2 - Se tiene una disolución de ácido nítrico de pH=2,30.

a) Determine el número de moles de ion nitrato en disolución sabiendo que el volumen de lamisma es de 250 mL.

b) Calcule la masa de hidróxido de sodio necesaria para neutralizar 25 mL de la disoluciónanterior.

c) Determine el pH de la disolución obtenida al añadir 25 mL de hidróxido de sodio 0,001M a25 mL de la primera disolución de ácido nítrico, suponiendo que los volúmenes son aditivos.

Datos: Masas atómicas: Na=23; O = 16; H = 1

Solución:

+a ) H N 03 + H20 - ̂ N 03" + H30

Co c0

co = [ N 0 3 " ] = [ H 3 0 + ] = 10"2 '3 = > n ( N 0 3 " ) = 0 , 2 5 - 1 0 "2 ' 3 = 1 , 2 5 - 1 0 "3 m o l e s

b) n(NaOH) = V(ácido) • M(ácido) => - ̂ = 0,025 • lO "2 '3 => m = 5 • 1 0 "3 g40

c) n(OH") = 0,025-0,001 = 2,5-10"5

n(Yt) = 0,025-10"

2

'

3

= 1,253-10 4

_ n(H+) - n(OH~) _ 1,253 • 10~4 - 2,5 • 1 0 "5 _ _3

[B ¡final - ̂ - 5^5 - 2 • ID -

pH = 2,7




PAU Química. Modelo 20 0 7 /2 0 0 8

PRIMERA PARTE

Cuestión 1 . - Para cada uno de los elementos con la siguiente configuración9 4 9 9 9

electrónica en los niveles de energía más externos: A=2s 2p ; B=2 s ; C= 3s 3p ; D=3 s 2 3p 5

a) Identifique el símbolo del elemento, el grupo y el periodo en la Tabla Periód ica.b) Indique los estados de oxidación posibles para cada uno de esos elementos.c) Justifique cuál tendrá mayor radio atómico, A o B.d) Justifique cuál tendrá ma yor electronegatividad, C o D.

Solución:

a) A= O; 2o periodo, grupo 16 (VIA o anfigenos)B= Be; 2 o periodo, grupo 2 (HA o alcalinotérreos)C= Si; 3 e r periodo, grupo 14 (IVA o carbonoideos)D= Cl; 3e r periodo, grupo 17 (VITA o halógenos)

b) A: -2 . -1 y 0; B: +2y 0; C: +2, +4 y 0; D: - 1 , +1 , 0, +3. +5 y +7c) El elemento de mayor radio es B (Be) porque al irse completando la capa

(periodo) se reduce el radio.d) El elemento más electronegativo es el D (Cl) porque únicamente necesita un

electrón para completar su configuración de capa completa (está más a laderecha en la tabla y en el m ismo periodo).

C uestión 2 - Dados los siguientes com puestos: H 2S, BCI3 y N2.a) Escriba sus estructuras de Lewisb) Deduzca la geometría de cada molécula por el método RPEC V o a partir de la

hibridación.c) Deduzca cuáles de las moléculas son polares y cuáles no polares.d) Indique razonadamente la especie que tendrá un menor punto de fusión.

Solución:

a) H-S_-H -M-B-Ch :N = N:

•.Cl.

b) H2S: 2 átomos unidos al átomo central y dos pares sin compartir (hibridación sp3

del S). Mo lécula angular, ángulos algo men ores de 109°.BCI3: 3 átomos unidos al átomo central y ningún par sin compartir (hibridaciónsp 2 del B). Molécula plana triangular, áng ulos de 120°.N2: 2 átomos unidos (hibridación sp). Mo lécula lineal.

c) N2 y BCI3 son apolares. Enlaces apolares para N2 y geometría triangular planapara BCI3 en la que se anulan los dipolos de enlace por su geometría; H2S es

polar por tener enlaces polares y no ser lineal.




d) N 2 < B C 1 3 < H 2 SEl N2 y el BCI3 presentan fuerzas intermoleculares débiles, tipo London (dipoloinstantáneo-dipolo inducido). Estas fuerzas son menores para N2 por ser menorsu masa molecular. En el H2S las fuerzas intermoleculares son dipolopermanente, que es más fuerte.

C uestion 3.- Un componente A se descompone según la reacción 2A Í+ B + C que esexotérmica, espontánea a temperatura ambiente y tiene una energía de activación alta.

a) Indique , en un diagrama entálpico , entalpia de reacción y energía de activación.b) Justifique si la reacción de descomposición es rápida o lenta a temperatura

ambiente.c) Justifique qué proceso es más rápido, el directo o el inverso.d) Justifique si un aumento de temperatura favorece la descomposición desde el

punto de vista del equilibrio y de la cinética.

Solución:b) La reacción de descom posición será lenta a

temperatura ambiente ya que la energía deactivación es alta.

c) La energía de activación del proceso inverso esmayor que la del directo por tratarse de unareacción exotérmica, por tanto el proceso inversoes aún más lento.

d) Por Le Chatelier, un aum ento de temp eratura enun proceso exotérmico desplaza el equilibrio

hacia el reactivo A, se favorece el proceso inversoy la descomposición se desfavorece. Pero por laecuación de Arrhenius un aumento de temperaturaaumenta la velocidad de descomposición yfavorece la cinética.

C uestion 4 . - Sea una disolución acuosa 1 M de un ácido débil monoprótico cuyaKa = 1CT5 a 25 °C. Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.

a) Su pH será mayor que 7.b) El grado de disociación será aproximadam ente 0,5.c) El grado de disociación aumen ta si se diluye la disolución.

d) El pH aumenta si se diluye la disolución.

Solución:

a) Falsa. Por ser disolución de ácido el pH debe ser ácido, es decir menor que 7.b) Falsa. Por ser débil, con una Ka de ÍCT5 y su concentración 1 M será muy

inferior a 0,5 (aproximadam ente 0,01).c) Verdadera. Al ser un ácido débil mon oprótico Ka = c a /(1-a) y como Ka es cte a

T=cte, si c disminuye a aumenta.d) Verda dera. Al diluir la disolución la [H+] disminuye luego disminuye la acidez

de la disolución por lo que el pH aum enta.

Cuestión 5 . - Escriba un ejemplo representativo para cada una de las siguientes




reacciones orgánicas, considerando únicamente compuestos reactivos con 2 átomosde carbono. Formule y nom bre los reactivos im plicados:

a) Reacción de sustitución en derivados halogenados por grupos hidroxilo.b) Reacción de esterificación.c) Reacción de eliminación (Alcoholes con H2SO4 concentrado)d) Reacción de oxidación de alcoholes

Solución:

Algunos ejemplos válidos como respuesta pueden ser los siguientes:OH~

a) CH3-CH2C1 (cloruro de etilo) —> CH3-CH2OH (etanol)b) CH3-COOH (ácido acético) + CH3-CH2OH (etanol)-> C H 3 - C O O C H 2 -

CH3 (acetato de etilo)H2S0 4

c) CH3-CH2OH (etanol) > CH2=C H 2 (eteno)KMnO,

d) CH3-CH2OH (etanol) > CH3-COOH (ácido acético)

SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1 .- En el espectro del átomo h idrógeno hay una línea situada a 434,05 nm .a) Calcule AE para la transición asociada a esa línea expresándola en ld -m o l 1 .b) Si el nivel inferior correspondiente a esa transición es n=2 , determine cuál será

el nivel superior.D a t o s : h= 6,6210~34 J - s ; N A = 6 , 0 2 3 1 0 2 3 ; R H = 2 , 1 8 0 - 1 0 ~1 8 J ; c=3-10 8 m-s~

Solución:

a) AE=hc/?i AE=276kJ-mor1

b) AE=RH( l /22 - l /n2 )n=5

Problema 2 - Una disolución 0,1 M de un ácido monop rótico, HA, tiene un pH de 4,8.Calcule:

a) Las concentraciones en el equilibrio de todas las especies presentes en la

disolución (incluir la concentración de OH ).b) La constante de disociación del ácido HA y el grado de disociación del ácido.Dato. Kw= 1.10~14

Solución:

a) HA + H20 i* A"(ac) + H 3 0 + (ac)0,1-x x x

[H30+] = c0a => 1 (T3 '4 = c0 • 0,02 => c0 = 0,0199 M

x = [H+] = 10~4'8= 1,58-10~5 M

[H+

] = [A1 = 1,58-10_5

M[HA] = 0,1-1,58-10_5 = 0,1M




[OIT] = Kw/ [H+] = 1(T14 / 1,58- 1(T5 = 6,33- 1(T10 M

b) Ka = (1,58- 1(T5)2/ 0,1= 2,5- 1(T9

Grado de ionización = 1,58- 1(T5 / 0,1 = 1,58- 1<T*

OPCIÓN B

Problema 1 . - La urea , H 2N ( C O ) N H 2 , es una sustancia soluble en agua, quesintetizan multi tud de organismos vivos, incluyendo los seres humanos, paraeliminar el exceso de nitrógeno. A partir de los datos siguientes, calcule:

a) Ajuste la reacción de formación de la urea, H2N(CO)NH2 (s), a partirde amoniaco, NH 3 (g), y dióxido de carbono, CO2 (g), sabiendo que enla misma también se produce H2O (1). Obtenga la entalpia de formaciónde la misma.

b) Calcule la entalpia del proceso de disolución de la urea en agua.c) Razone si un aum ento de temperatura favorece o no el proceso de disolución dela urea.

Entalpias de formación estándar (en kJ/mol):NH 3 (g) = -46,11; H2N(CO)NH2 (s) = -333,19; H2NCONH 2 (aq) = -319,2;C 0 2 (g) = -393,51 ; H20 (1) = -28 5 ,83.

Solución:

a) Reacción ajustada: 2 N H 3 (g ) + C 0 2 (g ) -* H2N(CO)NH2 (s) + H20 (I)Para la reacción de formación, aplicamos la metodología clásica de ver las

entalpias de reacción de productos y reactivos, restándolas entre sí con suscorrespondientes coeficientes estequiométricos: AHR = AHf (urea(s)) + AHf (H2O(1)) - 2 AHf (NH 3 fe)) - AHf ( C 02 (g)) = 333,19 - 285.83 - (-2-46,11 -393,51)= -133,29 kJ/mol

b) El proceso es ahora H2N(CO)NH2 (s) -> H2N(CO)NH2 (aq)Y aplicando la misma m etodología,AHdis = AHf (urea (aq)) - AHf (urea(s)) = -3 1 9, 2 - (-333.19) = 13,99 kJ/mol.

c) El proceso de disolución es endotérmico, al tener un cambio de entalpia positivo,por lo tanto la solubilidad aumentará al aumentar la temperatura.

Problema 2 - Dada la reacción en la que el ion permanganato (tetraoxomanganato(VII)) oxida, en medio ácido, al dióxido de azufre, obteniéndose ion tetraoxosulfato(VI) e ion mangan eso (II),

a) Ajuste la reacción iónica por el método del ion-elec trón.b) Calc ule el po tenc ial está nd ar de la pila y just ifiqu e sí la reac ción será

o no espontánea en esas condiciones.c) Calcule el volumen de una disolución de permanganato 0,015M

necesario para oxidar 0,32 g de dióxido de azufre.Datos: Potenciales estándar de electrodo: MnOzf ,H+/Mn2+= +1,51V;

Pes os atómicos: S = 32 y O = 16.

Solución:

SO42~,H7SO2(g) = +0,17V;




a) Reducción: M n 04 + 8 H + + 5 e ^ M n2+ + 4H20 (x2)Oxidación: S 02 + 2 H20 -> S 04

2 + 4 H+ + 2 e (x5)2 M n 04 + 16 H+ + 5 S 02 + 10 H20 -» 2 M n2+ + 8 H20 + 5 S 04

2 + 20 H+

2 M n 04 + 5 S 02 + 2 H20 -> 2 M n

2+

+ 5 S 04

2

+ 4 H

+

b) E° = 1,51 - 0,17 = 1,34 V. Si será espontánea al ser E° > 0 y por tanto AG° <0

c) n(S02) = 0,32/64 = 0,005 molesn(Mn04~) = 0,005 moles(S02>2 moles(Mn04~) / 5 moles(S02) = 0,002 molesn = M-V; V(Mn04~) = 0,002 moles / 0,015 m ole s-L 1 = 0,1333 L = 133,3 mL




PRIMERA PARTE

C uestión 1 .- A las siguientes especies: X t Y y Z+, les corresponden los números atómicos 17,18 y 19, respectivamente.

a) Escriba la configuración electrónica de cada una de ellas.b) Ordene razonadamente, de menor a mayor, las diferentes especies según su tamaño y

su energía de ionización.c) ¿Qué especies son XTe Y?d) ¿Qué tipo de enlace presenta ZX? Describa brevemente las características de este enlace.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Solución:

a) Las tres tienen la misma configuración electrónica: ls2 2s2 2 p6 3s2 3p6.b) Radio de Z+ < Radio de Y < Radio de X?. Cuanto mayor es la carga nuclear

(mayor número atómico), mayor es la atracción por los electrones de la últimacapa y el átomo se contrae.Orden de energías de ionización: X - < Y < Z+. Por la misma razón anterior,cuanto mayor es la atracción entre el núcleo y los electrones de la última capa,mayor es la energía necesaria para ionizarlos.

c) XT = Cr , Y = Ar.d) ZX = KC1, compuesto iónico. El enlace iónico se establece por atracción

electrostática entre el catión y el anión. Cationes y aniones se distribuyen en unared cristalina en la que cada catión está rodeado por aniones y viceversa. Loscompuestos iónicos son duros, de altos puntos de fusión y ebullición, solubles enagua y no conductores del calor ni la electricidad (salvo si están fundidos).

C uestión 2.-Dadas las siguientes moléculas: CH4, NH3, H2S, BH3.a) Justifique sus geometrías moleculares en función de la hibridación del átomo central.b) Razone qué moléculas serán polares y cuáles apolares.c) ¿De qué tipo serán las fuerzas intermoleculares en el CH4?d) Indique, razonadamente, por qué el NEL es el compuesto que tiene mayor temperatura de

ebullición.





Solución:

a) CH4: El C tiene hibridación sp , establece cuatro enlaces a con los H, que serepelen entre sí y dan una molécula tetraédrica con ángulos de enlace de 109,5°.NH3: El N tiene hibridación sp3, establece tres enlaces a con los H y queda unpar electrónico sin compartir. Molécula piramidal con ángulos menores de 109°.H 2S: El S tiene hibridación sp3, establece dos enlaces a con los H y quedan dospares electrónicos sin compartir. Molécula angular con ángulos menores de109°.

BH 3: El B tiene hibridación sp 2, establece tres enlaces a con los H. Moléculatriangulares con ángulos de 120°.

b) En el CH4 y BH3 los enlaces son apolares y además las moléculas sonsimétricas, luego son apolares. En el NH3 y H2S los enlaces son polares y no secompensan por la geometría de la molécula, luego son polares.

H

H

H

c) El

H

CH 4 presenta

8

H +H8

fuerzas intermoleculares

8 / H + H

H H

London (dipoloébiles, tipoinstantáneo-dipolo inducido),

d) Entre las moléculas de NH3 hay enlaces de hidrógeno que son más fuertes quelas interacciones dipolo p ermanente (H2S) y las de tipo London (CH4, B H3).

Energía

C uestión 3 — Considerando el diagrama de energía que se muestra, para la reacción Aconteste razonadamente a las siguientes preguntas:

a) ¿Cuál puede ser la causa de la diferenciaentre la curva 1 y la 2?

b) ¿Para cuál de las dos curvas la reaccióntranscurre a mayor velocidad?

c) ¿Qué les sucederá a las constantes develocidad de reacción si se aumenta latemperatura?

d) ¿La reacción es exotérmica o endotérmica?Puntuación máxim a por apartado: 0,5 puntos.

B + C,

C o r v a

C u r v a 2

Coordenada de reacciónSolución:

a) En el caso de la curva 2, se ha añadido un catalizador que rebaja la energía deactivación.

b) Para la curva 2 es mayor la velocidad de reacción porque la energía de activación esmenor.

c) Las constantes de velocidad aumentan con la temperatura de acuerdo con la ley deArrhenius:

k = A- e-E«'

RT

d) La reacción es exotérmica, AH < 0.

C uestión 4 - En una pila electroquímica, el ánodo está formado por una barra de cobresumergida en una disolución acuosa de nitrato de cobre (II), mientras que el cátodoconsiste en una lámina de plata sumergida en una disolución acuosa de nitrato de plata.




a) Formule las semirreacciones del ánodo y del cátodo.b) Form ule la reacción global iónica y mo lecular de la pila.c) Exp lique de forma justificada por qué se trata de una pila galvánica.d) Indique razonadam ente el signo de AG° para la reacción global.

Datos: E°(Ag+/Ag) = 0,80 V; E°(Cu2+/Cu) = 0,34 V.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Solución:

a)

b)

c)

d)

Ánodo, oxidación: Cu - 2 e" —» Cu2+

Cátodo, reducción: Ag+ + 1 e" —» Ag

Cu + 2 A g+ -» . Cu2+ + 2 Ag

Cu + 2 AgNC-3 -* Cu(N03)2 + 2 AgLos electrones que desprende el Cu en el ánodo se desplazan por el conductoreléctrico hasta el electrodo de Ag (cátodo) donde se unen a los iones Ag+ quese depositan sobre el cátodo. Por tanto se genera una corriente eléctrica.

AG° = -nFE°; E° = E°cátodo - E°ánodo = 0,80 - 0,34 = 0,46 > 0, por lo tanto AG°< 0, reacción espontánea.

Cuestión 5-Para el siguiente compuesto: C H — C = C H - C H 3

ChLa) Indique su nom bre sistemáticob) Escriba su reacción con yoduro de hidrógeno e indique el nombre del producto

mayoritario.c) Formule y nombre los isómeros de posición del compuesto del enunciado.

Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos, b) y c) 0,75 puntos.

Solución:

a) 2-metil-2-butenob)

H 3 C—C=CH—CH 3 + Hl

CH-,

c) H2C—C C H 2 -C H 3

C H 3

2-metil-1-buteno

I I

H,C—C—CH9-ChU + H3C—CH-CH-CHI

CH,I

2-metil-2-yodobutano 3-metil-2-yodobutano

(mayoritario) (minoritario)

H-,C C H - CH—CHoI

C H 3

3-metil-1-buteno

SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1 . - Para la reacción de hidrogenación del eteno (CH2=CH 2), determine:a) La entalpia de reacción a 298 K.




b) El cambio de energía Gibbs de reacción a 298 K.c) El cambio de entropía de reacción a 298 K.d) El intervalo de temperatura s para el que dicha reacción no es espontánea.

Solución:

Datos a 298 KAfffíkJ.mor1)AGVkJ.mor1)

CH 2=CH 2

52,368,1

CH3-CH3-84,7-32,9

a) CH 2=CH 2 + H2 -> CH3-CH3AH°r = AH°f (CH3-CH3) - AH°f (CH2=CH2) = -84,7 - 52,3 = -137 kJ .m ol1

b) AG°r = AG°f (CH3-CH3) - AG°f (CH2=CH2) = -32,9 - 68,1 = -101 kJ.mor1

c) AG° = AH° - T-AS°; -1 01 = -1 37 - 298-AS0; AS0 = -0 ,121 kJ .m ol1 = -121 Imok1

d) AG° = AH° -T -A S °> 0 ; -137-T-(-0,121) > 0; 0,121-T > 137; T>1134K

Problema 2 - Una disolución acuosa de amoniaco de uso doméstico tiene una densidadde 0,962 g-cm 3 y una concentración del 6,5 % en peso. Determine:

a) La concentración m olar de amoniaco en dicha disolución.b) El pH de la disolución.c) El pH de la disolución resultan te al diluir 10 veces.

Datos: Masas atómicas: N = 14, H = 1; Kb(amoníaco) = 1,8-10~5.Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos, b) y c) 0,75 puntos.

Solución:

a)

b)

NH3 H20 N H4 (ac) + O H (ac )

Co (1-a) co a co ad • % • 10 0,962 • 6,5 • 10

— = 3,68 Mn =

Kh —[OH"] '

Pm

[OH"]2

17

c0( l - a) c0

= 8,14-10-3

pOH = 2,09 => pH = 11,9

; [OH-] = ^¡KhcQ = V l - 8 - 1 0 - 5 -3,68

c) [OH-] = ^¡K hcQ = V l - 8 - 1 0 - 5 -0,368 = 2,57 • 10"

pOH = 2,59 => pH = 11,4

OPCIÓN B

Problema 1 . - E l valor de la constante de equilibrio a 700 K para la reacción 2 HI (g) «3H 2 (g) + I2 (g) es 0,0183. Si se introducen 3,0 moles de HI en un recipiente de 5 L queestaba vacío y se deja alcanzar el equilibrio:

a) ¿Cuántos moles de I2 se forman?b) ¿Cuál es la presión total?

c) ¿Cuál será la concentración de HI en el equilibrio si a la misma tempe ratura seaumenta el volumen al doble?




Datos: R = 0,082 atm.L.mol^K-1.

Puntuación máxima por apartado: a) 1 punto, b) y c) 0,5 puntos.

Solución:

a) 2HI( g) ̂ H2(g) + I2(g)

3 - 2x x xx x

Kc = \„\l =* 0,01 83 = — 5 5 = => 0 ,0183 • (9 - 12x + 4x 2 ) = x 2

[H/ ]2 /3 - 2 x \2

0,1647 - 0,2196x - 0,9268x 2 = 0 => x = 0,3194Se forman 0,3194 moles de la

b) pTK = nT/? r => pT • 5 = (3 - 2x + x + x) • 0,082 • 700 => pT = 34,44 atmc) El cambio de volum en no afectaría al núm ero de moles en el equilibrio:

x x

0,0183 = 1 0 1 0 7 => x = 0,3194/ 3 - 2 x \ 2

V 1 0 Jn 3-2-0 ,3194

[HI] =- = — = 0,236 moles /L

Pro blem a 2 - El ácido clorhídrico se obtiene industrialmente calentando cloruro desodio con ácido sulfúrico concentrado.

a) Form ule y ajuste la reacción que tiene lugar.b) ¿Cuántos kilogramos de ácido sulfúrico de una concentración del 90 % en peso

se necesitará para producir 100 kg de ácido clorhídrico concentrado al 35 % en

peso?c) ¿Cuántos kilogramos de cloruro de sodio se emplean por cada tonelada desulfato de sodio obtenido como subproducto?

Datos: Masas atómicas: H = 1, O = 16; Na = 2 3; S = 32; Cl = 35 ,5.Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos, b) y c) 0,75 puntos.

Solución:

a) 2NaCl + H2 S 0 4 —* 2 HC1 + N a2 S 0 4

Reaccionan: 2x xSe obtienen: 2x x

b) 10 5 •0 35n(HCl) = 2x = — — - — = 95 9 moles => x = 479,5

36,5

m-0,9n(H2S04) = x = 479,5 = n o => m = 5 220 0 g = 52,2 kg

9 8c) , N 106

n(Na?S04.j = x = ——- = 7042 moles* 142

mn(NaCl) = 2x = 2 • 7042 = —— = 838000 g = 8 3 8 kg



U N I V E R S I D A D E S P Ú B L I C A S D E L A C O M U N I D A D D E M A D R I D

PRUEBA DE AC C ESO A ESTUDIOS UNIVERSITARIOS (LOGSE)

Modelo 2008-2009M A T E R I A : Q U Í M I C A

M O D E L O

INSTRUCCIONES GENERALES Y VALORACIÓNLa prueba consta de dos partes. En la primera parte se propone un conjunto de cinco cuestiones de las queel alumno resolverá únicamente tres. La segunda parte consiste en dos opciones de problemas, A y B.Cada una de ellas consta de dos problemas; el alumno podrá optar por una de las opciones y resolver losdos problemas planteados en ella, sin que pueda elegir un problema de cada opción. Cada cuestión oproblema p untuará sobre un máxim o de dos puntos. No se contestará ninguna pregunta en este impreso.TIEMPO: una hora y treinta minutos

PRIMERA PARTE

Cuestión 1.- Justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:a) Los metales alcalinos no reaccionan con los halógenos.b) Los metales alcalinos reaccionan vigorosamente con el agua.

c) Los halógenos reaccionan con la mayoría de los metales, formando sales iónicas.d) L a obtención industrial de am oniaco a partir de hidrógeno y nitrógeno m oleculares es un procesorápido a temperatura ambiente, aunque no se utilicen catalizadores.

Puntuación máxima p or apartado: 0,5 puntos.

Cuestión 2 El etanol y el dimetil éter son dos isómeros de función, cuyas entalpias de formación sonAH°f (etanol) = -235 kJ-moF1 y AH°f (dimetil éter) = -180 kJ-moF1.

a) Escriba las reacciones de formación y de combustión de am bos com puestos.b) Justifique cuál de las dos entalpias de combustión de estos compuestos es mayor en valor absoluto,

teniendo en cuenta que los procesos de com bustión son exotérmicos.

Puntuación máxima por apartado: 1,0 punto.

Cuestión 3.- Dada la reacción endotérmica para la obtención de hidrógeno CH4 (g) ±+ C (s) + 2 H2 (g)a) Escriba la expresión de la constante de equilibrio Kp.b) Justifique cómo afecta un aumento de presión al valor de Kp.c) Justifique cómo afecta una disminución de volumen a la cantidad de H 2 obtenida.d) Justifique cómo afecta un aum ento de temperatura a la cantidad de H2 obtenida.


Cuestión 4.- Dada la siguiente reacción de oxidación-reducción en medio ácido (sin ajustar):Fe2+ + C r2 0 7

2 + H+ -> Fe3+ + Cr3+ + H20a) Indique el número (estado) de oxidación del cromo en los reactivos y en los productos.

b) Ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción.c) Ajuste la reacción iónica global.d) R azone si la reacción es o no espon tánea en con diciones estándar a 25 °C.

Datos a 25 °C. E°: C r20 72 / Cr3+ = 1,33 V; Fe3+ / F e2+ = 0,77 V


H20

Cuestión 5 - Com plete las siguientes reacciones con el producto orgánico mayoritario. Nom bre todos loscompuestos orgánicos presentes, e indique el tipo de cada una de las reacciones.a) CH 3-CH=CH 2 + HBrb) CH3-CH2-CH2Br + KOH

c) CH3-CH2OH + oxidante fuerted) CH3-COOH + CH3-CH2OH -




SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1 - Se prepara una disolución de un ácido débil, HA, con una concentración inicial 10~2 M.Cuando se llega al equilibrio el ácido presenta una disociación del 1 %. Calcule:

a) El pH de la disolución.b) La constante de acidez de HA.c) El grado de disociación si se añade agua hasta aumentar 100 veces el volumen de la disolución.d) El pH de la disolución del apartado c).


Problema 2. -Una disolución que contiene un cloruro MC1X de un metal, del que se desconoce su estado deoxidación, se somete a electrólisis durante 69,3 minutos. En este proceso se depositan 1,098 g del metal Msobre el cátodo, y además se desprenden 0,79 L de cloro mo lecular en el ánodo (medidos a 1 atm y 25 °C).

a) Indique las reacciones que tienen lugar en el ánodo y en el cátodo.b) Calcule la intensidad de corriente aplicada durante el proceso electrolítico.

c) ¿Qué peso molecular tiene la sal MC1X disuelta?

Datos. R = 0,082 atm-L-K ̂ - m o l1 . M asas atómicas: Cl = 35 ,5; M = 50,94; 1 F = 96485 C

Puntuación máxima por apartado: a) 0.5 puntos; b) y c) 0.75 puntos

OPCIÓN B

Problema 1 - Un recipiente de 37,5 L, que se encuentra a 343 K y 6 atm, contiene una mezcla enequilibrio con el mismo nú mero de moles de NO2 y N2O4, según la reacción 2 NO2 (g ) *=• N2O4 (g).Determine:

a) El número de moles de cada componente en el equilibrio.b) El valor de la constante de equilibrio Kp.c) La fracción molar de cada uno de los componentes de la mezcla si la presión se reduce a la mitad.

Dato. R = 0,082 atm-L-K ̂ - m o l1

Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos; b) y c) 0,75 puntos.

Problema 2 - En la reacción de hierro metálico con vapor de agua se produce ó xido ferroso-férrico (Fe3C>4)e hidrógeno molecular.

a) Formule y ajuste la reacción química que tiene lugar.b) Calcule el volumen de hidrógeno gaseoso medido a 127 °C y 5 atm. que se obtiene por reacción de 55 8 g

de hierro m etálico.c) ¿Cuántos gramos de óxido ferroso-férrico se obtendrán a partir de 3 moles de hierro?d) ¿Cuántos litros de vapor de agua a 10 atm. y 127 °C se precisa para reaccionar con los 3 moles de

hierro?

Datos. Masas atómicas: Fe = 5 5,8; O = 16. R = 0,082 atm-L -K^m oL1




QUÍMICA

CRITERIOS ESPECÍFICOS DE CO RRECCIÓN

Cada cuestión se podrá calificar con un máxim o de 2 pun tos; por ello, la máxim a puntuación que se podráalcanzar en la PRIMERA PARTE será de 6 puntos. Cada problema se podrá calificar igualmente con unmáximo de dos puntos, por lo que la SEGUNDA PARTE podrá tener una puntuación máxima de 4puntos.

Si se han contestado más de tres cuestiones, únicamente deberán corregirse las tres que se encuentren enprimer lugar.

Si se resuelven problemas de más de una opción, únicamente se corregirán los de la opción a la quecorresponda el problema resuelto en primer lugar.

Se tendrá en cuenta en la calificación de la prueba:

1 - Claridad de com prensión y exposición de conceptos.2 . - Uso co rrecto de formulación, nomen clatura y lenguaje quím ico.

3 . - Capacidad de análisis y relación.4 . - Desarrollo de la resolución de forma coherente y uso correcto de unidades.5 . - Ap licación y exposición correcta de con ceptos en el planteamiento de los problemas.

Distribución de puntuaciones m áximas para este ejercicio:

CUESTIONES

Cuestión 1 .- 0,5 pun tos cada uno de los apartados.Cuestión 2 . - 1,0 punto cada uno de los apartados.Cuestión 3 . - 0,5 puntos cada uno de los apartados.Cuestión 4 . - 0,5 puntos cada uno de los apartados.Cuestión 5 . - 0,5 p untos cada uno de los apartados.

PROBLEMAS

Opción AProblema 1 - 0,5 puntos cada uno de los apartados.Problema 2 . - a) 0,5 puntos, b) y c) 0,75 puntos.

Opción BProblema 1 - a) 0,5 p untos, b) y c) 0,75 pun tos.Problema 2 . - 0,5 p untos cada uno de los apartados.



QUÍMICASOLUCIONES

(ORIENTACIONES PARA EL CORRECTOR)

Cuest ión 1 .— Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Falsa. Los metales alcalinos sí reaccionan con los halógenos, por la tendencia de los primeros a formarcationes y de los segundos a formar aniones, resultando haluros alcalinos iónicos.

b) Verdadera. Se trata de una reacción de tipo redox, donde el metal alcalino se oxida pasando a catión yel hidrógeno del agua se reduce para dar hidrógeno molecular (H2).

c) Verdadera. Lo s m etales tienden a formar cationes, y los halógenos tienden a formar aniones,combinándose ambas especies cargadas de distinto signo en com puestos iónicos.

d) Falsa. Para que la reacción sea rápida hace falta añadir un catalizador (hierro, en el proceso Haber).

C u es t ión 2 .— Puntuación máxima por apartado: 1,0 punto.a) 2 C (s) + 3 H 2 (g) + V2 02 (g) -» CH3CH2OH (formación del etanol)

2 C (s) + 3 H2 (g) + V2 02 (g) -> CH3OCH3 (formación del dimetil éter)CH3CH2OH + 3 02 ( g ) ^ 2 C 02 (g) + 3 H20 (g) (combustión del etanol)CH3OCH3 + 3 02 (g) -» 2 C 02 (g) + 3 H20 (g) (combustión del dimetil éter)

b) Los prod uctos de la combustión son los mismos para am bos com puestos (al ser isómeros). Por lo tanto,la entalpia de combustión en valor absoluto es mayor para el compuesto con menor entalpia deformación (también en valor absoluto), es decir |AH°C (éter)| > |AH°C (etano l)|.(También se puede justificar con las expresiones matemáticas de la entalpia de reacción de lascombustiones, o con un diagrama entálpico de los procesos de formación y combustión.)

C u e s t i ó n 3.— Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.a) Kp = [p (H2)] 2 / p(CH4). (El C, al ser sólido, no se incluye en la expresión de Kp).b) La presión no afecta al valor de Kp, ya que una constante de equilibrio dep ende sólo de la temperatura.c) Una disminución de volumen reduce la cantidad de H 2 obtenida, ya que desplaza el equilibrio hacia

donde hay menor número de moles gaseosos, en este caso hacia los reactivos, disminuyendo la

cantidad de H 2 en los produ ctos.d) Como la reacción es endotérmica, un aumento de temperatura favorece la formación de productos, y

por lo tanto la cantidad de H2 obtenida es mayor. (También es válido explicar que Kp aumenta en unareacción endotérmica cuando la temperatura aumenta, obteniéndose por tanto más prod uctos).


a) Cr2072 estado de oxidación +6Cr3+ estado de oxidación +3

b) Semirreacción de oxidación: Fe2+ -* Fe3+ + le"Semirreacción de reducción: Cr20y2 + 14 H+ + 6 e~ -> 2 Cr3+ + 7 H20

c) 6 Fe

2+

+ C r2 0 7

2

+ 14 H

+

-» 6 Fe

3+

+ 2 Cr

3+

+ 7 H20d) E° = 1,33 - 0,77 > 0, luego sí será espontáne a.


a) CH 3-CH=CH 2 + HBr -» C H3-CHBr-CH 3 reacción de adición,propeno 2-brom o propano o bromuro de isopropilo

b) CH3-CH2-CH2Br + KOH ^P CH3-CH2-CH2OH reacción de sustitución.1-bromo propano o bromuro de propilo 1-propanol

c) CH3-CH2OH + oxidante fuerte —* CH3-COOH reacción de oxidación,etanol o alcohol etílico ácido etanóico o acético

d) CH3-COOH + CH3-CH2OH -»• C H3-COOCH 2-CH 3 reacción de esterificación.ácido etanóico etanol etanoato de etilo

o acético o alcohol etílico o acetato de etilo

Soluciones 1/2



Soluciones a los problemas:

OPCIÓN A

+Prob lema 1 .— Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

HA £* A ~ + HConcentraciones en equil. Co (l~a) coa coa co = 10~2; a = 1/100

a) [H+] = c0a = 10~2 x 1/100 = 10~4 mol - I /1 ; pH = -log [H+] = 4

b) Ka = [Al[H+]/[HA] = c0a2/(l-a) = 10~2 x 10~4 / 0,99 = 1,01-10 6

c) Ahora las nuevas concentraciones de equilibrio sonHA U A~ + H+

co ( i-pyioo CoP/100 CoP/100Ka = c0p 2 / [100x(l -p)] ; 1,01x10 6= 10 4p 2 / ( l - P ) ; p = 0.0956 (ó 9,56 %)

d) [H+] = CoP/100 = 10~4 x 0,0956 = 9,56-10~6 ; pH = -lo g [H+] = 5,02

P r o b l e m a 2.— Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos; b) y c) 0,75 puntos.

a) (ánodo) Reacción de oxidación 2C1~ - 2 e~ —> Cb;(cátodo) Reacción de reducción) M x+ + xe"-> M°;

b) n(Cl2) =1 atm x 0,79 L / (0,082 atm-L-K~

1

-mor

1

x298 K) = 0,0323 moles de C l32 C F - 2 e -» Cl2; Q = 0,0323x2xF = 6238,6 C = 1x4158 s; I = 1,5 Ac) Mx++ x e" -» M °; Q = x x F x 1,098 g/50,94 g-rnol 1 = 6238,6 C; x =2,99 « 3

M = 35 ,5 x 3 + 50,94 = 157,44 g-mol \

OPCIÓN B

Prob lema 1 .— Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos; b) y c) 0,75 puntos.

a) 2 N 02 ( g ) ^ N 2 04(g)Eq.: n n nTotai = 2n

nxotai = pV / (R T) = 6x37 ,5 / (0,08 2x343 ) = 8 moles; n = nTotai / 2 = 4 moles = n (N02) = n (N204)b) Kp = p(N204) / [ p ( N 02 ) ] 2 ; p¡ = x¡ p; p(N02) = p(N204) = (4/8) x 6 = 3 atm

Kp = 3/32 = 1/3 = 0,333c) p = 3 atm

Kp = (1/p) x(N204) / [x(N02)r; x = x (N02 ); x(N204) = 1 - xKp = (1/p) (1 - x)/x2; 1/3 = (1/3) (1 - x)/x 2; x2 = 1 - x; x2 + xx = 0,62 x(N02) = 0,62; x(N204) = 0,38

P r o b l e m a 2 . — Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) 3 Fe + 4 H20 -> F e3 0 4 + 4 H2

b) y = ^ - ^ = [(4/3) (558 /55,8)] x 0,082 x 400 / 5 = 87,5 LPc) n° mo les de Fe3Ü4 = n° moles d e F e / 3 = 3 / 3 = l mol

M(Fe304)= 3 x 55,8 + 4 x 16 = 231,4 ; m (Fe304) = 231,4 gd) n° mo les de H20 = (4 / 3) n° moles de Fe = 4 moles

V = £ ^ i l = 4 x o 082 x 400 / 10 = 13,12 L

Soluciones 2/2




PAU Quím ica. Junio 2 0 1 0 . Fase específica

OPCIÓN A

C uestión 1 A - Una reacción química del tipo A (g) -» B (g) + C (g) tiene a 25 °C unaconstante cinética k = 5-1012 L-mol1 s_1. Conteste razonadamente a las siguientespreguntas:

a) ¿Cuál es el orden de la reacción a nterior?b) ¿Cóm o se modifica el valor de la constante k si la reacción tiene lugar a una

temperatura inferior?c) ¿Por qué no coincide el orden de reacción con la estequiometría de la

reacción?d) ¿Qué unidad es tendría la constante cinética si la reacción fuera de orden 1?

Solución:

a) v = k[A]a

Igualamos las unidades de los dos m iembros de la ecuación:mol • L_ 1 • s_ 1 = L • mol'1 • s_ 1 • (mol • L _ 1 ) a = mol

a~

x • L 1 _ a • s_ 1 => a= 2

La reacción es de orden 2.b) La constante de velocidad está relacionada con la temperatura de acuerdo con

la ley de Arrhenius:k=A.e-Ea/RT

Si disminuye T, disminuye k.c) La reacción no es elemental, transcurre según un mecanismo de varias etapas,

en las que la más lenta es de orden 2 con respecto a A.d) mol • Lr

1 • s_ 1 = (/c) • L • mol'1

Por tanto la unidad de k es s_ 1 .

Cuestión 2 A - Para una disolución acuosa de un ácido HA de Ka = 10 5, justifique sison verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

a) Cuando se neutraliza con una base, el pH es diferente a 7.b) Cuando se duplica la conce ntración de protones de la disolución, su pH se

reduce a la mitad.c) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de subase conjugada.

d) Si se diluye la disolución del ácido, su grado de disociación permanececonstante.

Solución:

a) VER DAD ERA . HA es un ácido débil y en la neutralización, el pH será mayorde 7.

b) pH' = - log (2[H+] = -logl + pH

El pH se reduce en log2 = 0,3. FALSA.




o) Kw i o - 1 4Kb=Ít =

i c F *= <K*^ FALSA

d) HA + H20 p A ( a c ) + H30+(ac)Co (1-a) co a co a

(c0 • a)2

Si se diluye, la concentración disminuye y el grado de disociación aumenta.FALSA

C uestión 3 A.- Para los pares redox: Cl2/Cr, I2/L y Fe3+ /F e2+ :a) Indique los agentes oxidantes y reductores en cada caso.b) Justifique si se produc irá una reacción redox espontánea al mezclar Cl2 con

una disolución de KI.

c) Justifique si se producirá una reacción redox espontánea al mezc lar I2 con unadisolución que contiene Fe2+ .d) Para la reacción redox espontánea de los apartados b) y c), ajuste las

semirreacciones de oxidación y reducción y la reacción iónica global.Datos: E° (C12/<X) = 1,36 V; E° (I2/L) = 0,53 V; E° (Fe3+/Fe2+) = 0,77 V.

Solución:

a) Cl2 (oxidante) + 2 e" -> 2 Cl" (reductor)

I2 (oxidante) + 2 e" —» 2 I" (reductor)

Fe

3+

(oxidante) + l e " - > Fe

2+

(reductor)b) E° = E° (Cl2/Cr) - E° (I2/L) = 1,36 - 0,53 = 0,83 V > 0, sí se produciráreacción.

c) E° = E° (I2/L) - E° (Fe3+/Fe2+) = 0,53 - 0,77 = -0,24 V < 0, no se produciráreacción.

d) SR de reducción: Cl2 + 2 e" -» 2 Cl"

SR de oxidación: 2 I" - 2 e" —»12

Reacción iónica global: 2 I" + Cl2 —» I2 + 2 Cl"

Problem a 1 A - L os combustibles de automóvil son mezclas complejas dehidrocarburos. Supongamos que la gasolina responde a la fórmula C9H2&, cuyo calor decombustión es AHC = -6160 kJ-mol-1 , mientras que el gasoil responde a la fórmulaC14H30, cuyo calor de combustión es AHC = -7940 ld-m ol1 .

a) Formule las reacciones de combustión de ambos compu estos y calcule la energíaliberada al quemar 10 L de cada uno.

b) Calcule la masa de dióxido de carbono liberada cuando se queman 10 L de cadauno.

Datos: Masas atómicas: C = 12; H = 1; O = 16. Densidades: gasolina = 718 g-L-1; gasoil= 763 g-L-1

Solución:




a) C9 H 2 0 +14O 2 ^9CO 2 +10H 2 Om V-d 10-718

Q = n • AHC = — • AHC = — — • AHC = ——=—— • 6160 = 346000 kjc M c M c 9-12 + 20 J

C14H30 + 43/2 02 -» 14 C 02 + 15 H20m V-d 10-763

Q=n-AHC=—-AHC= —r- • AHC = — —— — • 7940 = 306000 kjc M c M c 14-12 + 30 J

b) 10- 71 8 ,' gasolina: m = n • M = 9 • ———— • (12 + 2 • 16) = 22200 #

= 22,2 kg10 • 763

gasoil: m = n • M = 14 • — — • 44 = 23700 g = 23,7 kg14 • 12 + 30

Pro blem a 2 A - Se parte de 150 gramos de ácido etanoico, y se quieren obtener 176gramos de etanoato de etilo por reacción con etanol.

a) Escriba la reacción de obtención del etanoato de etilo indicando de qué tipo es.

b) Sabiendo que Kc vale 5, calcule los gramos de alcohol que hay que utilizar.c) Calcule las fracciones mo lares de cada uno de los 4 compuestos presentes enel equilibrio.

Datos: Masas atómicas: C=12; O = 16; H = 1

Solución:

a) CH3-COOH + CH3-CH2OH £ CH3-COO-CH2-C H 3 + H20

ni - x n2 - x x xReacción de condensación (esterificación).

b) , m 150n(ácido etanoico) = nA = —— = —— = 2,5 moles

Pm 60m 176

n(éster) = x = —— = —— = 2 moles' Pm 8 8

Kc = ? ^~, Tí 5 =

7̂T V̂~ 5ví n2x• x 2-2

(n-L — x ) • (n2 — x) ' " (2,5 — 2) • (n2 — 2 ) '= 3,6 moles de alcohol

m(alcohol) = n • Pm = 3,6 • 4 66 gc) nT = n-L — x + n2 — x + x + x = 2,5 + 3,6 = 6,1

N 2 , 5 - 2 „ N 3 , 6 - 2x(ácido) = —— — = 0 ,082; x{alcohol) = —— — = 0 ,262

6,1 6,12x(éster) = x(agua) = —— = 0,328

6,1

OPCIÓN B

Cuestión 1 B - Considerando las moléculas H2CO (metanal) y Br20 (óxido dedibromo):

a) Represente su estructura de Lew is.b) Justifique su geom etría mo lecular.c) Razone si cada una de estas moléculas tiene o no momento dipolar.

Datos: Núm eros atómicos: C (Z = 6), O (Z = 8), H (Z = 1), Br (Z = 35)




Solución:

\ 8

C =/

H

8

=0

8~

a) H - C = 0 | \Br 0 Br\

b) H 2CO: El C tiene hibridación sp 2, establece tres enlaces a con los dos H ycon el O y un segundo enlace '% (entre orbitales p) con el oxígeno, lamolécula es triangular plana con ángulos de 120° aproximadamente. El Otiene hibridación sp2, establece un enlace a y otro n con el C y mantiene dospares electrónicos sin compartir.B r 2 0 : El O tiene h ibridación sp3, establece dos enlaces a con los dos bromosy mantiene dos pares electrónicos sin compartir. La molécula es angular

c) H 2CO: El enlace C=0 es polar, el oxígeno es máselectronegativo que el carbono y los enlaces C-Hson apolares luego la molécula es polar.

B r 2 0 : Los enlaces Br-0 son polares, el oxígeno esmás electronegativo que el bromo y, como lageometría es angular, la molécula es polar Br

Cuestión 2 B - El dióxido de nitrógeno es un gas de color rojizo que reacciona consigomismo (se dimeriza) para dar lugar al tetraóxido de dinitrógeno, que es un gas incoloro.Se ha comprobado que una m ezcla a 0 °C es prácticamente incolora mientras que a 100°C tiene color rojizo. Teniendo esto en cuenta:

a) Escriba la reacción que tiene lugar.b) Justifique si la reacción es exotérmica o endotérmica.c) ¿Qué cam bio de color se apreciará a 100 °C si se aumenta la presión del

sistema?d) Justifique si se modificará el color de la mezcla si, una vez alcanzado el

equilibrio, se añade un catalizador.

Solución:

a) 2N02 (g) í± N 2 0 4 (g)rojo incoloro

b) Cuando aumen ta la temp eratura, de acuerdo con el Principio de Le Chatelier, sefavorece la reacción endotérmica, que en este caso es la formación del N 0 2 rojo.Por lo tanto la reacción directa (formación de N

2C>4) es exotérmica.

c) Si aumenta la presión el equilibrio se desplazará hacia la derecha porque asídisminuye el número de moles de gas y la mezcla se volverá incolora.

d) Un catalizador aumenta la velocidad tanto de la reacción directa como de lainversa, pero no afecta a la constante de equilibrio. El color no cambiará.

C uestión 3 B - Para el alcano 4-etil-2,6-dim etiloctano:a) Escriba su fórmula semidesarrollada y su fórmula molecular.b) Escriba y ajuste la reacción de formación estándar de dicho alcano.c) Escriba y ajuste la reacción de combustión de dicho alcano.d) Formule y nombre un compuesto de igual fórmula molecular pero distinta

fórmula semidesarrollada.




Solución:

Q\ H3C—CH~CH2CH~CH2CH~CH2CH3

CH3 ' '2 \ ^' '3

' CH3Fórmula molecular: C12H26

b ) 1 2 C ( s ) + 1 3 H 2 ( g ) ^ C i 2 H 2 6c) Ci2H 26 + j 02 -> 12 C 02 + 13 H20

d) dodecano: CH 3—(CH 2)i 0— CH 3

Problema 1 B - Se disuelven 1,68 gramos de hidróxido de potasio en agua hastaalcanzar un volumen de 100 mL.

a) Calcule el pH de la disolución obtenida.b) Calcule cuántos mL de ácido clorhídrico 0,6 M hacen falta para neutralizar 50

mL de la disolución de hidróxido de potasio, y cuál es el pH de la disoluciónfinal.

c) Calcule el pH de la disolución que se obtiene al añadir 25 0 mL de agua a 50mL de la disolución inicial de hidróxido de potasio.

Datos: Masas atómicas: K = 39; O = 16; H = 1

Solución:

a) m 1,68M 39 + 1 6 + 1 Q , „

pH = 14- pOH = 14 + log (0,3) = 13,5b) V-N = V'-N' =¡>V- 0,6 = 50-0,3 => K = 25 mL

La disolución final tendrá pH = 7 porque se trata de una neutralización de ácido ybase fuerte.

c) V • M = V • M' => 5 0 • 0,3 = 300 • M' => M' = 0,05pH = 14- pOH = 14 + log (0,05) = 12,7

Problema 2 B - Al mezclar sulfuro de hidrógeno con ácido nítrico se forma azufre,dióxido de nitrógeno y agua.

a) Formule las semirreacciones de oxidación y reducción.b) Formule la reacción molecular global indicando las especies oxidante y

reductora.c) ¿Cu ántos gramos de azufre se obtendrán a partir de 24 cm3 de ácido nítricocomercial de 65 % en masa y densidad 1,39 g-cm3?

d) Calcule el volumen de dióxido de nitrógeno que se obtiene, medido a 700 mmd e H g y 2 5 ° C .

Datos: R = 0,082 atm.L.mol^KT1; masas moleculares: H = l; N=14; 0= 16 ; S = 32

Solución:

T+a) Reacción de oxidación: H2S - 2 e - ^ S + 2 H

Reacción de reducción: N 03" + 2 H+ + 1 e~ -> N 0 2 + H20 (x2)

b) 2 HNO3 + H2S -> S + 2 N 0 2 + 2 H20




oxidante: HNO3; reductor: H2S

c) r , d • • 10 1,39 -65-10J [HN03] = — = = 14,34 M

Pm 63n(HN03) = V • M = 0,024 • 14,34 = 0,3442 moles de HN03

1 mol de Sn(5) = 0 ,3442 moles de HN03 • , — - = 0 ,1721

2 moles de HN03m(S) = n ( 5 ) • Pm = 0 ,1721 • 32 = 5 ,51 g de S

d) nRT 0,3442 • 0,082 • 298V = — —• — 9 1 3 /

p ~ 7 0 0 / 7 6 0 - y < i á ¿




PAU Quím ica. Junio 2 0 1 0 . Fase genera l

OPCIÓN A

Cuestión 1 A - El elemento de número atómico 12 se combina fácilmente con elelemento de número atómico 17. Indique:

a) La configuración electrónica de los dos elementos en su estado fundamental.b) El grupo y periodo al que pertenece cada uno.c) El nombre y símbolo de dichos elementos y del comp uesto que pueden formar.d) El tipo de enlace y dos propiedades del compuesto formado.

Solución:

a) Z = 12 -> ls2 2s2 2p6 3 s2. Z = 17 -> ls2 2s2 2 p6 3s2 3p5

b) Z = 12 -> Periodo 3. Grupo 2. Z = 17 -> Periodo 3. Grupo 17.c) Z = 12 —» Magnesio, Mg. Z = 17 —> Cloro, Cl. Forman el compuesto: MgC b.d) Enlace iónico. Los comp uestos iónicos son duros, de altos puntos de fusión y

ebullición, solubles en agua y no conductores del calor ni la electricidad (salvosi están fundidos).

Cuestión 2 A - Considere los ácidos orgánicos mono próticos: úrico, benzoico, láctico ybutanoico.

a) Ordénelos en orden creciente de acidez en disolución acuosa.b) Justifique cuál de sus bases conjugadas tiene menor valor de KVc) Justifique cuál será la base conjugada m ás fuerte.d) Escriba la fórmula semidesarrollada del ácido butanoico.

Datos: Ka (úrico) = 5,1-10 6 ; Ka(benzoico) = 6,6-KT5; Ka (láctico) = 1,4-10 4; Ka

(butanoico) = 1,5-10 5

Solución:

a) La acidez crece con la Ka del ácido:Úrico < Butanoico < Benzoico < Láctico.

b) Kb = Kw/Ka. Tiene menor Kb la base que procede del ácido de mayor Ka: el

lactato.c) La más fuerte es el urato porque procede del ácido más débil, el úrico.d) CH3-CH2-CH2-COOH

C uestión 3 A - Justifique si las siguientes afirmaciones son verda deras o falsas:a) En una pila galvánica, la reacción de reducción tiene lugar en el ánod o.b) En la pila Daniell, la reducción de los cationes Cu 2+ tiene lugar en el polo

positivo de la pila.c) En una pila galvánica, el polo negativo recibe el nomb re de cátodo.d) En la pila Dan iell, la oxidación del Zn tiene lugar en el ánodo.

Solución:




a) Falso, la reacción de reducción tiene lugar en el cátodo.b) Verd adero, la reducc ión se realiza con los electrones que llegan al polo

positivo.c) Falso, el cátodo es el polo positivo .

d) Verdadero.

Problema 1 A - Sabiendo que se desprenden 890,0 kJ por cada mol de CO2 producidosegún la siguiente reacción: CH 4 (g) + 2 O2 (g) —» CO2 (g) + 2 H20 (1), calcule:

a) La entalpia de formación del me tano.b) El calor desprendido en la combu stión completa de un 1 kg de metano.c) El volumen de CO2, medido a 25 °C y 1 atm, que se produce en la combustión

completa de 1 kg de metanoDatos: R = 0,082 atm .L.molÎC1; Masas atómicas: C= 12; H= 1;Entalpias de formación estándar (kJ-mor1): H20 (1) = -285 ,8; CO2 (g) = -393 ,5.

Solución:

a) AH°r = AH0f(C02) +2-AH°f ( H 2 0 ) - AH°f (CH4)-890 = -393,5 + 2-(-285,8) - AH°f (CH4)AH°f (CH4) = -75 ,1 kJ- m or1

b) m 1000; Q =n-AHc= — -AHc= — • 890 = 62,5 • 890 = 5 5 630 kJ

v c M c 12 + 4 J

c) nRT 62,5 • 0,082 • 298; V = = — =1 52 7L

p 1Pro blem a 2 A - E n un reactor se introducen 5 moles de tetraóxido de dinitrógenogaseoso, que tiene en el recipiente una densidad de 2,3 g-LT . Este compuesto sedescompone según la reacción N2O4 (g) ¡ ̂ 2 NO2 (g), y en el equilibrio a 325 K lapresión es 1 atm. Determine en estas condiciones:

a) El volum en del reactor.b) El número de moles de cada componente en el equilibrio.c) El valor de la constante de equilibrio Kp

d) El valor de la constante de equilibrio Kc

Datos: R = 0,082 atm.L.mol^Kr1; Masas atómicas: N = 14; O = 16

Solución:

a) masa de N 2 0 4 = n-M = 5-(2-14+4-16) = 460 gV = masa de N20 4/densidad = 460/2,3 = 200 L

b) N 2 0 4 ( g ) *± 2N02 (g)Mo les iniciales: 5 0

Mo les en el equilibrio: 5 -x 2x nx = 2x + 5 - x = 5 + xp T • V = nTRT; 1 • 200 = (5 + x) • 0,082 • 325 ; x = 2,505 moles

n(JV204) = 5 — x = 2,495 moles; n(N02) = 2x = 5,01 moles, nT = 7,505c\ 2 495<• p(N204) = x(N204)p T = j ^ • 1 = 0 ,3324 atm;



p{N02) =5,01

7,505


1 = 0,6676 atm

0,6676 2

X* = ~ ^ , = 1,3410,3324

d) Kc — Kp(RT) - A n _ 1,341 • (0 ,082 • 3 2 5 ) -1 = 0 ,0503

OPCIÓN B

Cuestión 1 B - El diagrama energético adjuntocorresponde a una reacción química A ̂ B + C,para la cual AS = 60 J-KT1 y el valor absoluto de lavariación de entalpia es |AH| = 45 kJ.

a) Justifique si la reacción es espontánea a 25

°C.b) Indique si un aumento de temp eraturaaumentará más la velocidad de la reaccióndirecta A —» B + C o de la reacción inversa B+ C->A.

H

B + C

reacción

Solución:

a) La reacción es exotérmica porque la entalpia de los productos es menor que la delos reactivos: AH° = -4 5 kJAG° = AH° - T-AS° = -45 -298-0,06 = -62 ,88 kJ < 0, es espontánea.

b) La reacción directa tiene menor energía de activación por lo tanto si aum enta latemperatura se verá favorecida.

Cuestión 2 B - Considerando el equilibrio existente entre el oxígeno molecular y elozono, de acuerdo a la reacción 3 O2 (g) ̂ 2 O3 (g), cuya entalpia de reacción AHr =284 kJ, justifique:

a) El efecto que tendría sobre el equilibrio un aum ento de la presión del sistema.b) El efecto que tendría sobre la cantidad de ozono en el equilibrio una d isminución

de la temperatura.c) El efecto que tendría sobre el equilibrio la adición de un catalizador.d) El efecto que tendría sob re la constante de equilibrio K

p añadir más ozono al

sistema.

Solución:

a) Según el Principio de Le C hatelier: 5 / sobre un sistema en equilibrio se ejerceuna acción exterior perturbado ra, el equilibrio se desplaza en el sentido en quese contrarreste esta acciórfSi aumenta la presión, el equilibrio se desplaza hacia donde hay menor númerode moles de gas, hacia la izquierda (formación de O2), ya que, como la presión esproporcional al número de moles de gas, así se conseguirá contrarrestar el

aumento de presión.b) Cuando disminuye la temperatura, de acuerdo con el Principio de Le Chatelier, se




favorece la reacción exotérmica, que en este caso es la formación de O2. Por lotanto la cantidad de ozono disminuye.

c) Un catalizador aum enta la velocidad tanto de la reacción directa como de lainversa, pero no afecta a la constante de equilibrio.

d) Si se añade ozono el equilibrio se desplaza rá hacia la izquierda (formación de O2)

para contrarrestar el aumento de ozono.

Cuestión 3 B - Escriba las reacciones que se producen a partir de etanol en lossiguientes casos y nom bre los productos obtenidos:

a) Desh idratación con ácido sulfúrico en caliente.b) Reacción con cloruro de hidrógeno.c) Reacción con ácido propanoico.d) Oxidación fuerte.

Solución:

r,\ calora) CH3-CH2-OH + H2 S 0 4 > CH2=CH 2 (eteno) + H20b) CH3-CH2-OH + HC1 -» CH3-CH2-C1 (cloroetano) + H20c) CH3-CH2-OH + CH3-CH2-COOH -» CH3-CH 2-COO-CH2-CH 3 (propanoato

de etilo) + H20A\ Oxidación Oxidacióna) CH3-CH2-OH > CH3-CHO (etanal) > CH3-COOH (ácido

etanoico)

Problema 1 B - Se realiza la electrólisis de CaC l2 fundido.a) Formule las semirreacciones que se producen en el cátodo y en el ánodo.

b) ¿Cuántos litros de cloro molecular, medidos a 0 °C y 1 atm, se obtienenhaciendo pasar una corriente de 12 A durante 8 horas?c) ¿Durante cuántas horas debe estar conectada la corriente de 12 A para obtener

20 gram os de calcio?Datos: R = 0,082 atm.L.mol^KT1; F = 96485 C; Masa atómica Ca = 40

Solución:

a) (ánodo) Reacción de oxidación: 2 O " - 2 e~ —» Cl2

(cátodo) Reacción de reducción: Ca 2+ + 2 e~ —» Cab) . . H 1 mol de Cl2 12 • 8 • 3600

n(Cl7) = — moles de e • : ; = „ —̂—2 F Imolesdee- 96485-2= 1,79 moles de Cl2

nRT 1,79 • 0,082 • 273V = = = 40,1 L

p 1c) It 20 12 • t

n « « = 7 : 4072 = 9 6 4 8 5 : ^ = 8040 5 = 2,23 ft

Problema 2 B - Se prepara una disolución de ácido benzoico (C6H5COOH) cuyo pH es3,1, disolviendo 0,61 gramos del ácido en agua hasta obtener 500 mL de disolución.Calcule:

a) El grado de disociación del ácido benzoico.b) La constante de acidez del ácido benzoico.




c) La constante de basicidad del anión benzoato .d) El volumen de hidróxido de sodio 0,1 M necesario para neutralizar 50 m L de la

disolución del ácido.Datos: Masas atómicas: C = 12; O = 16; H = 1

Solución:

a) C6H5COOH + H20 ** C6H 5COO" (ac) + H30+(ac)

Co (1-a) Co a co aM (C6H5COOH) = 7-12 + 6 + 2-16 = 122c0 = (0,61/122)/0,5 = 0,01M

pH = 3,l ; [H+] = 10"3'1 = 7,94-10 4 = c0a = 0,0la; a = 7,94-10 2

b) _ (c0a)2 _ c0a2 _ 0,01 • 0 ,07942 _ _5

K a- c 0 ( l - a ) - T ^ - 1-0 ,0794 ~ 6< 8 5 " 10~

c) „ Kw 10-14

Kb = i r = mr *n-* = < 4 6 • 1 0 -10Ka 6,85 • 1 0 -5

d) V-N = V'-N' = > 7 - 0,1 = 50-0,01 ^V = SmL




PAU Química. Septiem bre 2 01 0. Fase específ ica

OPCIÓN A

C uestión 1A . - Considere las sustancias: cloruro de potasio, agua, cloro y sodio.a) Indique el tipo de enlace que presenta cada una de ellas.b) Escriba las configuraciones de Lew is de aquellas que sean covalentes.c) Justifique la polaridad del enlace en las mo léculas covalentes.d) Justifique la geometría y el mome nto dipolar de la mo lécula de agua.

Solución:

a) KC1: iónico, H 2 0 : covalente, Cí%: covalente, Na:

metálico.b) H-O-H, \Q¡-Q¡\c) La molécula de H20 es polar porque los dos enlaces O-

H son polares y la molécula es angular. En el Cl2 elenlace es apolar.

d) El O tiene hibridación sp3, con 2 átomos de H unidos aél dos pares sin compartir, por lo que la molécula es angular, con ángulos algomenores de 109°.

Cuestión 2A -Nombre los siguientes compuestos e indique si disoluciones acuosas de

los mismos serían acidas, básicas o neutras. Justifique las respuestas mediante lasecuaciones iónicas que correspondan en cada caso:a )K Br b) L i2 C 0 3 c)Na2S d ) N H4 N 0 3

Solución:

a) Brom uro de potasioKBr -^K+ + Br"La disolución es neutra porque la sal procede de ácido y base fuertes y la base yel ácido conjugado son débiles.

b) Carbonato de litio

L i2 C 0 3 -> 2 Li+

+ CO32

"C0 32" + H20 ^HCCV + OH"

Disolución básicac) Sulfuro de sodio

Na2S -> 2 Na+ + S2"S2 + H20 ^ H S + O H "Disolución básica

d) NH4NO3 -> N H4+ + N 03"

N H 4+ + H20 ^ N H 3 + H 3 0 +

Disolución acida




Cuestión 3 A - El dicromato de potasio oxida al yoduro de sodio en medio ácidosulfúrico originándose, entre otros, sulfato de sodio, sulfato de cromo (III) y yodo.

a) Formule las semirreacciones de oxidación y reducción.b) Form ule la reacción iónica y diga cuáles son las especies oxidan te y reducto ra.c) Form ule la reacción molecular.

d) Justifique si el dicrom ato de potasio oxidaría al cloruro de sodio.Datos: E° (Cr207

27Cr3+) = 1,33 V; E° (C12/CT)= 1,36 V

Solución:

a) SR oxidación: 2 I - 2 e ~ - » I 2 (x3)

SR reducción: C r2 0 72 + 14 H+ + 6 e~ -» 2 Cr3+ + 7 H20

b) R iónica: C r2 0 72 + 6 1 + 14 H+ -> 2 Cr3++ 3 I2 + 7 H20

Oxidante: K 2C r 20 7 ; reductor: Nal (también es válido C r2 0 72 y I ,

respectivamente)

c) K 2C r 20 7 + 6 Nal + 7 H 2 S 0 4 -» C r2(S0 4)3 + 3 N a2 S 0 4 + K2 S 0 4 +3 I2 + 7 H20

d) E° = E° (Cr20727Cr3+) - E° (Cl2/Cr) = 1,33 - 1,36 = -0,03 V < 0, no lo

oxidaría.

Problema 1A.- El etanol se utiliza como alternativa a la gasolina en algunos motoresde v ehículos.

a) Escriba la reacción ajustada de combustión del etanol para dar dióxido decarbono y agua, y calcule la energía liberada cuando se quema una cantidad deetanol suficiente para producir 100 L de dióxido de carbono, medido a 1 atm y25 °C.

b) Calcule la energía necesaria para romper todos los enlaces de una molécula deetanol, expresando el resultado en eV.

Datos: N A == 6,023.1023 m ol-1 ; 1 eV = l,6xl0~19 J; R = 0,082 a t m . L . m o r V 1

Energías de enlace (kJ- m o f1) , C-C: 347; C-O : 351; C-H: 414; O-H: 460.AH °f (kJ.mor1) : etanol (1) = -277,6; agua (1) = -285,8; dióxido de carbono (g) = -

393,5.

Solución:

a) CH3-CH2OH (1) + 3 02 (g) -> 2 C 02 (g) + 3 H20 (1)AH°C = 2-AH°f (C02) + 3-AH°f (H20) - AH°f (CH3-CH2OH) = -393,5 + 2 -(-285,8) - (-277,6) = -687,5 kJ-mol1

pV 1•100n(C02) = Z— = nnn̂ ^nn = 4,09 moles2J RT 0,082-298

n n(C02) n 4,09Q = n(etanol) • á ü | = AH°C = —-6 8 7 ,5 = 1406 kJ

b) E = 5-E(C-H) + E(C-C) + E(C-O) + E(O-H) = 5-414 + 347 + 351 + 460E = 3228 kJ- mol̂ -ClOOO J/l kJ)-(l mol/6,023.1023 moléculas)-(l eV / 1,6-1019) = 33,5eV




Problema 2A - En un recipiente de 14 L de volumen se introducen 3,2 m oles denitrógeno y 3 m oles de hidrógeno. Cuando se alcanza el equilibrio a 200 °C se obtienen1,6 moles de amoniaco.

a) Form ule y ajuste la reacción.b) Calcule el número de moles de H 2 y de N2 en el equ ilibrio.

c) Calcule los valores de las presiones parc iales en el equilibrio de H2, N2 y NH3.d) Calcule Kc y Kp a 200°C.

Dato. R = 0,082 atm.L.mol^KT1.

Solución:

a)

b)

c)

d)

N 2 (g) + 3H2(g) S5 2NH3(g)M oles iniciales 3,2 3En el equilibrio 3,2-x 3-3x 2x

moles de amoniaco = 2x = 1,6 => x = 0,8 moles

nWz = 3,2 — 0,8 = 2,4 moles; nH2 = 3 — 3 • 0,8 = 0,6 molesnT = 2 ,4 + 0,6 + 1,6 = 4 ,6 molesp T • V = nTRT; p T • 14 = 4,6 • 0,082 • 4 7 3 ; p T = 12,7 atm

2,4PN2 = *N2 • PT = 7 7 • 1 2> 7 = 6 ' 6 3 a t m

0^6PH2

=XH2-PT = T 7 - 12,7 = 1 ,66 atm

1,6PNH3 = *NH3 • P T = T 7 - 12

>7 = 4 ' 4 2 a t m

K„ =PNH3

4,64,42 2

= 0,644p

N2p3

Hz 6,63-1,66^

KC = KV- (RT)~An = 0,644 • (0,082 • 4 7 3 )2 = 969

OPCIÓN B

C uestión 1 B - Considerando los elementos Na, Mg, Si y Cl:a) Indique los núm eros cuánticos del electrón más externo del Na.b) Ordene los elementos por orden creciente de radio atómico y justifique la

respuesta.c) Ordene los elementos por orden creciente de su primer potencial de ionización y

justifique la respuesta.d) Escriba la configuración electrónica de la especies Na, Mg, Si y Cl.

Solución:

a) Na: ls2 2s2 2 p6 3S1 -* n = 3,1 = 0, m = 0, s = +1/2 o -1/ 2.b) Radios: C l< Si <Mg <N a .

Todos están en el mismo periodo. En un periodo el radio disminuye con elnúmero atómico (hacia la derecha) porque aumenta el número de protones en elnúcleo y aumenta la fuerza de atracción sobre el último electrón, que entrasiempre en la misma capa, con lo que el átomo se contrae.

c) Primer potencial de ionización: Na < Mg < Si < Cl.




En un periodo el primer potencial de ionización aumenta hacia la derecha porqueel último electrón está cada vez más próximo al núcleo, más atraído, y loselementos están cada vez más próximos a la estructura de gas noble y tienden aganar electrones, no a perderlos.

d) Na: ls2 2s2 2p6 3 s \ Mg: ls2 2s2 2p6 3s2. Si:

3s 2 3p5.

ls 2 2s2 2p6 3s2 3p2. Cl: ls 2 2s2 2p6

Cuestión 2 B - La síntesis del amoniaco según la reacción en fase gaseosa, N2 + 3 H2 fi2 N H3, es un buen ejemplo para diferenciar factores cinéticos y termod inámicos.

a) Escriba la expresión para calcular la entalpia de esta reacción en función de lasentalpias de formación y justifique que dicha reacción es exotérmica.

b) Justifique, desde el punto de vista termodinámico, que dicha reacción estáfavorecida a bajas temperaturas.

c) Justifique, desde el punto de vista cinético, que dicha reacción está favorecida aaltas temperaturas.

d) Escriba la expresión para Kp en función de la presión total.Dato. A H °f(N H 3)<0.

Solución:

a)

b)

c)

d)

AH°R = 2-AH°f(NH3) - A H 0 ^ ) -3-AH°f(H2).Las entalpias de formación de los

elementos es 0, luego AH°R =2-AH°f(NH3)<0.La energía liberada en la formación

de los enlaces N-H es mayor que lanecesaria para romper los enlacesN=N y H-H.Según el Principio de Le Chatelier, sidisminuye la temperatura elequilibrio se desplazará en el sentidoexotérmico para contrarrestar dichadisminución, es decir, a temperaturasbajas el equilibrio se desplazará haciala derecha (formación de amo niaco).La energía de activación de la reacción directa es menor que la de la inversa porlo que un aumento de temperatura favorecerá la reacción directa (formación deamoniaco).

Coordenada de reacción

Kp —XNH3 PT _

XNH3 j _

PTT-x¡ PT XI

Cuestión 3 B - Considere las siguientes reacciones químicas:(I) A + B ^ C ; AHi = - 1 4 5 k J ; (II) 3 A -> D + E; AHn = +250 kJ

a) Dibuje un diagrama entálpico para cada una de las reacciones, justificando losdibujos.

b) Considerando que las dos reacciones anteriores tienen variación de entropía

negativa (AS < 0), indique razonadamente cuál de ellas no puede ser espontáneaa ninguna temperatura.



Solución:


a)

H Reactivos H

A H< 0

Productos

Productos

A H> 0

Reactivos

Coordenada de reacciónoordenada de reacción

Arl ílproductos— ^ reac t ivos

La reacción I tiene AH < 0 luego H reactivos > Hproductos

La reacción II tiene AH > 0 luego H reactivos < Hproductos

b) AG = AH -T-ASEn la reacción II, AH > 0 y (-T-AS) > 0 luego AG > 0 (no espontánea) acualquier temperatura.

Problema 1 B - El cadmio metálico reacciona con ácido nítrico concentradoproduciendo monó xido de nitrógeno com o uno de los productos de la reacción:

a) Escriba y ajuste las sem irreacciones de oxidación y reducción, así como laecuación molecular global.

b) Calcule el potencial de la reacción y justifique si la reacción se produce demanera espontánea.

c) ¿Qué volumen de ácido nítrico 12 M es necesario para consumir com pletamente

20,2 gramos de cadmio?Datos: Masa atómica de Cd = 112; E° (Cd2+/Cd°) = -0,40 V, E° (N037NO)= 0, 96 V

Solución:

b)c)

4 2+a) Reacc ión de oxidación: Cd - 2 e —» Cdz+ x3)

Reacción de reducción: N 03" + 4 H+ + 3 e~ -» NO + 2 H20 (x2)

Ecuación molecular global: 3 Cd + 8 H N 03 -> 3 Cd(N03)2 + 2 NO + 4 H20

E° = E° (N037NO) - E° (Cd2+/Cd°) = 0,96 - (-0,4) = 1,36 V > 0, espon tánea.

n Cd) =m 20,2

Pm 2= 0,1804 moles de Cd

n(HN03) =0,1804 moles de Cd8 moles de HNO?

3 moles de Cd= 0 ,481 moles de HN03

n(HN03) = V • M; 0 ,481 =V • 12 ; V= 0,04 L = 40 mL

Problema 2 B - Una disolución acuosa 0,2 M del ácido cianhídrico HCN está ionizadaun 0,16 % . Calcule:

a) La constante de acidez.b) El pH y la concentración de OH de la disolución.

Solución:



Í E S Atenea (S.S. d e los Re yes )Departamento de Física y Química

a) HCN + H20 *i C N ( a c ) + H30+(ac)

co (l-a) co a co a

( c 0 a ) 2 c0a

2 0,2 • 0 ,00162

K

- = rn ¡ = T~= n n n i A =

5

'1 3

' 1 0

c0( l — a) 1 — a 1 — 0,0016

b) [H30+] = c0a = 0 ,2 • 0 , 0 0 16 = 3 ,2 • 1 0 ~4 => pH = - log(3 ,2 • 1 0 ~4 )

= 3,49

KU / 10[ O , , " ] = Ü ^ = 3 ^ - l 0 ^ = 3 ' 1 2 5 1 0 " l l M




PAU Química. Septiem bre 2 01 0. Fase general

OPCIÓN A

Cuestión 1A . - Con siderando el elemento alcalinotérreo del tercer periodo y el segundoelemento del grupo de los halógenos:

a) Escriba sus configuraciones electrónicas.b) Escriba los cuatro números cuánticos posibles para el último electrón de cada

elemento.c) ¿Qué tipo de enlace corresponde a la unión quím ica de estos dos elementos

entre sí? Razone su respuesta.d) Indique los nomb res y símbolos de ambos elementos y escriba la fórmula del

compu esto que forman.

Solución:

a) Mg: ls2 2s2 2 p6 3s2. Cl: ls2 2s2 2 p6 3s2 3p5

b) Mg:n = 3,l = 0(s),m = 0 , s = + l / 2o - l / 2 . C l : n = 3 , l = l , m = - l , 0 , 1, s = ±1/2c) Enlace iónico. Es la combinación de un elemento electropositivo con otro

electronegativo.d) Mag nesio, Mg . Cloro, Cl. Forman el com puesto: M gC b.

Cuestión 2A - Teniendo en cuenta los valores de las constantes de acidez de los ácidosfluorhídrico, cianhídrico y etanoico en disolución acuosa, conteste razonadamente a lassiguientes cuestiones:

a) Ordene los ácidos de menor a mayor acidez en agua.b) A igualdad de concentración inicial de ácido, ¿cuál tiene mayor pH?c) ¿Cuál es la Kb de la base conjugada más débil?d) Escriba la reacción entre el ácido más fuerte y la base conjugada más fuerte.

Datos: Ka: HF = 10 3; HCN = 10 10; CH3-COOH = 10 5.

Solución:

a) Acidez: HCN < CH3-COOH < HF

El orden de acidez es el mismo que el de las Ka.b) Tendrá mayor pH la disolución del ácido más fuerte, HF, puesto que se disociamás y libera más protones

c) La base conjugada más débil es F", la que procede del ácido más fuerte.Kb = Kw / Ka = 10"14 / 10~3 = 10"11

d) HF + C N " ^ F " + HCN

Cuestión 3A.-Dados los siguientes pares redox: Mg2+ /Mg; ChtCt; A13+/A1; Ag+/Aga) Escriba y ajuste las semirreacciones de reducción de cada uno de ellos.b) ¿Qué especie sería el oxidan te más fuerte? Justifique su respuesta.c) ¿Qué especie sería el reductor más fuerte? Justifique su respuesta.

d) ¿Podría el Cb oxidar al Al3+

? Justifique su respuesta.




Datos: E° (Mg2+/Mg) = -2,37 V; E° (Cia/CF) = 1,36 V; E° (A13+/A1) = -1,66 V; E°(Ag+/Ag) = 0,80V

Solución:

a) Mg2+ + 2 e" -¥ M gCl2 + 2 e" -> 2 Cr

Al3+ + 3 e" -* Al

Ag+ + 1 e" -» Agb) El Cb es el oxidante más fuerte porque tiene el mayor potencial de reducción:

1,36 V.c) El Mg es el reduc tor más fuerte porque tiene el men or potencial de reducción:

-2,37 V y mayor potencial de oxidación: 2 ,37 V.d) No . El máximo número de oxidación del Al es +3 , el Al3+ no se puede oxidar

más.

Problema 1 A.- A 330 K y 1 atm, 368 g de una mezcla al 50% en masa de N 0 2 y N 2 0 4

se encuentran en equilibrio. Calcule:a) La fracción m olar de cada com ponente en dicha mezcla.b) La constante de equilibrio Kp para la reacción 2 N 0 2 p N2O4.c) La presión necesaria para que la cantidad de NO2 en el equilibrio se reduzca a

la mitad.d) El volumen que ocupa la mezcla del apartado c) en el equilibrio.

Datos: R = 0,082 atm-L-mol^K-1; masas atómicas: N = 14; O = 16

Solución:

a) n(N02) = m/M = 0,5-368/(14+2-16) = 4 m olesn(N204) = m/M = 0,5-368/(2-14+4-16) = 2 m olesx(N02) = 4/(2+4) = 0,667x(N204) = 2/(2+4) = 0,333

b ) _ p ( J V 2 0 4 ) _ 0,333-1v p2{N 02) ( 0 , 6 6 7 - l )2 '

c) 2N02 (g) í* N 2 0 4 (g)

Mo les iniciales: 4 2Mo les en el equilibrio: 4-2 =2 2+1=3 nT = 5

p{N2QA) \-VT

**= PHñOJ

= 7T~̂

= ° '

7 5 ; P T

= Satm

d) p T • V = nTRT; 5 • V = 5 • 0,082 • 330 ; V = 27,06 L

Problema 2 A - Para el proceso F e2 0 3 + 2 Al -» A1203 + 2 Fe, calcule:a) La entalpia de reacción en condicion es estándar.

b) La cantidad de calor que se desprende al reaccionar 16 g de Fe2C>3 concantidad suficiente de aluminio.




c) La masa de óxido de aluminio obten ido en la reacción del apartado anterior.Datos: 2 Al + 3/2 02 -> A1203, AH° = - 1672 ld-m ol1 .2 Fe + 3/2 02 -> Fe2 0 3 , AH° = -8 36 kJ-moT1.Masas atómicas: Fe = 56; O = 16; Al = 27.Solución:

a) AH°r = AH°f (A1203) - AH°f (Fe203) = -167 2 - (-836) = -83 6 kJ-mof1

b) m 16; Q =n-AHc= — -AHc= ——— — — - • 836 = 0,1 • 836 = 83,6 kj

v c M c 2-56 + 3-16 J

c) m = n • M = 0,1 • (2 • 27 + 3 • 16 ) = 10,2 gOPCIÓN B

Cuestión 1 B - Considere las dos reacciones siguientes en las que todas las especies songases ideales:

(I) A í* 2 B + C (II) 2 X *± Y + Za) Escriba para cada una de ellas la relación existente entre su variación de entalpiay su variación de energía interna.

b) Indique razonadamente cuál de ellas tendrá mayor variación de entropía.

Solución:

a) AH = AU + An-RTA HI = A U I + 2-RT

AHn = AUii +0-RT = AUn

b) En la reacción I aumenta el número de moles de gas, luego la entropía

aumenta.En la reacción II el número de moles de gas permanece constante, luego laentropía no varía.

ASi > ASn

Cuestión 2B.-La siguiente descomposición: 2 NaHC03 (s) ^ N a2 C 0 3 (s) + H20 (g) +C 0 2 (g), es un proceso end otérmico.

a) Escriba la expresión para la constan te de equilibrio Kp de la reacción indicada.b) Razone cóm o afecta al equilibrio un aumento de la temperatura.c) Razone cómo afecta a la cantidad de C 02 desprendido un aumento de la

cantidad de NaHC0 3

d) Justifique cóm o afecta al equilibrio la eliminación del C 02 del medio.

Solución:

a) Kp = p(H20)-p(C02)b) Según el Principio de Le Chatelier, el equilibrio se desplazará en el sentido

endotérmico para contrarrestar el aumento de temperatura. El equilibrio sedesplaza hacia la derecha.

c) Un aumento de la cantidad de N aH C0 3 no afecta al equilibrio porque estecompuesto, por ser sólido, no interviene en la constante de equilibrio

d) El equilibrio se desplazará hacia la derecha para producir más C 02 y compensarsu pérdida.




Cuestión 3 B - Escriba las reacciones y nombre de los productos obtenidos en lossiguientes casos:

a) Deshidratación del 2-butanol con ácido sulfúrico caliente.b) Sustitución del grupo hidroxilo del 2,2,3-trimetil-l-butanol por un átomo de

cloro.c) Oxidación del etanal.d) Reacción del 2-propanol con ácido etanoico.

Solución:

r,\ calora) C H3-C H 2-C H O H -C H 3 + H2 S 0 4 > CH3-CH=CH-CH 3 (2-buteno,

mayoritario) + C H3 - CH2-CH=CH 2 (1-buteno, m inoritario) + H20b) C H3 C H3

H3C—CH-C—CHoOH —*• HoC—CH-C—CHoCI

CH3CH3 CH3CH32,2,3-trimetil-1-clorobutano

r\ Oxidación

C) CH3-CHO (etanal) > CH3-COOH (ácido etanoico)

' H3C—CH-CH3 + H3C—COOH — * • H3C—COO C H - C H3

O H C H3

etanoato de isopropilo

Problema 1 B - Se disuelven 1,4 g de hidróxido de potasio en agua hasta alcanzar un

volumen final de 0,25 L.a) Calcule el pH de la disolución resultan te.b) Si se diluyen 20 mL de la disolución anterior hasta un volumen final de 1 L,

¿cuál sería el valor de pH de la nueva disolución?c) Si a 20 mL de la disolución inicial se le añaden 5 mL de HC1 0,12 M, ¿cuál será

el pH de la disolución resultante?d) ¿Qué volumen de ácido nítrico de concentración 0,16 M sería necesario para

neutralizar comp letamente 25 mL de la disolución inicial de KOH?Datos: Masas atómicas: K= 39; O = 16; H = 1.

Solución:

a) KOH -> K+ + OH"m/M 1,4/56

El KOH es una base fuerte que se disocia totalmente luego [OH] = [KOH] =

0,1pOH = - l og ( 0 , l )= l ; p H = 1 4 - p O H = 1 3 .

b) M V = M ' V ; 0,1 -20 = M'-1000 ; M' = 0,002pOH = -log(0,002) = 2,7; pH = 14 - pOH = 11,3

c) Mo les de O H en la disolución inicial = M-V = 0,1-0,02 = 0,002Moles de H + añadidos = M-V = 0,12-0,005 = 0,0006




Moles de OH" sin neutralizar = 0,002 - 0,0006 = 0,0014[OH"] = n/V = 0,0014/0,025 = 0,056; p O H = l , 2 5 ; pH = 12,75

d) V N = V ' N ' ; V 0 , 1 6 = 25-0,1; V=15,6mL

Pro blem a 2 B - En dos recipientes que contienen 100 mL de disolución 1 M de sulfatode zinc y de nitrato de plata, respectivamente, se introducen electrodos de cobremetálico. Sabiendo que solo en uno de ellos se produce reacción:

a) Calcule los potenciales estándar de las dos posibles reacciones y justifique cuálse produce de forma espontánea. Para el proceso espontáneo, indique la especieque se oxida y la que se reduce.

b) Calcule qué masa de cobre ha reaccionado en el proceso espontáneo cuando seconsume totalmente el otro reactivo.

Datos: E° (Zn2+/Zn) = -0,76 V, E° (Cu2+/Cu) = 0,34 V, E° (Ag+/Ag) = 0,80 V; masaatómica Cu = 63,5.

Solución:

a) E°i = E° (Zn2+/Zn) - E ° (Cu2+/Cu) = -0,76 - 0,34 = -1,1 V < 0, no espontánea.E°2 = E° (Ag+/Ag) - E ° (Cu2+/Cu) = 0,8 - 0,34 = 0,46 V > 0, espontánea.

Cu - 2 e" —» Cu2+ se oxida el CuAg+ + 1 e" —» Ag se reduce el ion Ag+

Reacción iónica global: Cu + 2 A g+ —» Cu2+ + 2 Agb) n(Ag+) = V • M = 0,1 • 1 = 0,1 moles de Ag

+

1 mol de Cu

n(Cu) = 0,1 moles de Aq+ • -—-—- = 0,05 moles de Cu2 moles de Ag

+

m(Cu) = n(Cu) • Pm = 0,05 • 63,5 = 3,175 g de Cu



SOLUCIONES (ORIENTACIONES PARA EL CORRECTO R)OPCIÓN A

C u e s t i ó n 1 A . - Puntuación máxima por apartado: 0,5

Justificación para todos los apartados: debe cumplirse que n= 1,2 , 3, ...; / = 0, 1, 2, ... n-l; m¡ = 0, ± 1,±2 , . . . ± / .

a) Posib le, es uno de los orbitales 5d.b) No es posible ya que m¡ solo puede valer 0 (/ = 0) y además no es un núm ero entero.

c) No es posible ya que / no puede adoptar valores negativos.d) Posib le, es uno de los orbitales 3p.

C u e s t i ó n 2 A . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) :F::Ó::C::Ó: H : 9 H :F:C:F: H:F:

:0 : •£*b) 0 = C = 0 Geom etría lineal. La disposición en la que los dos grupos de electrones alrededor del C

tienen menor repulsión. También se acepta por hibridación: el carbono tiene hibridación sp y susorbitales híbridos sp se orientan formando entre sí un ángulo de 180°.H2CO Geom etría trigonal plana. El carbono está rodeado de tres grupos de electrones. La disposición

en la que éstos tienen menor repulsión es la trigonal plana.En esta molécula el carbono tiene hibridación sp 2 y sus orbitales híbridos sp2 se orientan formandoentre sí un ángulo de 120°.CF4 G eometría tetraédrica. El carbono está rodeado de cuatro grupos de electrones. La disposición enla que tienen menor repulsión es la tetraédrica.En esta molécula el carbono tiene hibridación sp 3 y sus orbitales híbridos sp3 se orientan formandoentre sí un ángu lo de 109°.

FIF Geometría lineal. La única posible en una molécula diatómica.c) Las moléculas H2CO y FIF son polares. La diferencia de electronegatividad de los átomos crea enlaces

polares, cuya resultante no se anula por la geometría de la molécula.Las moléculas C 02 y CF4 tienen momento dipolar cero. La geometría de estas moléculas hace que los

momentos de enlace existentes se anulen entre sí dando una resultante nula.d) La única sustancia que p resenta enlace de hidrógeno es el FIF. El hidrógeno está unido a un átomo m uy

electronegativo, el flúor, y es atraído por el átomo de flúor de otra molécula vecina.

C u e s t i ó n 3 A . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Falsa. KP = p(CO)-p(H2)/p(H 20); la presión de C, al ser un sólido, no se incluye en la expresión de KP.b) Falsa. C es un sólido, por lo que aumentar su cantidad no modifica el equilibrio.c) Verdadera. H tiene estado de oxidación +1 en H20 y 0 en H2; se reduce, luego actúa com o oxidante.d) Verdadera. Aumentar la presión total del sistema equivale a disminuir el volumen total de la mezcla y

el equilibrio se desplaza hacia do nde se producen menos moléculas gaseosas (hacia la izquierda).

P r o b l e m a 1 A . - Puntuación máxima por apartado: a) y c) 0,75 puntos; b) 0,5 puntos

a) CH3OH (1) + 3/2 02 (g) -* C 02 (g) + 2 H20 (1)AH° (combustión) = (-3 93 ) + 2 x (-294) - (-239) = -74 2 kJ por cada mol de metanol quemado.

b) moles CH3OH = 1000 x 0,79 / (12 + 16 + 4) = 24,7 m olesE desprendida: 24,7 K 742 = 18327 kJ

c) moles 02 = 24,7 x 3/2 = 37,1 mo les; PV= nRT ; V = 37,1 x 0,082 x 3 1 0 / 5 ; V = 188,6 L

P r o b l e m a 2 A . - Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

a) HCOOH ±5 H+ + HCOOc( l- a) ca ca

masa molecular (HCOOH ) = 12 + 16x2 + 1x2 = 46[HCOOH ] = (2,3 / 46) / 0,25 = 0,2 MKa = c a2 / ( l - a ) = l,8-10~4;a~0,03[H+] = ca = 0,2x0,03 = 6-10~3; pH = -log 0,006 = 2,2

b) Neutralización 1:1; moles HCO OH = m oles KO H; V = 0,05 L x 0,2 M / 0,5 M = 0,02 L

Soluciones 1/2



OPCIÓN B

C u e s t i ó n I B . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) (1) C + 0 2 ^ C 0 2

(2) H 2 + 1/2 02 -* H20

(3) CH3CH2OH + 3 02 -» 2 C 02 + 3 H20

b) Tienen entalpia de formación estándar nula los elementos en su forma más estable:

AH f (C) = AHf (02) = AHf (H2) = 0c) AHC (C) = AHf ( C 02); AHC (H2) = AHf (H 20); AHC (C2H5OH) = 2xAHf (C02) + 3xAHf(H20)AHf(C2H5OH)

d) AHf (C2H5OH) = 2 x A H f ( C 02 ) + 3 x A H f ( H2 0 ) - AHC (C2H5 OH) = 2 x A H c ( C ) + 3 x A H c (H2) -

A H C (C2H 5OH)

C u e s t i ó n 2 B . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a ) H S 0 4 " > HF > CH3COOH > N H 4+

b ) H S O 4 " + H2 0 ti S 0 42 " + H 3 0 + ó H S O 4 " 5 S 0 4

2 " + H +

H F + H2 0 t+ F " + H 3 0 + ó H F £» F " + H +

CH3COOH + H2 0 S? C H 3 C O O " + H 3 0 + ó CH3COOH S? C H 3 C O O " + H +

N H 4 + + H2 0 U N H 3 + H 3 0 + ó N H 4 + % N H 3 + H +

c ) N H 3 > C H 3 C O O " > F " > S 0 42 "

d) HSO4" + NH 3 *• S042" + N H4

+

Cuestión 3B.- Puntuación máxim a por apartado: 0,5 puntos.a) CH 3-C H =C H -C H 3 + HBr -* C H3-C H 2 -C H Br -C H 3 Reacción de adición.

2-Bromobutano

b) CH3-CH2-CH2OH 2 » CH3-CH=CH3c a l ° r Reacción de eliminación.

Propeno

H +c) CH3-CH2-CH2-COOH + CH3-CH2-CH2OH — • C H3-C H 2-C H 2C O O C H 2-C H 2 -C H 3

Butanoato de propiloReacción de esterificación o condensación.

d) n (NH2(CH2)5COOH) -> - [NH(CH2)5 CO]„-Poliamida (nailon o nylon)

Reacción de condensación (polimerización por conden sación).

P r o b l e m a I B . - Puntuación máxima por apartado: a) y b) 0,75 puntos; c) 0,5 puntos.

a) N2(g) + 3H2(g)^2NH3(g)Mo les equilibrio 2 - x 6 - 3x 2x

moles NH 3 = 48,28 /17 = 2,84 moles x = 1,42 moles,moles N2 = 2 - 1,42 = 0,58 moles ; m (N2) = 0,58 x 28 = 16,24 g de N 2

moles H 2 = 6 - 3 x 1,42 = 1,74 moles ; m (H2) = 1,74 x 2 = 3,48 g de H2

b) Kc = [NH3 ] 2 / ([N2][H2]3) = (2,84/100)2/ {(0,58/100) x (1,74/100)3 } = 26397

c) n (total) = 8 - 2x =5 ,16 m olesP = nR T/ V = (5,16 x 0,082 x 973 )/100 = 4,12 atm

P r o b l e m a 2 B . - Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

a) Cátodo: B i3+ + 3 e -> Bi (s) 0,29 VÁnodo: 2CF - ^ C l 2 ( g ) + 2 e ~ -1,36 V

2 BiCl3 -»- 2 Bi (s) + 3 C l2 (g) -1,0 7 V

o bien 2 B i3+

+ 6 Cl~ -+ 2 Bi (s) + 3 C l2 (g)b) n (e~) = 1,5 « 7200 / 96485 = 0,112 moles de e~n (Cl2) = 0,112 / 2 = 0,056 moles; V (Cl2) = nRT / P = 0,056 x 0,082 x 298 / 1 = 1,37 L de C l2

n (Bi) = 0,112 / 3 = 0,037 mo les; m (Bi) = 0,037 x 209,0 = 7,73 g de Bi

Soluciones 2/2




PAU Química. Modelo 2010

PRIMERA PARTE

C uestión 1 .- Dadas las siguientes sustancias: CO2, CF4, H2CO y HF:a) Escriba las estructuras de Lewis de sus moléculas.b) Explique sus geometrías por la teoría de Repulsión de Pares de Electrones de

Valencia o por la Teoría de Hibridación.c) Justifique cuáles de estas moléculas tienen momento dipolar distinto de cero.d) Justifique cuáles de estas sustancias presentan enlace de hidrógeno.

Datos: N úmeros atómicos (Z): H = 1; C = 6; O = 8; F = 9; S = 16 y Cl = 17Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Solución:

a)C 0 2

O = c = 0

b) El C tiene

hibridación sp, el Otiene hibridación sp2.El doble enlace entreC y O estáconstituido por unenlace a entre losorbitales híbridos yun enlace K. Larepulsión entre pareselectrónicos de losenlaces C=0 haceque la molécula sealineal.

CF4

\F\

I| £ - C - £ |

Il£l

El C

hibridaciónestableceenlaces a, que serepelen entre sí y danuna moléculatetraédrica conángulos de enlace de109,5°

tiene

sp3,cuatro

H 2 C O _H-C = 0\

H

El C tiene

hibridación sp2

,establece tresenlaces a con los

dos H y con el O yun segundo enlace% (entre orbitalesp) con el oxígeno,

la molécula estriangular planacon ángulos de

120°aproximadamente.

El O tienehibridación sp2,

establece un enlacea y otro % con el C

y mantiene dospares electrónicos

sin compartir.

HFH - F ]

El H establece un

enlace a con el F.Molécula lineal.

c) Los enlaces C=0 Los enlaces C-F son

son polares pero la polares pero lageometría lineal de geometría tetraédrica

El enlace C = 0 es El F es más

polar, el oxígeno electronegativo quees más el hidrógeno.




8 8H—F

la molécula hace que de la molécula hace electro negativo Molécula polar,se compensen los que se compensen que el carbono ymomentos dipolares. los momentos los enlac es C-H

dipolares. M olécula son apo lares luegoapolar. la molécu la es

polar.

Molécula apolar.

s § V so=c=oF„.

F §H

N 8 + B

c=o/

Hd) El enlace de H se da en moléculas con enlaces H -F , H -0 o H-N , luego el HF es el único

que presenta enlaces de hidrógeno.

C uestión 2 - Considere la combustión de tres sustancias: carbón, hidrógeno molecular y etanol.a) Ajuste las correspondientes reacciones de combustión.b) Indique cuáles de los reactivos o productos de las mismas tienen entalpia de formación

nula.c) Escriba las expresiones para calcular las entalpias de combustión a partir de lasentalpias de formación.

d) Escriba la expresión de la entalpia de formación del etanol en función únicamente delas entalpias de combustión de las reacciones del apartado a).

Solución:

a)

b)c)

d)

C(s ) + 02 ( g ) ^ C 0 2 (g)H 2 (g) + Vz 02 (g) -» H20 (1)CH3-CH2OH (1) + 3 02 (g) -> 2 C 02 (g) + 3 H20 (1)

C, 02, y H2 por ser elementos tienen AH°f = 0AH°comb(C) = AH°f(C02)AH°comb(H2) = AH°f(H20)AH°comb (CH3-CH2OH) = 2-AH°f (C02) + 3-AH°f (H20) - AH°f (CH3-CH2OH)En la última ecuación del apartado c) despejamos la entalpia de formación deletanol:AH°f (CH3-CH2OH) = 2-AH°comb (C02) + 3-AH°comb (H20) - AH°comb (C H3-CH2OH)

Cuestión 3 - Dadas las constantes de acidez de las especies químicas CH 3COOH , HF,

H S 0 4 y N H /a) Ordene las cuatro especies de mayor a menor acidez.b) Escriba sus correspondientes reacciones de disociación acida en disolución acuosa.c) Identifique sus bases conjugadas y ordénelas de mayor a menor basicidad.d) Escriba la reacción de transferencia p rotónica entre la especie química más acida

y la base conjugada más básica.Datos: Ka (CH3COOH) = 1,8 x 10 5; K a (HF) = 7,2 x 10"*; Ka (HS04 ) = 1,2 x 10 2; K a (N H ^ =5,5 xKT10.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Solución:

a) H S 04 > HF > CH3COOH > NH4+




b) CH3COOH + H20 - ̂CH3COO" (ac) + H 3 0 + (ac)HF + H20 -3- F" (ac) + H 3 0 + (ac)HSO4 + H20 -» S04

2" (ac) + H 3 0 + (ac)NH 4

+ + H20 -> N H3 (ac) + H 3 0 + (ac)

c) NH 3 > CH3COO" > F" > S04

2

"d) H S 04 (ac) + NH 3 (ac) -> S042" (ac) + NH4

+ (ac)

Cuestión 4.- Dado el equilibrio C (s) + H20 (g) *± CO (g) + H2 (g), justifique si sonverdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

a) La expresión de la constante de equilibrio Kp es: Kp = p(CO) • p(H2) / {p(C) • p(H20)}b) Al añadir más carbono, el equilibrio se desplaza hacia la derecha.c) En esta reacción, el agua actúa como oxidante.d) El equilibrio se desplaza hacia la izquierda cuando aumenta la presión total del sistema.


Solución:a) Falsa, Kp = p(CO) • p(H2) / p (H20 ). Sólidos (como el C) y líquidos se excluyen

de la constante de equilibrio porque son incompresibles.b) Falsa. La cantidad de C no afecta al equilibrio.c) Verdadera, el H del agua pasa de número de oxidación +1 a 0 (en el H 2), luego se

reduce, por lo tanto el H20 es oxidante en esta reacción.d) Verdadera, por el Principio de Le Chatelier, ante un aumento de presión, el

equilibrio se desplaza en el sentido en el que disminuye el número de moles degas.

Cuestión 5 - Complete las siguientes reacciones, escribiendo las fórmulas semidesarroUadasde todos los compuestos orgánicos. Nombre todos los productos obtenidos e indique el tipo dereacción orgánica de que se trata en cada caso.

a) 2-buteno + HBr->b) 1-propanol + FL.SO4 + calor —»c) ácido butanoico + 1-propanol + FL —»d) n(H 2N(CH 2)5 COOH)^


Solución:

a) CH3-C H 2—CH=CH 2 + HBr -> CH3-C H 2—CHBr—CH 3, 2-bromobutano(mayoritario) + CH3-CH2—CH2—CH2Br, 1-bromobutano (minoritario).Reacción de adición.

b) CH3-CH2-CH2OH + H2 S 0 4 + calor -> CH3-CH=CH 2, propeno. Reacción deeliminación.

c) CH3-CH2-CH2-COOH + CH3-CH2-CH2-OH + H+ ->C H 3-C H 2-C H 2 -C O O -C H 2 -C H 2— C H 3 + H20butanoato de propilo. Reacción de condensación (esterificación)

d) n (H2N (CH2)5COOH) -> ... — HN(CH2)5COO— HN(CH 2)5COO—...n ácido 6-aminohexanoico —» ácido poli 6-am inohexanoico.

Reacción de condensación (polimerización).




SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1 .- En la reacción de combustión del metanol líquido se produce CO2 (g) y H20 (1).Sabiendo que el metanol tiene una densidad de 0,79 g- cm3, calcule:

a) La entalpia estándar de combustión del metanol líquido.b) La energía desprendida en la combustión de 1 L de metanol.c) El volumen de oxígeno necesario para la combustión de 1 L de metanol, medido a 37

°C y 5 atm.Datos: R = 0,082 atm.L.molÎC1. M asas atómicas: C = 12; O = 16; H = 1.Entalpias estándar de formación en kJ-mol1: metanol (1) = -2 39 ; CO2 (g) = -393; H20 (1) = -294.

Solución:

a) CH3OH (1) + 3/2 02 (g) - ̂C 02 (g) + 2 H20 (1)AH°r = AH°f (C02) + 2- AH°f (H20) - AH°f (CH3OH) = -393 + 2- (-294) - (-239) = -742 kJ-mof1

b) m V -d 1000 • 0,79n = — = —rr- = T T ; — T T 7 = 24,69 moles

M M 12 + 16 + 4Q =n-AH° = 24,69 • 742 = 18320 kJ

c) Los moles de 02 necesarios para quemar 24,69 moles de metanol serían: n(02) =3-24,69/2 = 37

nRT 37 • 0,082 • 310V = = = 188 L

p 5Problem a 2 - Se disuelven 2,3 g de ácido metanoico en agua hasta un volumen de 250 cm3.Calcule:

a) El grado de disociación y el pH de la disolución.b) El volumen de hidróxido de potasio 0,5 M necesario para neutralizar 50 cm 3 de la

disolución anterior.Datos: Ka = 1,8 • 10T*; M asas atómicas: C = 12,0 = 16, H = 1Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

Solución:

a) HCOOH + H20 t* HCOO + H30

co-(l-a) co-a co-aM (HCOOH) = 2 +12 + 2-16 = 46; C0= (2,3/46)/0,25 = 0,2 M

+

(c0 • a)2 \KC 1,8-10-*Ka = —r* 7 ~ cQ-a

¿; a = — = — = 0,03

C o ( l - a ) ^c0 ̂ 0,2pH = -log [H30

+] = -log (co-a) = -log (0,2-0,03) = 2,22c) V N = V ' N ' ; V-0,5 = 5 0-0,2; V = 20 mL.




OPCIÓN B

Problema 1 .- Una mezcla de 2 moles de N2 y 6 m oles de H2 se calienta hasta 700 °C en unreactor de 100 L, estableciéndose el equilibrio N2 (g) + 3 H2 (g) P- 2 NH3 (g)- En estas

condiciones se forman 48,28 g de amoniaco en el reactor. Calcule:a) La cantidad en gramos de N2 y de H2 en el equilibrio.b) La constante de equilibrio Kc.c) La presión total en el reactor cuando se ha alcanzado el equilibrio.

Datos: Masas atómicas: N = 14, H = 1; R = 0,082 atm.L.mol^KT1

Puntuación máxima por apartado: a) y b) 0,75 puntos; c) 0,5 puntos.

Solución:

a) N 2 (g) + 3H2(g) U 2NH3(g)Mo les iniciales 2 6

En el equilibrio 2- x 6-3x 2x48,28moles de amoniaco = 2x = => x = 1,42 moles

nWz = 2 — 1,42 = 0,58 moles; nH2 = 6 — 3 • 1,42 = 1,74 molesnNH s = 2 • 1,42 = 2,8 4 moles; nT = 0,58 + 1,74 + 2,84

= 5,16 molesMasa de nitrógeno = 0,58 • 28 = 16,24 g

Masa de hidrógeno = 1,74 • 2 = 3,48 gb) f2 ,B4\g

Kc = —±M±1 = 2,01 • 104

0,58 f l / 7 4 \íoo'UooJc) p T • V = nTRT; p T • 100 = 5,16 • 0,082 • 9 7 3 ; p T = 4,12 atm

Problema 2 . - La electrólisis de una disolución acuosa de BÍCI3 en medio neutro origina Bi (s) yCía (g).

a) Escriba las semireacciones iónicas en el cátodo y en el ánodo y la reacción globaldel proceso , y calcule el potencial estándar correspondiente a la reacción global.

b) Calcule la masa de bismuto m etálico y el volum en de cloro gaseoso, medido a 25°C y 1 atm, obtenidos al cabo de dos horas, cuando se aplica una corriente de 1,5 A.

Datos: Masas atómicas: Cl = 35,5; Bi = 209,0; F = 96485 CmoL 1 ; R = 0,082a t m . L . m o r V 1 . E°(Bi3+/Bi) = 0,29 V; E°( Cl2/Cr) = 1,36 VPuntuación máxima por apartado: 1 punto.

Solución:

a) (ánodo) Reacción de oxidación: 2 Cl - 2 e —» CI23+(cátodo) Reacción de reducción: Bi + 3 e —» B i

Reacción global: 2 BiCl3 -» 2 Bi + 3 Cl2E° = E°cátodo - E°ánodo = 0,29 - 1,36 = -1,07 V

b) , . It 1,5 • 2 • 3600npn(Bi) = — = — „ ^ = 0,1119 equivalentes de Bi

€q F 9 6 4 8 5 n




, N neq 0,1119 . N , N 0,1119n ( 5 í ) = - £ i = — = — ; m{Bi) = n{Bi) • Pm =— 209

v 3 3= 7,8 g de Bi

nea 0,1119 nRT 0,1119 • 0,082 • 298

n ( C / 2 ) = ^ = — - — ; V = = — =1 ,3 7Lv 2 p 2-1




PAU Q uímica. Junio 2 0 1 1 .

OPCIÓN A

Pre gu nta 1 A - Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas,justificando en cada caso su respuesta:

a) La configuración electrónica ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d* corresponde al estadofundamental de un átomo.

9 9 7 1

b) La configuración electrónica ls 2s 2p 3s es imposible.c) Las configuraciones electrónicas ls 2s 2 2p6 3S1 3p* y ls2 2s2 2p5 2d1 3s2

corresponden a dos estados posibles del mismo átom o.f f 1

d) La configuración electrónica ls 2s 2p 3s 3p 4s 3d corresponde a un

elemento alcalinotérreo.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.Solución:

a) Verdadera. La configuración cum ple el Principio de exclusión de Pauli y laregla de n+1 m ínimo dada por el diagrama de Moeller.

b) Verdadera. En 2p se pueden alojar 6 electrones como máxim o.c) Falsa. No existen orbitales 2d.d) Falsa. Los alcalinotérreos constituyen el grupo 2 y la configuración

corresponde a un elem ento del grupo 3.

Pre gu nta 2 A - Se preparan disoluciones acuosas de los siguientes comp uestos: iodurode potasio, dioxonitrato (III) de sodio, bromuro de amonio y fluoruro de sodio.

a) Escriba los correspondientes equilibrios de disociación y los posibles equilibriosde hidrólisis resultantes para los cuatro compuestos en disolución acuosa.

b) Justifique el carácter ácido, básico o neutro de cada una.Datos. Ka dioxonitrato (III) de hidrógeno = 7,2-10~4; Ka ácido fluorhídrico = 6,6-10~4;Kb amoniaco = 1,8-10 .Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

Solución:

KI —» K+ + L. El K+ y el L no se hidrolizan porque proceden de base y ácido muyfuertes, respectivamente. El pH de la disolución es neutro.

N a N 0 2 —» Na+ + N 0 2 . El N a+ no se hidroliza porque procede de base muy fuerte.N 0 2 + H 2 O ^ H N 0 2 + OirEl pH de la disolución es básico.

NILBr —» Ñ u / + B r . E l Br no se hidroliza porque procede de ácido muy fuerte.NH 4

+ + H20 <± N H3 + H 3 0 +

El pH de la disolución es ácido.

NaF —» Na+ + F . El Na+ no se hidroliza porque procede d e base muy fuerte.




F + H20 «* HF + oí rEl pH de la disolución es básico.

Pregunta 3 A - Suponiendo una pila galvánica formada por un electrodo de Ag(s)sumergido en una disolución de AgNCb y un electrodo de Pb(s) sumergido en una

disolución de Pb(N03)2, indique:a) La reacción que tendrá lugar en el ánodo.b) La reacción que tendrá lugar en el cátodo.c) La reacción global.d) El potencial de la pila.

Datos: E ° (Ag+/Ag) = 0,80 V; E° (Pb2+/Pb) = -0,13 V.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Solución:

a) Pb - 2 e~ -» Pb2+ SR de oxidación: ánodo.

b) Ag+ + 1 e~ —» Ag SR de reducción: cátodo.

c) Pb + 2 A g+ -» Pb2+ + 2 Ag

d) E° = E°cátodo - E°ánodo = 0,8 -(-0,13) = 0,93 V

Preg un ta 4 A - La entalpia de combustión de un hidrocarburo gaseoso CnH2n+2 es de -2220 kJ-mo l1 . Calcule:

a) La fórmula molecular de este hidrocarburo.b) La energía desprendida en la combustión de 50 L de este gas, medidos a 25 °C y

1 atm.c) La masa de H20 (1) que se obtendrá en la combustión anterior.

Datos: R = 0,082 a tm-L-molÎC1 ; Entalpias de formación (kJ-moL1): C02(g) = -393 ;H20 (1) = -286 ; CnH2„+2 (g) = -106. Masas atómicas: H = 1; O = 16.Puntuación máxima por apartado: a) 1 punto; b) y c) 0,5 puntos.

Solución:

a) C„H 2n+2 + (3n+l)/2 02 -> n C 02 + (n+1) H20AHC = n- AHf (C02) + (n+1) • AHf (H20) - AHf (C„H2n+2) == -393n -286n -2 86 +106 = -679 n -180 = -2 220n = 3

b) PY 1 • 50' n = — = = 2,046RT 0,082 • 298

Q = n-AHc = 2,046 • 2220 = 4542 kjc) m = n-M = 2,046-4-18 = 147 g

Preg un ta 5 A .- En un recipiente de 5 L se introducen 3,2 g de COCl2 a 300 K. Cuandose alcanza el equilibrio COCl2 ¡fi CO + Cl2, la presión final es de 180 mm de Hg.Calcule:

a) Las presiones parciales de COC l2, CO y C l2 en el equilibrio.b) Las constantes de equilibrio Kp y Kc.

Datos: R = 0,082 atai-L -mo l^-IC1; Masas atómicas: C =12: O = 16; Cl = 35,5.

Puntuación máxima por apartado: a) 1 punto.




Solución:

a) C0C1 2

n 0 - xco Clj

X

mnn =

3,2

pTV = nTRT;

Pm 12 + 16 + 71180

= 0,0323 moles

7605 = nT • 0,082 • 300; nT = 0,0484

nT = n 0 - x + x + x; 0,0480 = 0,0323 + x; x = 0,01610,0161 180

p(CO) = p(Cl2) = —— - • — - = 0 ,0792 atmy J Hy 2J 0,0484 7600 , 0 3 2 3 - 0 , 0 1 6 1 1 8 0

p{COCl2) = 777̂ = 0,0797 atm0,0484 760

b) 0 ,0792 2

Kv = —— = 0,07870,0797

Kc = Kp- (RTyAn = 0,0787 • (0,082 • 3 0 0 ) - 1 = 3,2 • 1 0 - 3

OPCIÓN B

Pregunta 1 B - Considere las moléculas de HCN , CHC13 y C 120.a) Escriba sus estructuras de Lewis.b) Justifique cuáles son sus ángulos de enlace aproxim ados.

c) Justifique cuál o cuáles son polares.d) Justifique si alguna de ellas puede formar en laces de hidrógen o.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Solución:

a)

H -C = N

\Cl\_

\Ql-C -CV[

H

\GL-o-ci\

b) HCN : El C tiene hibridación sp, establece dos enlaces a con H y N y dosenlaces 71 con el N. La geometría es lineal. Ángulo de enlace 180°.CHCI3: El C tiene hibridación sp , establece cuatro enlaces a con los demásátomos. La geometría es tetraédrica con ángulos de enlace de unos 109°.C b O: El O tiene hibridación sp , establece dos enlaces a con los dos clorosy m antiene dos pares electrónicos sin com partir. La m olécula es angular conángulo de enlace de unos 104°.

c) HCN : El enlace C=N es polar, el nitrógeno esmás electronegativo que el carbono y los enlacesC- H son apolares luego la molécula es polar.

8 8H—C=N

http://ql-c/

http://ql-c/



ÍES Atenea (S.S. d e los Reyes )Departamento de Física y Química

CHCI3: Los enlaces C - C l son polares, el cloro es _ C l8

más electronegativo que el C y debido a la 8 CL.Is"1"geometría tetraédrica la molécula es polar. « Cl^ N

C b O : Los enlaces Cl-0 son polares , el oxígeno §+ c ,

es más electronegativo que el cloro y , como la ̂ """"""Ogeometría es angular, la molécula es polar. 8_CI

d) Ninguna de ellas puede form ar puentes de H porque éstos sólo se d a n enmoléculas c o n en laces N-H, O - H y F -H .

P r e g u n t a 2 B - Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas,jus tif icando en cada caso su respuesta:

a) Si un a reacción es endotérmica y se produce un aumento de orden del sistemaentonces nunca es espontánea.

b) Las reacciones exotérmicas tienen energías d e activación negativas.

c) Si un a reacción es espontánea y AS es positivo, neces ariam ente debe serexotérmica.d) Un a reacción A + B —» C + D tiene AH = - 1 5 0 k J y una energía d e activación d e

50 kJ, por tanto la energía d e activación de la reacción inversa es de 200 kJ.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Solución:

a) Verdadera. Si es endotérmica A H > 0, si aumenta el orden AS < 0, luego A G =AH - TA S > 0 s iempre y n o será espontánea.

b) Falso. Las energías d e activación siempre son positivas.

c) Fals o. Par a que AG = AH - TA S < 0 (espontánea) => AH < TAS luego AH puedeser positiva (endotérmica).

(1) V e r d a d e r a . A r i — -Inactivación de la reacción inversa — inactivación de la reacción directa que Se C u m p l e

en este caso.

P r e g u n t a 3 B - Comple te las siguientes reaccione s quím icas, formule todos losreactivos y produ ctos orgánicos mayor itario s resultantes, nombr e los productos eindique en cada caso d e qué tipo d e reacción se trata.

a) 1-pen teno + ácido bromhídrico.b) 2 -b u ta n o l en presencia d e ácido sulfúrico en caliente.c) 1-butanol + ácido metanoic o en presencia de ácido sulfúrico.

d ) 2 -me t i l -2 -p e n te n o + hidrógeno en presencia d e catalizador.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Solución:

a) BrI

H3C—CH2 C H2 C H ^ = C H 2 HBr —*• H3C—CH2 C H2 CH C H3

2-bromopentano

Reacción d e adiciónb) H3C-CH2-CH-CH3 — H 2 S ° 4 > H3C—CH=CH—CH,

I Calor _ . .O H 2-buteno




Reacción de eliminación.c ) H3C-CH2-CH2CH2OH + H C O O H — H 2 S ° 4 » HCOO—CH2CH2CH2CH3

metanoato de butilo

Reacción de esterificación.d ) H3C—C=CH-CH2CH3 + H2 —*• H3C—CH-CH2CH 2CH 3

C H 3 C H3

2-metilpentano

Reacción de adición.

Pregunta 4 B - Se hace reaccionar completamente una muestra de dióxido demanganeso con ácido clorhídrico comercial, de una riqueza en peso del 38% y dedensidad 1,18 kg-L obteniéndose cloro gaseoso y Mn .

a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción.

b) Escriba la reacción mo lecular global que tiene lugar.c) ¿Cuál es la masa de la muestra de dióxido de manganeso si se obtuvieron 7,3 Lde gas cloro, medidos a 1 atm y 20 °C?

d) ¿Qué volumen de ácido clorhídrico comercial se consume?Datos: R = 0,082 atm-L-mol^K1; Masas atómicas: H = 1; O = 16; Cl = 35 ,5; Mn = 55.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Solución:

a) M n 02 + 4 H+ + 2 e ̂ M n2+ + 2 H20

2 c r - 2 * -3- ci2

b) M n 02 + 4 HC1 -> Cl2 + MnCl2 + 2 H20c) PV 1 - 7,3' n(Cl 2 ) = — = — — — — = 0,3038 moles2J RT 0,082 • 293

m(Mn02) =n-Pm = 0,3038 • ( 5 5 + 2 • 16) = 26,43 gd) 4 mol de HCl

n(HCÍ) = 0,3038 moles CU • ——^— = 1,2152 moles1 mol de Cl2

m/Pm 1180 • 0 ,38/36 ,5M(HCl) = = — = 12,28 M

n 1,2152n = M -V; V = — = = 0,099 L = 99 mi

M 12,28Pregunta 5 B - Se dispone de una disolución acuosa de KOH de concentración 0,04 My una disolución acuosa de HCl de concentración 0,025 M. Calcule:

a) El pH de las dos disoluciones.b) El pH de la disolución que se obtiene si se mezclan 50 mL de la disolución de

KOH y 20 mL de la disolución de HCl.c) El volumen de agua que habría que añadir a 50 mL de la disolución de KOH

para obtener una disolución de pH 12.Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos; b ) y c) 0,75 puntos.

Solución:




a)KOH + H20 —> K+ + OIT

c0 = 0,04 c0 = 0,04

pOH = - log(0,04) = 1,398; pH = 14 - pOH = 12,6

HC1 + H20 -» c r + H30+

co = 0,025 co = 0,025pH = - l o g ( 0 ,0 2 5 ) = 1,6

b) n(OíT) = M- V=0,04- 0,05 = 2-10~3

n(H+) = 0,025-0,02 = 5-10 4

- 4n(OH-)-n(H+) 2 • 1(T3 - 5 • 10[OH-] final = — - = — = 0,0214L A final y ̂ 0 0 7

pOH = -log(0,0214) = 1,669 =» pH = 12,33

- 2c) pH = 12 => pOH = 2 =* [OH-]final = 10

Si se añade agua no cambian el número de moles de OIT ni el de H+, sólo cambia elvolumen total de la disolución.

, 2 • 10~3 - 5 • 10~4

[OH-]final = lO "2 = 007 + v ; V = 0,08 L = 80 mL



QUÍMICASOLUCIONES (orientaciones para el corrector)

OPCIÓN AP r e g u n t a 1 A . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) 2 o elemento alcalinotérreo; ls2 2 s 2 2 p 6 3 s 2

3er elemento halógeno; ls2 2 s22 p 6 3s2 3p64s 2 3 d1 04p 5

b) (3, 0 , 0, ±V2) y (4, 1, - 1 , ± V2); (4, 1, 0, ±V2); (4, 1, 1, ± V2) nota: es válido cualquiera de los 3

c) El halógeno tiene mayor afinidad electrónica, ya que según su configuración electrónica tienetenden cia a captar un electrón para formar un anión muy estable.d) El halógeno, por su tendencia a reducirse, pasando al correspondiente anión.

P r e g u n t a 2 A . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Cierto. El acetato de sodio es un electrolito fuerte y en agua está completamente disociado.NaAc -» Ac + Na+ y Ac + H20 -» A cH + OH , pH básico

b) Cierto. Los cuatro orbitales atómicos donde están los cuatro electrones de valencia del N se hibridanpara formar cuatro orbitales híbridos sp 3, orientados hacia los vértices de un tetraedro.

c) Cierto. El ion bicarbonato se puede compo rtar como ácido o como base:H C 0 3 + H+ -> H2 C 0 3 y HCO3 -»• CO 32 + H+

d) Falsa. M gF2 U M g2+ + 2F Ks = 4s3; s = 0,027 M


a) Como E° (Zn2+/Zn) < E° (Cu2+ /Cu), no se produce reacción.b) Zn2+ + 2 e~ -> Zn E°i = -0 ,76 V

Cu -f Cu2+ + 2 e " E°2 = -0 ,34 V

Zn2+ + Cu —* Zn + Cu2+ E° = -1,10V Al me nos es necesario aplicar 1,10 Vc) Polo negativo = CÁTODO = semireacción de reducción = Zn

Polo positivo = ÁNODO = semireacción de oxidación = Cud) Reaccionarán espontáneamente pues E > 0

Cu2++ 2 e~ -> Cu E°i = 0,34 V

Zn - ^ Zn

2 +

+ 2 e~ E°2 = 0,76 VZn2+ + Cu -*• Zn + Cu2+ E° = 1,10 V


a) AH°= AH°f (PC13) + AH°f (Cl2) - AH°f (PC15) = 87,9 kJ-moF1

AG°= AG°f (PCI3) + AG°f (Cl2) - AG°f (PC15) = 37,2 kJ-moF1 donde AH°f (Cl2) = AG°f (Cl2) = 0.b) AG°=AH° - T A S 0 ^ AS0 = (AH° - AG°)/T = 170 J-mol^-IC1

c) Reacción espontánea a partir del cambio de signo de AG°:AG°=AH° - T AS0 = 0 => T = AH° / AS°= 517 K => Reacción espontánea si T > 517 K.

d) AS°= S° (PCI3) + S° (Cl2) - S° (PC15) S° (Cl2) = A S0 - S° (PC13) + S° (PC15) = 223 J-mol^K J


a) Reacción: PC15 ̂ PC13+C1 2

0,1-x x x ; x = 0,05 (en el recipiente X) ; nx= 0,1+x = 0,15„ nT-R-T 0,15x0,082x532 B Ac

P = — = = 5,45 atm en el recipiente XV 1,2

b ) K [ p c y i c y — x ^ 0 ^[PCI5] V-(0,l-x) 1,2 x (0,1-0,05)

c) V'= = ' = 19,3 L para el recipiente YKc-(0, l-x ) 0,042 x (0,1-0,09)

^ ™ n T-R-T 0,19x0,082x532 „ „ ,d) P = —± = — = 0,43 atm en el recipiente YV* 19,3

Soluciones 1/2



OPCIÓN B

P r e g u n t a I B . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Si no estamos a la temperatura de ebullición no hay equilibrio. Por encima de Teb el sistema evolucionade forma espontánea hasta que toda el agua líquida desaparece (proceso endotérmico), quedando solovapor de agua.

b) Ante un aumento de presión, el sistema en equilibrio evoluciona hacia donde hay menor número de

moles gaseosos, es decir, hacia el agua líquida.c) El núm ero de moles gaseosos es mayor en los productos. Por tanto, se produce un aumento del desorden

yAS°>0.d) AH = AU + A(pV) = AU + AnxRxT. Como An = 1 (moles gaseosos), el segundo sumando es positivo,

luego AU < AH.

P r e g u n t a 2 B . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Las ecuaciones cinéticas son del mismo orden y las concentraciones iniciales tienen el mismo valor.Dado que ki < k2 se cumplirá que vi es 100 veces menor que v2,

b) Dado que las constantes de equilibrio cumplen Ki > K2, el equilibrio de Rl está más desplazado hacia

los productos que el de R2, por tanto [A] < [B] en el equilibrio.c) El equilibrio es un proceso dinámico, donde las reacciones directa e inversa continúan. En el equilibrio[A] y [B] son m enores a las concentraciones iniciales, por tanto las velocidades de reacción también.

d) Por la ley de acción de masas se cumple K¡= k¡/k-¡ => k-i= ki/Ki= 1/50; k-2= 100/2-10-3 => k-i< k-2.


a) Falso, son isómeros de posición.b) C ierto. CnH2n+2 + (3n+ l)/2 02 -> n C 0 2 + (n+1) H20c) Falso, son isómeros de función.d) Falso, se obtiene 1-propeno.


a) SR oxidación: 2 r ^ I 2 + 2 e "SR reducción: C r2 0 7

2 + 14 H+ + 6 e~ -> 2 Cr3+ + 7 H20b) R iónica: C r2 0 7

2 + 61 + 14 H+ -> 2 Cr3+ + 3 I2 + 7 H20oxidante: K 2C r20 7 ; reductor: Nal (también es válido C r2 0 7

2 y I , respectivamente)c) K 2C r 20 7 + 6NaI + 7 H2 S 0 4 -> C r2(S0 4)3 + 3 N a2 S 0 4 + K2 S 0 4 +3 I2 + 7 H20d) En 100 mL de disolución 0,2 M de di cromato, hay n = M x V = 0,1 x 0,2 = 0,02 mo les de di cromato

que oxidan a 0,02 x 6 = 0,12 m oles de NalM = 0,12 moles/0,12 L = 1M

P r e g u n t a 5 B . - Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos; b) y c) 0,75 puntos.a) En 1 L de HC1 comercial hay 1189 x 0,35 = 416,15 g de HC1 puroM(HC1) = 35,5 + 1 = 36,5 ; [HC1] = 416,15/36,5 = 11,4 M

b) 100 mL HC1 *-* 1,14 moles HC1; Al neutralizarse -» 1,14 moles de NaO HM (NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 g; 1,14x40 = 45,6 de Na OH puros en 100 g de muestra *-* pureza 45,6 %

c) 22 g de NaO H im pura «-»• 2 2x0,45 6 = 10 g NaOH pura «-» 10/40 = 0,25 moles de NaO H y de OH40 mL de HC1 comercial *+ 1 l,4x 0,04 = 0,456 m oles de HC1 y de H+

0,456 - 0,25 = 0,206 moles de exceso de H + <-> [H+] = 0,20 6/1 = 0,206 M «-»• pH = -log 0,206 = 0,69

Soluciones 2/2




PAU Química. Septiembre 2 0 1 1 .

OPCIÓN A

Pregunta 1 A.- Para los elementos A, B, C y D, de números atómicos 3, 10, 20 y 35,respectivamente:

a) Escriba la configuración electrónica de cada uno de ellos.b) Indique su situación en la tabla periódica (periodo y grupo).c) Justifique si los siguientes números cuánticos pueden corresponder a los

electrones más externos de alguno de ellos, indicando a cuál: (2, 1, 0, +1/2); (3,0, 1, +1/2 ); (3, 2, 1, +1/2 ); (4, 1, 1, +1/2 ).

d) Justifique cuál de estos elementos tiene la menor reactividad qu ímica.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Solución:

a) A i l s ^ s 1

B: l s2 2 s 2 2 p 6

C: ls 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 4 s 2

D: ls2 2s2 2 p6 3s2 3p6 4 s2 3d10 4 p5

b) A: Periodo = 2, Grupo = 1.B: Periodo = 2, Grupo = 18.C: Periodo = 4, Grupo = 2.D: Periodo = 4, Grupo =17 .

c) (2, 1, 0, +1/2) puede corresponder a B.(3 , 0, 1, +1/2) no corresponde a ninguno.(3 ,2 , 1, +1/2) no corresponde a ninguno.(4, 1, 1, +1/2) puede corresponder a D.

d) El elemento de menor reactividad química es el B (Neón) por ser un gasnoble.

Pregunta 2 A - Las siguientes afirmaciones son todas falsas. Reescríbalas para que seancorrectas, justificando los cambios realizados:

a) Una disolución acuosa 0,01 M de ácido nítrico tiene pH = 4.b) Un ácido muy débil (Ka < 10~8) en disolución acuosa da lugar a un pH

ligeramente superior a 7.c) El valor de la constante de basicidad de la piridina (Kb = 1,6-10~9) es 4 veces el

de la anilina (Kb = 4-10~10) y, a igualdad de concentraciones, su grado dedisociación es 4 veces mayor.

d) Para aumentar una unidad el pH de una disolución acuosa de NaOH es necesarioduplicar su concentración.


Solución:

a) Una disolución acuosa 0,01 M de ácido nítrico tiene pH = 2.pH = - log[H +]= - log(0 ,01) = 2

b) Un ácido muy débil (Ka < 10 8) en disolución acuosa da lugar a un pH




ligeramente inferior a 7 porque es ácidoc) El valor de la constante de basicidad de la piridina (Kb = 1,6-10~9) es 4 veces el

de la anilina (Kb = 4-10~10) y, a igualdad de concentraciones, su grado dedisociación es 2 veces m ayor porque el grado de disociación es:

a w jKb/c

0d) Para aumentar una unidad el pH de una disolución acuosa de NaOH esnecesario aumentar 10 veces su concentración.

14 + log(c2) = 14 + log(Cl) + 1=> logfe/Ci) = 1 => c2/cx = 10

pH2 =pH1 + l =log(c2) - logCci) = 1

Pregunta 3 A - Se intenta oxidar cobre metálico (Cu —» Cu2+ + 2e~) por reacción conácido nítrico, ácido sulfúrico y ácido clorhídrico. Considerando los potencialesindicados:

a) Escriba y ajuste las semirreacciones de reducción de los tres ácidos.b) Calcule E para las reacciones de oxidación del cobre con los tres ácidos y

justifique que solo una de ellas es espontánea.Datos. E°(C12 / C n = 1,36 V; E°(CuE°(SO4

2~/SO2) = 0,17V.Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

Solución:

2+ / Cu) = 0,34 V; E°(N0 3 / NO ) = 0,96 V;

a) N 0 3 + 4 H+ + 3 e ̂ NO + 2 H20

S0 42 + 4 H+ + 2 e~ -> S 02 + 2 H20

2 H + + 2 e_ -> H 2 E° = 0 (el CL no se reduce)

b) Con ácido nítrico: E° = 0,96 - 0,34 = 0,62 > 0, espontánea.Con ácido sulfúrico: E° = 0,17 - 0,34 = -0,17 < 0, no espontánea.Con ácido clorhídrico: E° = 0 - 0,34 = -0 ,34 < 0, no espontánea.

Preg unta 4 A - El acetileno o etino (C2H2) se hidrogena para producir etano. Calcule a298 K:

a) La entalpia estándar de la reacción.b) La energía de Gibbs estándar de reacción.c) La entropía estándar de reacción.d) La entropía molar del hidrógeno.

Datos a 298 K

C2H2

C2H6

AH°f(kJ-mor1)

227

-85

AGVkJ-mor1)

209

-33

S^J-mor1-^1)

200

230


Solución:

a) C2H2 + 2 H2 ^ C2ÍLAH°R = -85 - 227 = -312 k J -mol1

b) AG°R = -3 3 -2 0 9 = -24 2 kJ- moL1

c) AG° = AH° - T - A S0 ; - 242 = -3 12 - 298-AS0; ASC -0,235 kJ.mor1 = -235




J.mol1

d) AS0 = -235 = 230 - 200 - 2- S°(H2); S°(H2) = 132,5 J-moH -KT1

Pregunta 5 A - Cuando se ponen 0,7 moles de N 2 0 4 en un reactor de 10 L a 359 K seestablece el equilibrio N2O4 (g) ̂ 2 NO2 (g) y la presión es de 3,3 atm. Calcule:

a) La concentración molar de toda s las especies en el equilibrio.b) El valor de Kc.c) Si el sistema se comprime h asta reducir el volum en a 8 L ¿cuál sería la presión

total en el equilibrio?Dato. R = 0,082 atm-L-mol^K \Puntuación máxima por apartado: a) y c) 0,75 puntos; b) 0,5 puntos.

Solución:

a) N 2 0 4 ( g ) í* 2N02 (g)

n0 - x 2x c0 = 0,7/10 = 0,07 moles/LcT = c0 - x + 2x = 0,07 + xnT = n0 — x + 2x = 0,7 + x

pTV = nTRT; 3,3 • 10 = (0,7 + x) • 0,082 • 35 9; x = 0 ,421

n 0 , 7 - 0 , 4 2 1[N204] =- = — = 0,0279 moles/L

b)

n 2 • 0 ,421

[N02] =- = — — = 0 ,0 842 moles/L

0,0842 2

c 0,0279

c) /2x(f)Kc = 0 ,254 = Q y ^ - ; 4x 2 + 2,032x - 1,4224 = 0;x = 0,394

pTV = nTRT; p T • 8 = (0,7 + 0,394) • 0,082 • 35 9 ; p T = 4,03 atm

OPCIÓN B

Pregunta 1 B - Considere los procesos de licuación del hidrógeno: H2(g) -^- H2(l), AHi= -1,0 kJ-mor1; y de combustión del mismo gas: H2(g) + 1/2 02(g) - ̂ H20(g) , AHC = -242 kJ-mor1. Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) En ambos procesos AS < 0.b) Am bos procesos son espontáneos a cualquier temperatura.c) Para la combustión H2(l) + 1/2 02(g) -> H20(g) se tiene AH'C = -241 kJ- mol-1 .

d) La energía de cada enlace O-H es 242/2 kJ- mol-1

.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.




Solución:

a) El estado líquido tiene menor entropía que el gaseoso luego en el proceso delicuación aumenta el orden: AS < 0.En la combustión del hidrógeno disminuye el número de moles de gas luegola entropía disminuye, AS < 0.Es verdadera.

b) AG = AH -T-ASComo AH < 0 y AS < 0, en los dos casos, las reacciones serán espontáneas abajas temperaturas.Es falsa.

c) AH'c = AHC - AHi = -242 - ( -1) = -241 U-m ol-1 . Es verdadera.d) AH C = - 2 4 2 = Ee„iace(H-H) + l/2-Ee„iace(0=0) - 2 - Ee „ i a c e ( H - 0 ) . P a ra que l a

afirmación fuese verdadera las energías de enlace H -H y 0 = 0 tendrían que

ser nulas, lo cual no es cierto. Es falsa.

Pregunta 2 B - El hidróxido de magnesio es poco soluble en agua (Ks =1,8- 1CT11).a) Formule el equilibrio de disolución del hidróxido de magnesio y escriba la

expresión para Ks.b) Calcule la solubilidad en mol-L \c) ¿Cóm o afectaría a la solubilidad la adición de ácido clorhídrico?d) ¿Cóm o afectaría a la solubilidad la adición de cloruro de magne sio?


Solución:

a) Mg(OH)2 (s) ±5 M g2+ (aq) + 2 OFT (aq)Ks = [M g2+]- [ OFT]2; Ks = s- (2s)2 = 4s3

b) 1,8-Kru=4s 3; s = l,65-l(T4moles/Lc) La adición de ácido clorhídrico provocaría un aumento de protones que

reaccionarían con los OFT para formar agua. Al desaparecer los hidroxilos elequilibrio de disolución se desplazaría hacia la derecha para compensar lapérdida (Principio de Le Chatelier) y la solubilidad aumen taría.

d) La adición de cloruro de magnesio provocaría un aumento de iones M g2+ . Elequilibrio de disolución se desplazaría hacia la izquierda para reducir laconcentración de esos iones (Principio de Le Chatelier) y la solubilidad

disminuiría.

Pregunta 3 B - Nombre y formule, según corresponda, las siguientes parejas demoléculas o rgánicas:

a) CH 3-CO-CH 2-C H 3 y butanal.b) CH3-CH2-CH2-CH2OH y 2-m etil-2-propano l.c) CH3-CH2-COOH y ácido 3-pentenoico.d) CH 3-C H 2 -C H 2-N H -C H 3 y fenilamina.


Solución:

a) 2-butanona y CH3-CH2-CH2-CHO




b) O H

l-butanol y H 3 C C CH3

CH3

c) Ácido propanoico y C H 3-C H =C H - CH2-COOH

d) Metilpropilamina y C6H5-NH2

Pregunta 4 B - A 50 mL de una disolución acida de M n 04 1,2 M se le añade un trozode 14,7 g de Ni (s), obteniéndose M n2+ y Ni2+ .

a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción, y la reaccióniónica global.

b) Justifique cuantitativamente que el M n 04 sea el reactivo limitante.c) Calcule la concen tración final de iones N i2+ y M n2+ en disolución, suponiendo

que el volumen no ha variado.d) Determine la masa de Ni que queda sin reaccionar.

Dato. Masa atómica Ni = 58,7.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Solución:

a) SR de reducción: M n 04 + 8 H + + 5 e ^ M n2+ + 4 H20 (x2)

SR de oxidación: Ni - 2 e~ -» Ni2+ (x5)

Reacción iónica global: 2 M n 04 + 16 H+ + 5 Ni -> 2 M n2+ + 5 Ni2++ 8 H20

b) M oles iniciales de M n 04 = M-V = 1,2-0,05 = 0,06 que reaccionarán con0,06-5/2 = 0,15 moles de N iMoles iniciales de Ni = m/Pat = 14,7/58,7 = 0,25 que reaccionarían con0,25-2/5 = 0,1 moles de M n 04 y no hay suficientes. Luego el permangan atoes el reactivo limitante.

c) [M n2+ ]f = 0,06/0,05 = 1,2 M[N i2+ ]f =0,15/0,05 = 3 M

d) Mo les de Ni sin reaccionar = 0,25 - 0,15 = 0,1

Masa de Ni sin reaccionar = 0,1-58,7 = 5,87 g

Pregunta 5 B - El fenol (C6H5OH) es un ácido monoprótico muy débil. Una disoluciónacuosa 0,75 M de fenol tiene un pH = 5 ,0. Calcule:

a) El grado de disociación.b) El valor de Ka del fenol.c) La disolución inicial se diluye hasta conseguir que el grado de disociación sea

3,0-10~5. ¿Cuál será la concentración total de fenol tras la dilución?d) ¿Cuál es el pH de la disolución del apartado c)?


Solución:

w C6H5OH + H20 p . C6H50 (ac) + H30+(ac)co (1-8) co a co a

[H30+

] = c0a; 1 (T5

= 0,75 -a; a = 1,33 • 1 (T5



ÍES Atenea (S.S. de los Rey es)Departamento de Física y Química

Ka = C ° _ = c0a2 = 0,75 • (1,33 • 10 "5 ) 2 = 1,33 • l O "1 0

c) Ka = c0a2; 1,33 • 10 "1 0 = c0 • (3 • lO "5 ) 2 ; c0 = 0,148 M

d) pH = - log(c0a) = - log(0 ,148 • 3 • lO"5

) = 5,35




PAU Química. Junio 2 0 1 2 .

OPCIÓN A

Pregunta A 1 . - Considere los elementos de números atómicos Z = 7, 9, 11 y 16.a) Escriba sus configuraciones electrónicas, el nom bre, el símbolo y el grupo del Sistema

Periódico al que pertenecen.b) Justifique cuál tendrá mayor y cuál tendrá m enor primer potencial de ionización.c) Indique el compuesto formado entre los elementos deZ = 9 y Z = 11. Justifique el tipo de

enlace.d) Escriba la configuración electrónica del anión más estable del elemento de Z = 16, e

indique el nombre y el símbolo del átomo isoelectrónico.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Solución:a) Z = 7: ls2 2s2 2 p3; Nitrógeno; N; G rupo 15.

Z = 9: ls 2 2s2 2 p5 ; Flúor; F; Grupo 17.Z = 11: ls 2 2s2 2 p6 3S1; Sodio; Na; Grupo 1.Z = 16: ls 2 2s2 2 p6 3 s2 3p4; Azufre; S; Grupo 16.

b) Tendrá m ayor primer potencial de ionización el F porque está más arriba y más a laderecha en el Sistema Periódico. Está próximo al octete: tiene tendencia a ganar unelectrón no a perderlo. Tiene menor radio atómico que los demás por lo que el último

electrón está más atraído.Tendrá menor primer potencial de ionización el Na porque está más abajo y más a laizquierda en el Sistema Periódico. Está próximo al octete: tiene tendencia a perder unelectrón. Tiene mayor radio atómico que los demás por lo que el último electrón estámenos atraído.

c) Forma rá NaF. Enlace iónico porque se unen un elemento muy electronegativo (el F) yotro muy electropositivo (el Na).

^ ^

d) S ": ls 2s 2p 3s 3p ; es isoelectrónico del Ar (Arg ón).

Pr eg un ta A2.- Se preparan disoluciones acuosas de igual concentración de las especies: clorurode sodio, acetato (etanoato) de sodio e hidróxido de sodio. Conteste de forma razonada:a) ¿Qué disolución tiene menor pH?b) ¿Qué disolución no camb ia su pH al diluirla con agua?c) ¿Se producirá reacción si se mezclan las tres disoluciones?d) ¿Cuál es la Kb de la especie básica más débil?

Dato. Ka (Ác. Acético) = 1,8-10 5


Solución:a) El NaCl no se hidroliza porque procede de ácido y base fuertes, el pH de la disolución será

7.El CHa-COONa sí se hidroliza porque el acetato procede de ácido débil:

CH3-COONa -• CH3-COO" + Na+

CH3-COO" + H20 t* CH3-COOH + OH"Como se desprenden OH", pH > 7El NaO H es una base fuerte y dará un pH » 7.Por tanto la disolución de menor pH es la de NaC l.




Falso, las dos reacciones son de reducción.c) SR de reducción: Cu2+ + 2 e" -> Cu (Cátodo)

SR de oxidación: Pb - 2 e" -> Pb2+ (Ánodo)E° = E°cátodo -E°ánodo = 0,34 - (-0,14) > 0

Es verdadera porque la reacción es espontánea.d) Es falsa porqu e Ag+ + 1 e" —» Ag es una semirreacción de reducción que ocurrirá en el

cátodo.

Pr eg un ta A4.- El método de Berthelot para la obtención de benceno (CeH6) consiste en hacerpasar acetileno (etino) a través de un tubo de porcelana calentado al rojo:

a) Escriba y ajuste la reacción de obtención.b) Determine la energía (expresada en kJ) que se libera en la combustión de 1 gramo de

benceno.c) Calcule AH° de la reacción de formación del benceno a partir del acetileno.

Datos. Masas atómicas: H = 1 y C = 12.Entalpias de combustión (kJ-mof1): Acetileno: -1300; Benceno: -3270.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos apartados a) y b) y 1 punto apartado c).

Solución:a) 3 HC=CH -* C6H6

b) , N ™(g) inibenceno) = — — = — = 0 ,012 8 moles

Pm 78Q = AHf = 0 ,0128 • 3270 = 41,9 kJ

c) Aplicamos la ley de Hess:

(C 2H 2 + 5/2 02 -> 2 C 02 + H20 AH° = -1300)-3

(C 6H 6 + 15/2 02 -> 6 C 02 + 3 H20 AH° = -3270)-(-l)

3 C2H2 —> CóHé

AH°R = 3-(-1300) +3270 = -630 kJ/mol.

Pregunta A5.- Se introducen 0,5 moles de pentacloruro de antimonio en un recipiente de 2litros. Se calienta a 200 °C y una vez alcanzado el equilibrio, hay presentes 0,436 moles delcompuesto. Todas las sustancias son gaseosas a esa temperatura.

a) Escriba la reacción de descom posición del pentacloru ro de antimon io en cloro molecular

y en tricloruro de antimonio.b) Calcule Kc para la reacción anterior.c) Calcule la presión total de la mezcla en el equilibrio.

Dato. R = 0,082 atm-L-mol^-K-1

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos apartado a); 0,75 puntos apartados b) y c).

Solución:a)

b) c0 =

c)

SbCl5(g) ü SbCl3 +Concentración inicial: Co 0

Concentración equ ilibrio: C o-x x

= 0,5/2 = 0,25; c0 - x = 0,436/2; x = 0,032 moles/L0,032 • 0,032

Kc = 77T777. = 4,7 • 1 0 ~3

c 0 ,218p T = cT-R-T = (0 ,218 + 2 • 0 ,032) • 0,082 • 473 =

ci2 (g)0X

10,9 atm




3o 0.1 0.2 4X

a) Determine la ecuación de velocidad.b) Determ ine las unidades de la constante cinética k.c) Indique cuál de los dos reactivos se consum e más deprisa.d) Exp lique cóm o se modifica la constante cinética, k, si se añade más reactivo B al sistema.


Solución:a) v = k[A]a[B]P

Ensayo le X = k- 0 , 1a • 0,1^

Ensayo 2o- 2X = k • 0 ,2a • 0,1^

Ensayo le 4X = k • 0 , 1a • 0,2^

Dividimos 2e

/ le

2 = 2a

; a = 1Dividimos 3e / l e 4 = 2^; B = 2

La ecuac ión de velocidad es: v = k[A] [B]2

b) mol • Ir1 • s'1 = (fc) • (mol • Í T 1 ) 3

Por tanto la unidad de k es mol~2 • L2 • s_ 1

el d[A] d[B]v = -— = —

dt dtLos dos reactivos se consumen con la misma velocidad.

) K no se modifica. Sólo se modifica si varía la temp eratura.Pregunta B3.- Escriba las reacciones y nombre los productos que correspondan a:

a) La deshidratación del alcohol primario de 3 átomos de carbono.b) La oxidación del alcohol secundario de 3 átomos de carbono .c) La hidrogenación del alqueno de 3 átomos de carbono.d) La reducción del aldehido de 3 átomos de carbono.


Solución:a) CH3-CH2-CH2OH -?-U CH3-CH=CH 2 (propeno) + H201 \ OXICLCLCIÓTLb) CH3-CHOH-CH3 * CH3-CO-CH3 (propanona)c) CH 3-CH=CH 2 + H2 -> C H3-C H 2-C H 3 (propano)

1 \ VedlLCCiCiYL

Q) CH3-CH2-CHO > CH3-CH2-CH2OH (1-propanol)

Pr eg un ta B4.- Se quiere recubrir la superficie su perior de una pieza metálica rectangular de 3cm x 4 cm con una capa de níquel de 0,2 mm de espesor realizando la electrólisis de una sal deN i2+ .

a) Escriba la semirreacción que se produ ce en el cátodo.b) Calcule la cantidad de níquel que debe depositarse.

c) Calcule el tiemp o que debe transcurrir cuand o se aplica una corriente de 3 A.Datos. Densidad del níquel = 8,9 g-cm 3; F = 96485 C; Masa atómica Ni = 58 ,7.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos apartados a) y b); 1 punto apartado c).

Solución:a) SR de reducción: N i2+ + 2 e" -> Nib) m = V-d = 3-4-0,02-8,9 = 2,136 g



UNIVERSIDADES PÚBLICAS DE LA COMUNIDAD DE MADRIDPRUEBA DE ACCESO A LAS ENSEÑANZAS UNIVERSITARIAS

OFICIALES DE GRADO

Curso 2011-2012

MATERIA: QUÍMICA

MODELO

INSTRUCCIONES GENERALES Y VALORACIÓNLa prueba consta de dos opciones, A y B, y el alumno deberá escoger una de las opciones y resolver lascinco preguntas planteadas en ella, sin que pueda elegir preguntas de diferentes opciones. Cada preguntapuntuará sobre un máximo de dos puntos. No se contestará ninguna pregunta en este impreso.TIEMPO: una hora y treinta m inutos

OPCIÓN A

Pregunta 1A.- Considere los elementos H, O y F.a) Escriba sus configuraciones electrónicas e indique grupo y periodo de cada uno de ellos.b) Explique m ediante la teoría de hibridación la geom etría de las moléculas H20 y O F2.c) Justifique que la molécula de H20 es más polar que la molécula de OF2.

d) ¿A qué se debe que la temperatura de ebullición del H20 sea mucho mayor que la del OF2?Puntuación máxim a por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 2A.- Dada la reacción elemental O3 (g) + O (g) —» 2 02 (g), conteste a las siguientes preguntas:a) ¿Cuáles son los órdenes de reacción respecto a cada uno de los reactivos y el orden total de la reacción?b) ¿Cuál es la expresión de la ecuación de velocidad?c) Si las unidades de la con centración se expresan en mol-L-1 y las del tiempo en segundos, ¿cuáles son las

unidades de la constante de velocidad?d) ¿Qué relación existe entre la velocidad de formación de 02 y la de desaparición de 03?

Puntuación máxim a por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 3A.- A partir de los potenciales que se dan en los datos, justifiqu e:

a) La pareja de electrodos con la que se construirá la pila galvánica con mayor potencial. Calcule su valor.b) Las semirreacciones del ánodo y el cátodo de la pila del apartado anterior.c) La pareja de electrodos con la que se construirá la pila galvánica con menor potencial. Calcule su valor.d) Las semirreacciones del ánodo y el cátodo de la pila del apartado anterior.

)atos. E° (Sn2+/Sn) =-0 ,14 V; E°Puntuación máxim a por apartado: 0,5 puntos.Datos. E° (Sn2+/Sn) = -0,1 4 V; E° (Pt2+/Pt) = 1,20 V; E° (Cu2+/Cu) = 0,34 V; E° (A13+/A1) = -1,79 V

Pregunta 4A.- Se tiene una disolución de ácido etanoico 5,5x10-2 M.a) Calcule el grado de disociación del ácido en esta d isolución.b) Calcule el pH de la disolución.c) Calcule el volumen de una disolución de hidróxido de sodio 0,1 M necesario para neutralizar 20 mL de

la disolución de ácido etanoico.d) Justifique si el pH resultante tras la neutralización del apartado anterior será ácido, básico o neutro.Dato. Ka (ácido etanoico) = l ,86xl0"5


Pregunta 5A.- Se quema 1 tonelada de carbón, que contiene un 8% (en peso) de azufre, liberando comogases de comb ustión C 02 y S 02 . Calcule:

a) El calor total obtenido en dicha combustión.b) El volumen de C 02 desprendido, medido a 1 atm y 300 K.c) La masa de S 02 desprendida.d) Si todo el S 02 se convirtiese en ácido sulfúrico, generando lluvia acida, ¿qué masa de ácido sulfúrico se

puede producir? Suponga que un mol de S 02 produce un mol de H2S04.Datos. R = 0,082 atm-L-mol^-K \ Masas atómicas: H = 1; C = 12; 0 = 16; S = 32.AH°f (kJ-moF1): C 02 = - 3 9 3 ; S 02 = -297 .Puntuación máxim a por apartado: 0,5 puntos.



OPCIÓN B

Pregunta IB.- Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando la respuesta.a) Un fotón con frecuencia 2000 s1 tiene mayo r longitud de onda que otro con frecuencia 1000 s1.b) De acuerdo al modelo de Bohr, la energía de un electrón de un átomo de hidrógeno en el nivel n = 1 es

cuatro veces la energía del nivel n = 2.

c) Cuando un átomo emite radiación, sus electrones pasan a un nivel de energía inferior.d) Los n úmeros cuánticos (3, 1, 1, +1/2) corresponden a un electrón de la configuración electrónicafundamental del átomo de carbono.


Pregunta 2B.- Para la reacción en fase gaseosa A + B ±+ C los valores de entalpia de reacción y energía deactivación de la reacción directa son: AH = -1 5 0 kJ-mol"1 y Ea = 85 kJ-mol"1.

a) Justifique el efecto de un aumento de temperatura en la constante de equilibrio y en la composición enequilibrio.

b) Justifique el efecto de un aumento de temperatura en la constante de velocidad y en la velocidad de lareacción directa.

c) Justifique el efecto de un aumento de volumen en la constante de equilibrio y en la composición enequilibrio.

d) Determine, para la reacción inversa C ±+ A + B, los valores de AH y Ea y justifique si la constante develocidad de la reacción inversa será mayor o meno r que la directa.


Pregunta 3B.- Indique razonadamente, escribiendo de forma esquemática las reacciones correspondientes, aqué tipo de reacciones orgánicas corresponden los siguientes procesos:

a) La síntesis del nailon a partir del ácido 6-aminohexanoico.b) La síntesis del teflón a partir del tetrafluoroetileno.

Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

Pregunta 4B.- Se quema benceno en exceso de oxígeno, liberando energía.a) Formu le la reacción de com bustión del benceno .b) Calcule la entalpia de combustión estándar de un mol de benceno líquido.c) Calcule el volumen de ox ígeno, medido a 25 °C y 5 atm, necesario para quemar 1 L de benceno líquido.d) Calcule el calor necesario para evapo rar 10 L de benceno líquido.

Datos. AH°f (kJ-moL1): benceno (1) = 49 ; benceno (v) = 83 ; agua (1) = -2 8 6; C 02 (g) = -3 93 .Densidad benceno (1) = 0,879 g-cm 3. Masas atóm icas: C = 12; H = 1; R = 0,082 atm-L-mol -̂K *


Pregunta 5B.- Se requieren 2 g de una disolución acuosa comercial de peróxido de hidrógeno para

reaccionar totalmente con 15 mL de una disolución de permanganato de potasio (KM11O4) 0,2 M, enpresencia de cantidad suficiente de ácido sulfúrico, observándose el desprendimiento de oxígeno molecular,a la vez que se forma sulfato de manganeso (II).

a) Escriba las semireacciones de oxidación y reducción y la reacción m olecular global del proceso.b) Calcule la riqueza en peso de la disolución comercial de peróxido de hidrógeno, y el volumen de

oxígeno desprendido, m edido a 27 °C y una presión de 700 mm Hg.Datos. R= 0,082 atm-L-mol^K \ Masas atómicas: H = 1; O =16.Puntuación máxima por apartado: 1 punto.



QUÍMICA

C R ITER IO S ES P EC Í F IC O S D E C O R R EC C IÓ N

Cada una de las preguntas se podrá calificar con un m áximo de 2 puntos.

Si se han contestado preguntas de más de una opción, únicamente deberán corregirse las de la opción_a laque corresponda la pregunta resuelta en primer lugar.

Se tendrá en cuenta en la calificación de la prueba:

L- Claridad de comprensión y exposición de con ceptos.2- Uso co rrecto de formulación, nomen clatura y lenguaje químico.3. - Capacidad de análisis y relación.4. - Desarrollo de la resolución de forma coherente y uso correcto de unidades.5- Aplicación y exposición correcta de conceptos en el planteamiento de los problemas.

Distribución de puntuaciones máxim as para este ejercicio

OPCIÓN A

Pregunta 1 A.- 0,5 puntos cada uno de los apartadosPregunta 2A .- 0,5 puntos cada uno de los apartadosPregunta 3 A.- 0,5 puntos cada un o de los apartadosPregunta 4A .- 0,5 puntos cada uno de los apartadosPregunta 5A .- 0,5 puntos cada uno de los apartados

OPCIÓN B

Pregunta IB.- 0,5 puntos cada uno de los apartadosPregunta 2 B.- 0,5 puntos cada uno de los apartadosPregunta 3B.- 1 punto cada uno de los apartadosPregunta 4B .- 0,5 puntos cada uno de los apartadosPregunta 5B.- 1 punto cada uno de los apartados



SOLUCIONES (ORIENTACIONES PARA EL CORRECTOR)OPCIÓN A


a) H: ls1 (grupo IA, período 1); O: ls22s22p4 (grupo VIA, período 2);F: ls22s22p 5 (grupo VIIA, período 2).

b) En ambos casos h ibridación sp3 en el átomo central (O), formación de 2 enlaces simples porsolapamiento entre los híbridos sp3 del O y los orbitales semiocupados ls (del H) o 2p (del F), y dospares de electrones no com partidos en híbridos sp3. Por tanto, geometría angular.

c) Por la diferencia de electronegatividad, los enlaces H-0 son más polares que los O-F. Como losmom entos dipolares no se compensan por geometría, la molécula H20 será más polar que la OF2.

d) Se suman dos razones: mayor polaridad de la molécula de H20 y su posibilidad de formar enlacesde H.


a) Por tratarse de una reacción elemental, el orden coincide con la molecularidad, por lo que el ordenrespecto a cada uno de los reactivos es 1 y el orden total es 2.

b) Ecuación de velocidad: v = k[03J[0 ].c) Como las unidades de la velocidad son mol-L^s 1 . Se puede deducir de la ecuación de velocidad que

las unidades de k son L - m o l ^ s1 .

d) Como se forman 2 moles de 02 por cada uno que se consume de 03, la velocidad de formación de 02

es 2 veces la de desaparición de O3.


a) Calculando el potencial de las diferentes parejas de electrodos el resultado es:Pt2+/Pt y A13+/A1; E°= 1,20 - (-1,79) = 2,99 V

b) Ánodo: Al(s) -»• Al3++ 3e~ ; cátodo: Pt2+ + 2e~ -» Pt(s)c) Calculando el potencial de las diferentes parejas de electrodos el resultado es:

Sn2+/Sn y Cu2+ /Cu; E°= 0,34 - (-0,14) = 0,48 Vd) Ánodo: Sn(s) -* Sn2++ 2e~ ; cátodo: Cu2+ + 2e~ -* Cu(s)

P r e g u n t a 4 A . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntosa ) CH3-COOH t5 C H 3 - C O O ~ + H +

Co(l-a) c0 a Co al ,86xl0"5 = (co2 a2)/ c0(l - a) = c0 a2 / ( l - a) = 5,5xl0"2 a2 / (1 - a ) ; a = 0,0182

b) [H+] = c0-a = 5,5xl0 2x 0,0182 = 10"3;pH = - l o g 10"3 = 3c) V (NaOH) • M (NaOH) = V (CH3 - COOH) • M (CH3-COOH)

Vx0, l = 20 x5 , 5 -10 "2 ; V = l l mLd) CH3 - COOH + NaOH - • CH3 - COONa + H20 ; El pH será básico pues se produce hidrólisis

CH3 - COONa -* CH3 - COO" + N a+ ; CH3 - COO" + H20 í* CH3 - COOH + OH"Nota: El alum no también puede justificar que se trata de una neutralización entre ácido débil y basefuerte y, por tanto, tendrá un pH básico.


a) n(C) = 106 x 0,92 / 12 = 76667 mol Cn(S) = 106 x 0,08 / 32 = 2500 mol SC + 02 -> C 0 2 AH°r (C)= -39 3 kJS + 02 -* S 02 AH°r (S)= -2 97 kJQ = n(C) • AH°r(C) + n(S) • AH°r(S) = 76667 x (-393) + 2500 x (-297) = -30,8 7x l06 kJ

b) n(C02) = n(C) = 76667 mol^>V = n - R - T / p = 76667 x 0,082 x 300 / 1 = l , 89xl06 Lc) n(S02) = n(S) = 2500 mol => m(S02) = 2500 x (32 + 16 x 2) = 160000 g = 160 kgd) n(H2S04) = n(S02) = 2500 mol => m(H2S04) = 2500 x (32 + 16 x 4 + 2) = 245000 g = 245 kg

Soluciones 1/2



OPCIÓN B

P r e g u n t a I B . - Puntuación m áxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Falso. La relación entre longitud de onda y frecuencia es X = c/v, por lo que a mayor v correspondemenor X.

b) Verdadero. De acuerdo al modelo de Bohr, E = RH/II2 ; si n pasa de 1 a 2, la energía se reduce enun factor de 4.

c) Verdadero. La em isión solo se produce desde un estado a mayor energía a otro de menor energía.d) Falso. En la configuración electrónica fundamental del átomo de carbono no existe ningún electróncon n=3.


a) Reacción exotérmica => un aumento de temperatura desplaza el equilibrio hacia los reactivos => laconstante de equilibrio d isminuye, las concentraciones de A y B aumentan y la de C disminuye.

b) Ecuación de Arrhenius => un aumento de temperatura aumenta la constante de velocidad => lavelocidad de la reacción directa aumenta.

c) La constante de equilibrio depende solo de la temperatura => un aumento de volumen no cambia elvalor de la constante de equilibrio. El sistema evoluciona hacia donde hay mayor número de moles

gaseosos (Le Chatelier), en este caso hacia los reactivos => El núm ero de mo les de A y B aum enta yel núm ero de moles de C disminuye.d) AHr>i = -AHr>d = 150 kJ-moL1; Ea,¡= Ea,d + AHr>i = 85 + 150 = 235 kJ-m ol1 . La energía de activación

para la reacción inversa es mucho m ayor que para la directa => la constante de velocidad inversa serámenor.

P r e g u n t a 3 B . - Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

a) El nailon es una poliamida, que se forma en una reacción de condensación entre el grupo carboxilo y elgrupo amina: n H2N-(CH2)5-COOH -> ... [ - H N - (CH2)5-CO-]n ....

b) Se trata de una reacción de adición al doble enlace: n CF 2=CF2 —* (—CF2—CF2—)n

P r e g u n t a 4 B . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.a ) C6H6 + 15/2 02 -> 6 C 0 2 + 3 H2 0

b ) AHC = 6xAHf ( C 02 ) + 3 * AHf ( H2 0 ) - AHf (C6H6 ,1 ) = 6 x ( - 3 9 3 ) + 3 x ( - 2 8 6 ) - 4 9 = - 3 2 6 5 kJ

c) 1L benceno =1000x0,879/(6x12+ 6x1) = 11,27 mol;moles 02 = 15/2 moles C6H6 = 15/2 x 11,27 = 84,5 mol;V = n-R-T/p = 84,5x0 ,082x298 / 5 = 413 L

d) C6H6 (1) — C6H6 (v); AHV = AHf (C6H 6, v) - AH f (C6H6,1) = 83 - 49 = 34 kJ m ol"1;10 x 11,27 = 112,7 mol; Q = 112,7x34 = 3832 kJ

P r e g u n t a 5 B . - Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

a) Reducción: M n04" + 8 H+ + 5 e" -»• M n2+ + 4 H20Oxidación: H 2 0 2 -»• 02 + 2 H+ + 2 e"Iónica global: 2 M n04" + 5 H2 0 2 + 6 H + ^ 2 M n2+ + 5 02 + 8 H20Molecular global: 2 KM n0 4 + 5 H2 0 2 + 3 H 2 S 0 4 - ̂ 2 M n S 04 + 5 02 + 8 H20 + K2 S 0 4

b) moles KMn0 4 = 0,015 x 0,2 = 0,003 mol; moles H 2 0 2 = 5/2 x 0,003 = 0,0075 molmasa H 2 0 2 pu ro = 0,0075 x (2 + 32) = 0,255 g;riqueza (H2 0 2 comercial) = (0,255 / 2) x 100 = 12,75 % en masa.moles 02 = moles H 2 0 2 ; V = n-R-T/p = 0,0075 x 0,082 x 300 / (700 / 760) = 0,2 L

Soluciones 2/2




PAU Química. Septiem bre 2 0 1 2 .

OPCIÓN A

Pr eg un ta A1 - Con sidere los elementos A (Z = 11), B (Z = 17), C (Z = 12) y D (Z = 10).a) Escriba sus configuraciones electrónicas e identifique los cuatro elementos.b) ¿Qu é formulación de los siguientes com puestos es posible: B2; A; D2; AB; AC; AD ; BC;

BD? N ómbrelos.c) Exp lique el tipo de enlace en los com puestos posibles.d) De los compuestos imposibles del apartado b) ¿qué modificaría para hacerlos posibles?


Solución:

a) A : Z = 1 1 : l s2 2 s 2 2 p 6 3sx; Sodio; Na.B: Z = 17: l s2 2s2 2p6 3s2 3p5; Cloro; Cl.C: Z = 12: l s2 2s2 2p6 3s2; M agnesio; Mg.D: Z = 10: ls2 2 s2 2 p6; Neón; Ne.

b) B2 = CI2 dicloro (posible); A = Na sodio (posible); D 2 = N e2 dineón (no posible); AB =NaCl cloruro de sodio (posible); AC = NaMg puede ser una aleación m etálica de Na yMg; AD = NaNe neonuro de sodio (no posible); BC = CIMg monocloruro de magnesio(no posible); BD = CINe cloruro de neón (no posible).

c) C b: co valente; Na: m etálico; NaC l: iónico; NaM g: metálico.

d) CIMg —» MgCl2. Las combinaciones con Ne no pueden m odificarse p ara hacerlasposibles.

Pregunta A2.- Considere la reacción exotérmica A + B ̂ C + D. Razone por qué las siguientesafirmaciones son falsas para este equilibrio:

a) Si la constante de equilibrio tiene un valor muy elevado es porque la reacción directa esmuy rápida.

b) Si aum enta la temp eratura, la constante cinética de la reacción directa disminuye.c) El orden total de la reacción directa es igual a 3.d) Si se añade un catalizador, la constante de equilibrio aumenta.


Solución:a) En el equilibrio las dos reacciones tienen la misma velocidad (no hay una más rápida que

otra):vD =vl

KD[A][B] = K^CUD]

Si la constante de equilibrio tiene un valor muy elevado es porque la constante de lareacción directa es mucho mayor que la de la reacción inversa.

b) Si aum enta la temp eratura, aum entan las dos constantes cinéticas según la ley deArrhenius:

k=A.e-Ea/RT

c) El orden es 2 puesto quevD = KD[A][B]

d) Un catalizador aumenta las dos constantes cinéticas porque rebaja la energía de activación




Datos. Entalpias de combustión estándar (kJ-mol"1): glucosa = -2813; etanol = -1367.Masas atómicas: C=12; H =l ; 0= 16 .

Puntuación máxima por apartado: 1 punto apartado a): 0,5 puntos apartados b) y c ).

Solución:

a) (C6H i20 6 + 6 02 -> 6 C 0 2 + 6 H20 AH° = -2813>1(C2H5OH + 3 0 2 ^ 2 C 0 2 + 3 H20 AH° = -1367)-(-2)

C6Hi206 (s) -> 2 C2H5OH (1) + 2 C 0 2 (g)AH°R = -2813 + 2- 1367 = -79 kJ/mol.

b) rn{g) 4,6n(etanoí) = —-— = —— = 0,1 moles de etanolJ Pm 46

1 mol de glucosan(glucosa) = 0,1 moles de etanol - - =

2 moles de etanol

= 0,05 moles d e glucosaQ = nglucosa • AH° = 0,05 • 79 = 3,95 kj

c ) A H < 0

AS > 0 porque la entropía de los productos (líquido + gas) es mayor que la de los

reactivos (sólido).

Luego AG = AH - T-AS < 0 (espontánea) a cualquier tem peratura.

Pregunta A5.- En un recipiente cerrado de 1 L de capacidad se introducen 73,6 gramos detetraóxido de dinitrógeno. Se mantiene a 22 °C hasta alcanzar el equilibrio N 2Ü4 (g) *t 2 N 0 2

(g), siendo Kc = 4,66 • 10"3.

a) Calcule las concen traciones de ambos gases en el equilibrio.b) Calcule el valor de Kp.c) Cuando la temperatura aumenta al doble, aumenta Kc. Justifique el signo de AH para esta

reacción.Datos. R = 0,082 atm-L-mol^-K 1. . M asas atómicas: N = 14 y O = 16.Puntuación máxima por apartado: 1 punto apartado a); 0,5 puntos apartados b) y c).

Solución:a) Moles iniciales (N204)

m(g)

Pm73,6

92= 0,8 moles

Kc =

N 2 0 4 (g ) ±50,8-x

[N°

2]2. A^

[N2o4y 4 ' 6 6

2N02(g)2x

• 1 0 - 3 =

4 x 2 + 4,66 • 10_3x - 3,728 • 1 0 - 3 = 0;

¥ )2

0 , 8 - x1

x = 0,03 moles[N204] = 0,8 - 0,03 = 0,77 mol/L [N02] = 2 • 0,03 mol/L

b) KV=KC- (RT)An = 4,66 • 10 ~3 • (0 ,082 • 3 0 5 )2 - 1 = 0,113

c) Si aum enta Kc es porque la reacción se desplaza hacia la derecha. Según el Principio de LeChatelier, al aumentar la temperatura el equilibrio se desplaza en el sentido endotérmicopara absorber calor y oponerse al aumento de temperatura. Por lo tanto, la reacción directaes endotérmica (AH > 0).




Solución:a) AgClís) *± Ag+ (aq) + CV (aq)

Ks = s2

Agl(s) ^ Ag+ (aq) + L (aq)

Ks = s

2

b) / ¡ 7T B m°l B .9

= 0 ,0018 flf/Z,

/ / 7T B i0 4

B .y

¿flfCZ s = J¡TS = V l , 6 - 1 0 - 1 0 = 1,26 • 10 ~5 — = 1,26 • 10 ~5 • 143,5 f

,m°

l nnJ. „»-« ôr 5i4flf/ s = 7^5 = A / 8 - 1 0 - 1 7 = 8,94 • 10 - 9 — — = 8,94 • 10 ~9 • 2 35 j = 2,1 • 10 ~6 g/L

L¡ Li

c) La adición de cloruro de sodio provoca ría un aumento de la concentración de ionescloruro que desplazaría el equilibrio hacia la precipitación de la sal por la que lasolubilidad disminuiría (efecto ion común).

d) La disolución de la mayoría de las sales es un proceso endo térmico por lo que, según elPrincipio de Le Chatelier, se favorece al aumentar la temperatura.

Pr eg un ta B3 .- Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, escribiendo lasfórmulas semidesarrolladas de los compuestos que aparecen nom brados.

a) El compu esto de fórmula H3C C= C Cl es el 2-cloro-3 -me til-2-buteno.

CHoCHo

b) El pentanal y el 2-penten-3-ol son isómeros de posición.c) La regla de Ma rkovnikov predice que el producto mayoritario resultante de la reacción del

propeno con HB r es el 1-bromopropano.d) La reacción de propeno con cloro molecular produce mayoritariamente 2-cloropropano.


Solución:a) Verdadera.b) Falsa, son isómeros de función.

CH 3-(CH 2)3-CHO ; C H3-CH= CO H-CH 2-C H 3

c) Falsa, la regla de Ma rkovnikov dice que el H del FIBr se une al C más hidrogenado, por loque se obtendrá el 2-bromopropano:

CH 3-CH=CH 2 + HBr -> C H3-CHBr-CH 3

d) Falsa, produce 1,2-dicloropropano:CH 3-CH=CH 2 + C l2 -> CH3-CHC1-CH2C1

Pr eg un ta B4.- Una m uestra de 15 g de calcita, que contiene un 98% en peso de carbonato decalcio puro, se hace reaccionar con ácido sulfúrico del 96% y densidad 1,84 g-cm" , formándosesulfato de calcio y desprendiéndose dióxido de carbono y agua.

a) Form ule y ajuste la reacción que ocurre.b) ¿Qué volumen de ácido sulfúrico será necesario para que reaccione totalmente la muestra

de calcita?c) ¿Cu ántos litros de C 0 2 se desprenderán, medidos a 1 atm y 25 °C?d) ¿Cu ántos gramos de sulfato de calcio se produc irán en la reacción?

Datos. R = 0,082 atm-L-mor^K T1; Masas atómicas: H =1; C = 12; O = 16; S = 32 y Ca = 40


Solución:a) CaC0 3 + H2 S 0 4 ~> C a S 04 + C 0 2 + H20b) d • % • 10 1,84 -96-10

[H2S04] = = — = 18 M1 2 4J

M 9 8m(g) 15 • 0,98




[HN02] = c0( l - ce) = 1 * (1 - 0,02) = 0,98 M

b) pH = - \og(c0a) = - l o g ( l • 0,02) = 1,7

c) (c0a) 2 0 ,022

Ka = c0a2; 1,33 • lO "1 0 = c0 • (3 • 10 "5 ) 2 ; c0 = 0,148 M

d) Si la disolución se diluye 10 veces, la concentración inicial será 0,1 M:(c 0a)2 . 0,1 • a

2

K a= T | - => 4 , 0 8 - 1 0 "4 = -c0( l -a) 1-a

0,1 • a2 + 4,08 • 1 0 _ 4 C í - 4,08 • 10~4 = 0; a = 0,0619




PAU Química . Modelo 2 0 1 2 / 2 0 1 3 .

OPCIÓN A

Pregunta AL- Cuando se trata agua líquida con exceso de azufre sólido en un recipientecerrado, a 25 °C, se obtienen los gases sulfuro de hidrógeno y dióxido de azufre.

a) Form ule el equilibrio que se establece entre reactivos y produ ctos.b) Escriba las expresiones de Kc y Kp.c) Indique cómo afecta al equilibrio un aumen to de presión.d) Indique el signo de la variación de entropía del proceso


Solución:a) 3S (s) + 2 H20 (1) ̂ 2 H2S (g) + S 02 (g)b) Kc = [H2S]2[S0 2]; Kp = p (H2S)2 • p(S02)c) Como el número de moles de especies gaseosas es mayor en los productos, el equilibrio

se desplaza hacia los reactivos.QJ í^gas ̂ ^líquido ̂ ^só l ido , lUegO Ai) — Oproductos ^react ivos ̂ U .

Pregunta A2.- Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando surespuesta:

a) La reacción redox entre el Sn y el P b2+ es espontánea.b) El Sn se oxida espontáneamente en medio ácido.

.2+

c) La reducción del Pb con sodio metálico tiene un potencial E = 0,125 - 2-(-2,713)5,551 V.LaV.

d) La reducción del Sn2+ con sodio metálico tiene un potencial E = -0,137 - (-2,713) = 2,576

Datos. Potenciales normales de reducción (V): (Sn2+/Sn) = -0,137; (Pb2+/Pb) = +0,125; (Na+/Na)= -2,713Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Verdadera. Sn + Pb2+ -» Sn2+ + Pb; E° = E° (Pb2+/Pb) - E° (Sn2+/Sn) = 0,262 V > 0;Solución:

Viespontánea.

b) Verdadera. Sn + 2 H+ -> Sn2+ + H2; E° = E° (H+/H2) - E° (Sn2+/Sn) = 0,137 V > 0;espontánea.

c) Falsa. Pb2+ + 2 Na -> Pb + 2 Na+; E° = E° (Pb2+/Pb) - E ° (Na+/Na) = 0,125 - (-2,713) V.[Es también válido decir simplemente que los potenciales de semirreacción no semultiplican por los coeficientes estequiométricos para calcular el potencial total de lareacción.]

d) Verdadera. Sn2+ + 2 Na -> Sn + 2 Na+; E° = E° (Sn2+/Sn) - E° (Na+/Na) = -0,137 - (-2,713)V

Pr eg un ta A3 .- La obtención de alcoholes y fenoles se puede realizar por distintos métodos. Para

cada uno de los siguientes apartados, formule la reacción completa e indique el nombre de todoslos productos o rgánicos:a) Hidró lisis en medio ácido del propan oato de etilo para obtener etanol.b) Reducción con hidrógeno de 3-metilbutanona para obtener un alcohol secundario.c) Hidrólisis, en presencia de KOH , del 2-bromo-2-m etilpropano para obtener un alcohol

terciario.d) Tratamiento de la amina primaria fenilamina con ácido nitroso para obtener fenol,




b) n (02) = pV / RT = (700/760)-10/(0,082-295) = 0,38 mol = n (C 02) ;masa (C02) = 0,38- (12 + 2-16) = 16,7 g

c) n (C6Hi206) = n (02) / 6 = 0,063 mol;masa (C6Hi206) = 0,063-(6-12+12 + 6-16) = 11,3 g

d) AHr = AHf (C6Hi206) - 6-AHf (C02) - 6-AHf (H20) = -1271 - 6-(-394) - 6-(-286) =2809 kJ

Pregunta A5.- ¿Cuál de las siguientes acciones modificará el pH de 500 mL de una disoluciónde KOH 0,1 M? Justifique la respuesta mediante el cálculo del pH final en cada caso.

a) Añadir 100 mL de agua.b) Evaporar la disolución hasta reducir el volum en a la mitad.c) Añadir 500 mL de una disolución de HC1 0,1 M .d) Añad ir a la disolución original 0,1 mol de KO H en medio litro de agua.


Solución:a) El pH se modifica porqu e se modifica la concentración inicial de KO H [KOH ] inicial =0,1M; pOH = -log [OH] = -log 0,1 = 1; pH = 14-1 = 13 [KOH]final = 0,1-0,5/0,6 =0,083 M; pOH = -log 0,083 = 1,1; pH= 12,9

b) Se modifica el pH porqu e se modifica la concentración inicial de KO H (solo se evaporael disolvente) [KOH]final = 0,1-0,5/0,25 = 0,2 M; pOH = -log [OH] = -log 0,2 = 0,7;pH= 14-0,7= 13,3

c) Se modifica el pH ya que al añadir igual núm ero de moles de H + se consigue neutralizar;p H = 7

d) Se modifica el pH al mod ificarse la concentración: [KOH] = [(0,1-0,5)±0,1]/1 = 0,15 M ;p H = 1 3 , 2

OPCIÓN B

Pregunta B1.- Sean dos átomos X e Y. Los números cuánticos posibles para el último electrónde cada uno de ellos en su estado fundamental son: X = (4, 0, 0, ±1/2), Y = ( 3, 1, 0 ó ± 1 , ±1 /2).Justifique:

a) El periodo y los grupo s posibles a los que pertenece cad a uno de ellos.b) Cuál de ellos es más electronega tivo.c) Cuál tiene menor radio atómico.

d) Si X conduce la electricidad en estado sólido.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Solución:a) X tiene n = 4, luego pertenece al periodo 4. Su valor de /= 0, luego su configuración ha

de terminar en 4S1 ó 4s2. Sus grupos posibles, por lo tanto, son el de metales alcalinos o elde alcalinotérreos. Y tiene n= 3, luego pertenece al periodo 3. Su valor de /= 1, luego suconfiguración ha de terminar en 3pm, con m = 1, 2, 3, 4, 5 ó 6. Sus grupos posibles, por lotanto, son IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA u VIIIA.

b) Es más electroneg ativo el átomo Y, al estar situado más arriba y más a la derecha en elsistema periódico.

c) Tiene menor radio atóm ico el átomo Y , al estar en un periodo m enor al del átomo X, ymás a la derecha.

d) Como se trata de un metal alcalino o alcalinotérreo, presenta enlace metálico, luegoconduce la electricidad.

Pr eg un ta B2.- El yoduro de bismuto (III) es una sal muy poco soluble en agua.a) Escriba el equilibrio de solubilidad del yoduro de bism uto sólido en agua.




d) Falsa, la reacción CaCC>3 + 2 HC1 —» Ca2+ + 2 Cl + CO2 + H20 es una reacción ácidobase, no redox (no se modifican los estados de oxidación de los elementos).

Pr eg un ta B4.- En un recipiente de 15 litros se introducen 3 mol de compu esto A y 2 mol delcompuesto B. Cuando se calienta el recipiente a 400 K se establece el siguiente equilibrio: 2 A(g) + B (g) +± 3 C (g). Sabiendo que cuando se alcanza el equilibrio las presiones parciales de By C son iguales, calcule:

a) Las concentraciones de A, B y C en el equilibrio.b) La presión total en el equilibrio.c) El valor de las constantes de equilibrio Kc y Kp a 400 K.

Dato. R = 0,082 atm-L-mol^K \Puntuación máxima por apartado: 1 punto apartado a); 0,5 puntos apartados b) y c).

Solución:a) 2 A (g ) + B(g ) ü 3 C ( g )

Moles iniciales: 3 2 0Moles equilibrio: 3-2x 2-x 3x

En el equilibrio: pB = pC ; entonces: nB = nC ; 2-x = 3 x; x = 0,5 mol[A] = (3-2x) / 15 = 0,133 M; [B] = (2-x) / 15 = 0,1 M; [C] = 3x / 15 = 0,1 M

b) p T = cT-R-T = (0,13 3 + 0,1 + 0,1) • 0,082 • 400 = 10,9 atm

cj [cp OÍ1

c [A]2-[B] 0,1332-0,1 '

KV=KC- (RTy

n

; An = 0; Kp = Kc = 0 ,565

Pregunta B5.- A 30 mL de una disolución de CUSO4 0,1 M se le añade polvo de hierro enexceso.

a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción e indique elcomportamiento oxidante o reductor de las especies que intervienen.

b) Calcule E° y justifique si la reacción es o no espontánea.c) Determ ine la masa de hierro necesaria para llevar a cabo esta reacción.

Datos. E°(Cu2+/Cu)= 0,34 V; E°(Fe3+/Fe°)= -0,04 V; Masa atómica Fe = 5 6.Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y c); 0,5 puntos apartado b).

Solución:a) SR de oxidación: (Fe - 3 e ' - > Fe3+ )-2. El Fe es reductor, se oxida.

SR de reducción: (C u2+ + 2e"-> Cu)-3. El Cu2+ es oxidante, se reduce.

Reacción neta: 3 C u2+ + 2 Fe -» 3 Cu + 2 F e3+

b) E° = 0,34 + 0,04 = 0,38V; como E° >0 la reacción es espontánea.2 + .

c) n Cu = M- V = 0,1 • 0,03 = 0,003 molesn Fe = (0,003 moles de Cu2+)-(2 molemasa Fe = n -Pat = 0,002- 56 = 0,112 g

n Fe = (0,003 moles de Cu2+)-(2 moles de Fe)/(3 m oles de Cu2+) = 0,002 moles





UNIVERSIDADES PUBLICAS DE LA COMUNIDAD DE MADRIDPRUEBA DE ACCESO A LAS ENSEÑANZAS UNIVERSITARIAS

OFICIALES DE GRADO

Curso 2011-2012

MATERIA: QUÍMICA

MODELO

INSTRUCCIÓN ES GEN ERALES Y VALORACIÓNLa prueba consta de dos opciones, A y B, y el alumno deberá escoger una de las opciones y resolver las cincopreguntas planteadas en ella, sin que pueda elegir preguntas de diferentes opciones. Cada pregunta puntuarásobre un máximo de dos puntos. No se contestará ninguna pregunta en este imp reso.TI EM PO : una hora y treinta minutos

OPCIÓN A

Pregunta 1 A.- Considere los elementos H, O y F .a) Escriba sus configuraciones electrónicas e indique grupo y periodo de cada uno de ellos.b) Explique m ediante la teoría de hibridación la geometría de las moléculas H20 y OF2.c) Justifique que la molécula de H20 es más polar que la molécula de O F2.

d) ¿A qué se debe que la temperatura de ebullición del H20 sea mucho mayor que la del OF2?Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 2A.- Dada la reacción elemental O3 (g) + O (g) 2 02 (g), conteste a las siguientes preguntas:a) ¿Cuáles son los órdenes de reacción respecto a cada un o de los reactivos y el orden total de la reacción?b) ¿Cuál es la expresión de la ecuación de velocidad?c) Si las unidades de la concentración se expresan en mol-L-1 y las del tiempo en segundos, ¿cuáles son las

unidades de la constante de velocidad?d) ¿Qué relación existe entre la velocidad de formación de 02 y la de desaparición de O3?


Pregunta 3A.- A partir de los potenciales que se dan en los datos, justifique:a) La pareja de electrodos con la que se construirá la pila galvánica con mayor potencial. Calcule su valor.b) Las semirreacciones del ánodo y el cátodo de la pila del apartado anterior.c) La pareja de electrodos con la que se construirá la pila galvánica con menor potencial. Calcule su valor.d) Las semirreacciones del ánodo y el cátodo de la pila del apartado anterior.

Datos. E° (Sn2+/Sn) = -0,14 V; E°Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.Datos. E° (Sn2+/Sn) = -0,14 V; E° (Pt2+/Pt) = 1,20 V; E° (Cu2+/Cu) = 0,34 V; E° (A13+/A1) = -1,79 V

Pre gu nta 4A.- Se tiene una disolución de ácido etanoico 5 ,5* 1 0-2 M.a) Calcule el grado de disociación del ácido en esta d isolución.b) Calcule el pH de la disolución.c) Calcule el volumen de una disolución de hidróxido de sodio 0,1 M necesario para neutralizar 2 0 mL de

la disolución de ácido etanoico.d) Justifique si el pH resultante tras la neutralización del apartado anterior será ácido, básico o neutro.

Dato. Ka (ácido etanoico) = 1,86* 10"5


Pregunta 5A.- Se quema 1 tonelada de carbón, que contiene un 8% (en peso) de azufre, liberando comogases de combu stión C 02 y S 02 . Calcule:

a) El calor total ob tenido en dicha combustión.b) El volumen de C 02 desprendido, medido a 1 atm y 300 K.c) La masa de S 02 desprendida.d) Si todo el S 02 se convirtiese en ácido sulfúrico, generando lluvia acida, ¿qué masa de ácido sulfúrico se

puede producir? Suponga que un mol de S 02 produce un mol de H2S 0 4 .Datos. R = 0,082 atm-L-mol^-K \ Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16; S = 32.H°f (kJ-moF1): C 0 2 = - 3 9 3 ; S 02 = -297 .


Examenes Selectividad Madrid 1 Página 1



OPCIÓN B

Pregunta 1 B.- Indique si las siguientes afirmaciones son verdad eras o falsas, justificando la respuesta.a) Un fotón con frecuencia 2000 s1 tiene mayor longitud de onda que otro con frecuencia 1000 s1.b) De acuerdo al modelo de Bohr, la energía de un electrón de un átomo de hidrógeno en el nivel n = 1 es

cuatro veces la energía del nivel n = 2.

c) Cuando un átomo emite radiación, sus electrones pasan a un nivel de energía inferior.d) Los núm eros cuánticos (3 , 1, 1, +1/2) c orresponden a un electrón de la configuración electrónicafundamental del átomo de carbono.


Pregunta 2B.- Para la reacción en fase gaseosa A + B ±+ C los valores de entalpia de reacción y energía deactivación de la reacción directa son: H = -1 5 0 kJ-mol"1 y Ea = 85 kJ-mol"1.

a) Justifique el efecto de un aumento de temperatura en la constante de equilibrio y en la composición enequilibrio.

b) Justifique el efecto de un aumento de temperatura en la constante de velocidad y en la velocidad de lareacción directa.

c) Justifique el efecto de un aumento de volumen en la constante de equilibrio y en la composición enequilibrio.

d) Determine, para la reacción inversa C ±+ A + B, los valores de H y Ea y justifique si la constante develocidad de la reacción inversa será mayor o menor que la directa.


Pregunta 3B.- Indique razonadamente, escribiendo de forma esquemática las reacciones correspondientes, aqué tipo de reacciones orgánicas corresponden los siguientes procesos:

a) La síntesis del nailon a partir del ácido 6-aminohexanoico.b) La síntesis del teflón a partir del tetrafluoroetileno.

Puntuación máxima por apartado: 1 punto.Pregunta 4B.- Se quema benceno en exceso de oxígeno, liberando energía.

a) Formu le la reacción de combustión del benceno.b) Calcule la entalpia de com bustión estándar de un mol de benceno líquido.c) Calcule el volumen de oxígeno, medido a 25 °C y 5 atm, necesario para quemar 1 L de benceno líquido.d) Calcule el calor necesario para evaporar 10 L de benceno líquido.

Datos. H°f (kJ-moL1): benceno (1) = 49; bencen o (v) = 8 3; agua (1) = -2 8 6; C 0 2 (g) = -3 93 .Densidad benceno (1) = 0,879 g-cm 3. Masas atóm icas: C = 12; H = 1; R = 0,082 atm-L-mol^-K *


Pregunta 5B.- Se requieren 2 g de una disolución acuosa comercial de peróxido de hidrógeno para

reaccionar totalmente con 15 mL de una disolución de permanganato de potasio (KMn04) 0,2 M, enpresencia de cantidad suficiente de ácido sulfúrico, observándose el desprendimiento de oxígeno molecular, ala vez que se forma sulfato de manganeso (U).

a) Escriba las semireacciones de oxidación y reducción y la reacción molecular global del proceso.b) Calcule la riqueza en peso de la disolución comercial de peróxido de hidrógeno, y el volumen de

oxígeno desprendido, m edido a 27 °C y una presión de 700 mm Hg.Datos. R = 0,082 atm-L-mol^K \ Masas atómicas: H = 1; O =16.Puntuación máxima por apartado: 1 punto.




S O L U C I O N E S ( O R I E N T A C I O N E S P AR A E L C O R R E C T O R )O P C I Ó N A

Pr6QUnt3 1 A .- Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) H: ls1 (grupo IA, período 1); O: ls22s22p4 (grupo VIA, período 2);F: ls22s22p 5 (grupo VE A, período 2).

b) En ambos casos hibridación sp3 en el átomo central (O), formación de 2 enlaces simples porsolapamiento entre los híbridos sp3 del O y los orbitales semiocupados ls (del H) o 2p (del F), y dospares de electrones no compartidos en híbridos sp3. Por tanto, geometría angular.

c) Por la diferencia de electronegatividad, los enlaces H-0 son más polares que los O-F. Como losmom entos dipolares no se compensan por geom etría, la molécula H20 será más polar que la O F2.

d) Se suman dos razones: mayor polaridad de la molécula de H20 y su posibilidad de formar enlacesdeH.

Pr6QUnt3 2 A.- Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Por tratarse de una reacción elemental, el orden coincide con la molecularidad, por lo que el ordenrespecto a cada uno de los reactivos es 1 y el orden total es 2.

b) Ecuación de velocidad: v = k [03 ] [0] .c) Como las unidades de la velocidad son mol-L^s 1 . Se puede deducir de la ecuación de velocidad que

las unidades de k son L -m o l^ s 1 .d) Como se forman 2 moles de 02 por cada uno que se consume de 03, la velocidad de formación de 02

es 2 veces la de desaparición de 03.

Pr6QUnt3 3 A . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Calculan do el potencial de las diferentes parejas de electrodos el resultado es:Pt2+/Pt y A13+/A1; E°= 1,20 - (-1,79) = 2,99 V

b) Ánodo: Al(s) -> Al3++ 3e~ ; cátodo: Pt2+ + 2e~ -> Pt(s)c) Calculando el potencial de las diferentes parejas de electrodos el resultado es:

Sn2+/Sn y Cu2+ /Cu; E°= 0,34 - (-0,14) = 0,48 Vd) Ánodo: Sn(s) -> Sn2++ 2e~ ; cátodo: Cu2+ + 2e~ -> Cu(s)

P T6Q U nt3 4 A .- Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntosa) CH3-COOH ±5 C H 3 - C O O ~ + H

+

Co(l-a) c0 a Co al ,86xl0" 5 = (co2 a2)/ co(l - a) = c0 a2 / ( l - a) = 5,5xl0"2 a2 / (1 - a ) ; a = 0,0182

b) [H+] = c0-a = 5,5xl0 2x 0,0182 = 10"3 ; pH = - l o g 10"3 = 3c) V (NaOH) • M (NaOH) = V (CH3 - COOH) • M (CH3-COOH)

V x 0 , l = 2 0 x 5 , 5 - 1 0 " 2 ; V = l lmLd) CH 3 - COOH + NaOH -»• CH3 - COONa + H20 ; El pH será básico pues se produce h idrólisis

CH 3 - COONa -»• C H3 - COO" + N a+ ; CH 3 - COO" + H20 ±5 CH3 - COOH + OH"Nota: El alumno tam bién p uede justificar que se trata de una neutralización entre ácido débil y base

fuerte y, por tanto, tendrá un pH básico.Pr6QUnt3 5 A . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a ) n C ) = 1 06 0,92 / 12 = 76667 mol C

n S )=106 0,08 / 32 = 2500 mol S

C + 0 2 -> C 0 2 A H ° r C)= -3 93 kJ

S + 0 2 -> S 0 2 A H ° r S)= - 29 7 kJ

Q = n C) • A H ° r C) + n S) • A H ° r S) = 76667 -393) + 2500 -297) = -30,87 106 kJ

b) n C 0 2) = n C) = 76667 mol V = n • R • T / p = 76667 0,082 300 / 1 = 1,89 106 L

c) n S0 2) = n S) = 2500 mol m S 0 2 ) = 2500 32 + 16 2) = 160000 g = 160 kg

d) n H 2S 0 4) = n S0 2) = 2500 mol m H 2 S 0 4 ) = 2500 32 + 16 4 + 2) = 245000 g = 245 kg

Fxamenes Select iv id ad Mad rid Página 3

Soluciones 1/2



OPCIÓN B

Pr6QUnt3 1 D." Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Falso. La relación entre longitud de onda y frecuencia es = c% por lo que a mayor | correspondemenor .

b) Verdadero. De acuerdo al modelo de Bohr, E = D R H / ü2 ; si n pasa de 1 a 2, la energía se reduce enun factor de 4.

c) Verdadero. La em isión solo se produce desde un estado a mayor energía a otro de menor energía.d) Falso. En la configuración electrónica fundamental del átomo de carbono no existe ningún electróncon n=3.

Pr6QUnt3 2B." Puntuación m áxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Reacción exotérmica un aumento de temperatura desplaza el equilibrio hacia los reactivos laconstante de equilibrio d isminuye, las concentraciones de A y B aumentan y la de C disminuye.

b) Ecuación de Arrhenius un aumento de temperatura aumenta la constante de velocidad lavelocidad de la reacción directa aumenta.

c) La constante de equilibrio depende solo de la temperatura un aumento de volumen no cambia elvalor de la constante de equilibrio. El sistema evoluciona hacia donde hay mayor número de moles

gaseosos (Le Chatelier), en este caso hacia los reactivos El número de moles de A y B aumenta yel número de moles de C disminuye.d) H r;i = - H r d = 150 kJ-mol-1 ; Ea;i= Ea; d + Hr;i = 85 + 150 = 235 kJ-m ol1 . La energía de activación

para la reacción inversa es mu cho mayor que para la directa la constante de velocidad inversa serámenor.

Pr6QUnt3 3B ." Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

a) El nailon es una poliamida, que se forma en una reacción de condensación entre el grupo carboxilo y elgrupo amina: n H2N-(CH2)5-COOH -> ... [ - H N - (CH2)5-CO-]n ...

b) Se trata de una reacción de adición al doble enlace: n CF2=CF2 —» (—CF2—CF2—)n

Pr6QUnt3 4B ." Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a ) C6H6 + 15/2 02 -> 6 C 0 2 + 3 H2 0

b ) Hc = 6 x Hf ( C 0 2 ) + 3 x Hf ( H 2 0 ) - H f (C6H6 ,1 ) = 6 x ( - 3 9 3 ) + 3 x ( - 2 8 6 ) - 4 9 = - 3 2 6 5 kJ

c) 1L benceno = 1000 x 0 ,879/(6 x12 + 6x1) = 11,27 mol;moles 02 = 15/2 moles C6H6 = 15/2 x 11,27 = 84,5 m ol;V = n-R-T/p = 84,5x0,082 x298 / 5 = 413 L

d ) C 6 H 6 ( l ) ^ C 6 H 6 ( v ) ; Hv= H f ( C 6 H 6 , v ) - H f (C6H6,1) = 83 - 49 = 34 kJ m o l1 ;10 x 11,27 = 112,7 mol; Q = 112,7x34 = 3832 kJ

Pr6QUnt3 5B ." Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

a) Reducción: M n04" + 8 H + + 5 e" -»• M n2+ + 4 H20Oxidación: H 2 0 2 -»• 02 + 2H+ + 2 e"Iónica global: 2 M n04" + 5 H 2 0 2 + 6 H + ^ 2 M n2+ + 5 02 + 8 H20Molecular global: 2 K M n0 4 + 5 H2 0 2 + 3 H2 S 0 4 -»• 2 M n S 04 + 5 02 + 8 H20 + K2 S 0 4

b) moles KM n0 4 = 0,015 x 0,2 = 0,003 mol; mo les H 2 0 2 = 5/2 x 0,003 = 0,0075 molmasa H 2 0 2 puro = 0,0075 x (2 + 32) = 0,255 g;riqueza (H2 0 2 comercial) = (0,255 / 2) x 100 = 12,75 % en masa.moles 02 = moles H 2 0 2 ; V = n-R-T/p = 0,0075 x 0,082 x 300 / (700 / 760) = 0,2 L

Examenes Selectividad Madrid Página 4

Soluciones 2/2




O FIC IALES DE GRADO

Curso 2010-2011

MATERIA: QUÍMICA

Septiembre

INSTRUCCIONES Y CRITERIOS GENER LES DE C LIFIC CIÓN

La prueba consta de dos opciones, A y B , y el alumno deberá escoger una de las opciones y resolver las cincopreguntas planteadas en ella, sin que pueda elegir preguntas de diferentes opciones. Cada pregunta puntuarásobre un m áximo de dos puntos. No se contestará ninguna pregunta en este impreso.TIEMPO: una ho ra y treinta minutos

OPCIÓN A

Pregunta 1A. - Para los elementos A, B, C y D, de números atóm icos 3, 10, 20 y 35 , respectivamente:a) Escriba la configuración electrónica de cada uno de ellos.b) Indique su situación en la tabla periódica (periodo y grupo).c) Justifique si los siguientes números cuánticos pueden corresponder a los electrones más externos de

alguno de ellos, indicando a cuál: (2,1,0+ 1/2); (3 ,0,1+1/2 ); (3,2,1+ 1/2); (4 ,1,1+1/2 ).

d) Justifique cuál de estos elementos tiene la menor reactividad química.Puntuación m áxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 2A.- Las siguientes afirmaciones son todas falsas. Reescríbalas para que sean correctas, justificandolos cambios realizados:

a) Una disolución acuosa 0,01 M de ácido nítrico tiene pH = 4.b) Un ácido muy débil (Ka< 10~8) en disolución acuosa da lugar a un pH ligeramente superior a 7.c) El valor de la constante de basicidad de la piridina (Kb = 1,6x109) es 4 veces el de la anilina

(Kb = 4x10~10) y, a igualdad de concentraciones, su grado de d isociación es 4 veces mayor.d) Para aumentar una unidad el pH de una disolución acuosa de NaOH es necesario duplicar su

concentración.Puntuación m áxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 3A.- Se intenta oxidar cobre metálico (Cu —> Cu + 2e ) por reacción con ácido nítrico, ácidosulfúrico y ácido clorhídrico. Considerando los potenciales indicados:

a) Escriba y ajuste las semirreacciones de reducción de los tres ácidos.b) Calcule E para las reacciones de oxidac ión del cobre con los tres ácidos y justifique que solo una de

ellas es espontánea.Datos. E°(C12 / CL) = 1,36 V; E°(Cu2+ / Cu) = 0,34 V; E°(N 03 / NO ) = 0,96 V; E°(S04

2~ / S02) = 0,17 V.Puntuación m áxima por apartado: 1 punto.

Pregunta 4A.- El acetileno o etino (C2H2) se hidrogena para producir etano. Calcule a 298 K:a) La entalpia estándar de la reacción.

b) La energía de Gibbs estándar de reacción.c) La entropía estándar de reacción.d) La entropía molar del hidrógeno.

Datos a 298 KC2H2C2H 6

A H V k J - m o F 1

227- 8 5

A G V k J - m o F 1

209- 3 3

S V J - m o F 1 - ^ 1

200230

Puntuación m áxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 5A.- Cuando se ponen 0,7 moles de N2O4 en un reactor de 10 L a 359 K se establece el equilibrioN2Ü4(g) ^ 2 N02(g) y la presión es de 3,3 atm. Calcule:

a) La concentración m olar de todas las especies en el equilibrio.b) El valor de Kc.

c) Si el sistema se comprime hasta reducir el volum en a 8 L ¿cuál sería la presión total en el equilibrio?Dato. R = 0,082 atm-L-mol -K1.Puntuación máxima por apartado: a) y c) 0,75 puntos; b) 0,5 puntos.




OPCIÓN B

Pregunta IB.- Considere los procesos de licuación del hidrógeno: H2(g) —» H2(l), AHi= -1,0 kJ-mol-1 ; y decombustión del mismo gas: H2(g) + V2 02(g) —»• H20(g), AHC = -242kJ-mor1. Justifique si las siguientesafirmaciones son verdaderas o falsas:

a) En am bos procesos AS<0.b) Am bos procesos son espontáneos a cualquier temperatura.

c) Para la combustión H2(l) + V2 02(g) -> H20(g) se tiene AH'C = -241 kJ -mol1 .d) La energía de cada enlace O-H es 242/2 k J-m ol1 .


Pregunta 2B.- El hidróxido de magnesio es poco soluble en agua (Ks = 1,8x1011).a) Formu le el equilibrio de disolución del hidróxido de magnesio y escriba la expresión para Ks.b) Calcule la solubilidad en mol-L \c) ¿Cómo afectaría a la solubilidad la adición de ácido clorhídrico?d) ¿Cómo afectaría a la solubilidad la adición de cloruro de magnesio?


Pregunta 3B.-Nombre y formule, según corresponda, las siguientes parejas de moléculas orgánicas:a) CH 3-C O -C H 2-C H 3 y bu tanal.b) CH3-CH2-CH2-CH2OH y 2-m etil-2-propan ol.c) CH3-CH2-COOH y ácido 3-pentenoico.d) C H3-C H 2 -C H 2 -N H -C H 3 y fenilamina.


Pregunta 4B.- A 50 mL de una disolución acida de M n 04 1,2 M se le añade un trozo de 14,7 g de Ni(s ),obteniéndose Mn2+ y N i2+ .

a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción, y la reacción iónica global.b) Justifique cuantitativamente que el M n 04 sea el reactivo limitante.

c) Calcule la concentración final de iones N i2+

y M n2+

en disolución, suponiendo que el volumen no havariado.

d) Determine la masa de Ni que queda sin reaccionar.Dato. Masa atómica Ni = 58,7.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 5B.- El fenol (C6H5OH) es un ácido mon oprótico muy débil. Una disolución acuosa 0,75 M de fenoltiene un pH = 5,0. Calcule:

a) El grado de disociación.b) El valor de Ka del fenol.c) La disolución inicial se diluye hasta conseguir que el grado de disociación sea 3,0xl0~5. ¿Cuál será la

concentración total de fenol tras la dilución?d) ¿Cuál es el pH de la disolución del apartado c)?






OFICIALES DE GRADO

Curso 2010-2011

MATERIA: QUÍMICA

Junio


La prueba consta de dos opciones, A y B, y el alumno deberá escoger una de las opciones y resolver lascinco preguntas planteadas en ella, sin que pueda elegir preguntas de diferentes opciones. Cada preguntapuntuará sobre un máximo de dos puntos. No se contestará ningun a pregunta en este impreso.TIEMPO: una hora y treinta minutos

OPCIÓN A

Pregunta 1A.- Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando en cada caso surespuesta:

O O £ O £ O 1

a) La configuración electrónica ls 2s 2p 3s 3p 4s 3d corresponde al estado fundamental de un átomo.9 9 7 1

b) La configuración electrónica ls 2s 2p 3s es imp osible.O O ¿í 1 1 O O ^ I O

c) Las configuraciones electrónicas ls 2s 2p 3s 3p y ls 2s 2p 2d 3s corresponden a dos estadosposibles del mism o átomo.

O O £ O £ O 1

d) La configuración electrónica ls 2s 2p 3s 3p 4s 3d corresponde a un elemen to alcalinoterreo.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 2A.- Se preparan disoluciones acuosas de los siguientes com puestos: ioduro de potasio, dioxonitrato(III) de sodio, brom uro de amonio y fluoruro de sodio.

a) Escriba los correspondientes equilibrios de disociación y los posibles equilibrios de hidrólisis resultantespara los cuatro compuestos en disolución acuosa.

b) Justifique el carácter á cido, básico o neutro de cada una.tos. Ka dioxonitrato (III) de h


Datos. Ka dioxonitrato (III) de hidrógeno = 7,2-10 4; Ka ácido fluorhídrico = 6,6-10 4; Kb amoniaco = 1,8-10 5.

Pregunta 3A.- Suponiendo una pila galvánica formada por un electrodo de Ag(s) sumergido en unadisolución de AgNÜ3 y un electrodo de Pb(s) sum ergido en una disolución de Pb(N03)2, indique:

a) La reacción que tendrá lugar en el ánodo.b) La reacción que tendrá lugar en el cátodo.c) La reacción global.d) El potencial de la pila,tos. E° (Ag+/Ag) = 0,80 \

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.Datos. E° (Ag+/Ag) = 0,80 V; E° (Pb2+/Pb) = -0,13 V.

Pregunta 4A.- La entalpia de com bustión de un hidrocarburo gaseoso CnH2n+2 es de -2220 ld-m ol1 . Calcule:a) La fórmula m olecular de este hidrocarburo.b) La energía desprendida en la com bustión de 50 L de este gas, m edidos a 25 °C y 1 atm.c) La masa de H2O (1) que se obtendrá en la combustión anterior.

Datos. R = 0,082 a tm-L-moL1-^ 1; Entalpias de formación (kJ-moL1): C02(g) = - 393; H20 (1) = - 286;C11H211+2 (g) = - 106. Masas atómicas: H = 1; O = 16.Puntuación máxima por apartado: a) 1 punto; b) y c) 0,5 puntos.

Pregunta 5A.- En un recipiente de 5 L se introduc en 3,2 g de COCb a 300 K. Cu ando se alcanza el equ ilibrioCOCb ±5 CO+Cb, la presión final es de 180 mm de Hg . Calcule:

a) Las presiones parciales de COCI2, CO y CI2 en el equilibrio.b) Las constantes de equilibrio Kp y Kc.

Datos. R = 0,082 atm-L-moF^K 1; Masas atómicas: C = 12; O = 16; Cl = 35,5.Puntuación máxima por apartado: a) 1 punto.

Examenes Selectividad Madrid I Página 7



OPCIÓN B

Pregunta IB.- Con sidere las moléculas de HCN, CHC13 y C 120.a) Escriba sus estructuras de Lewis.b) Justifique cuáles son sus ángulos de enlace aproximados.c) Justifique cuál o cuáles son polares.d) Justifique si alguna de ellas puede formar enlaces de hidrógeno.


Pregunta 2B.- Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando en cada caso surespuesta:

a) Si una reacción es endotérmica y se produce un aumento de orden del sistema entonces nunca esespontánea.

b) Las reacciones exotérmicas tienen energías de activación negativas.c) Si una reacción es espontánea y AS es positivo, necesariamente debe ser exotérmica.d) Una reacción A + B —> C + D tiene AH = -15 0 kJ y una energía de activación de 50 kJ, por tanto la

energía de activación de la reacción inversa es de 200 kJ.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 3B.- Complete las siguientes reacciones químicas, formule todos los reactivos y productosorgánicos mayoritarios resultantes, nombre los productos e indique en cada caso de qué tipo de reacción setrata.

a) 1-penteno + ácido bromhídrico.b) 2-butanol en presencia de ácido sulfúrico en caliente.c) 1-butanol + ácido metanoico en presencia de ácido sulfúrico.d) 2-metil-2-penteno + hidrógeno en presencia de catalizador.


Pregunta 4B.- Se hace reaccionar com pletamente una m uestra de dióxido de manganeso con ácido clorhídricocomercial, de una riqueza en peso del 38 % y de densidad 1,18 kg-I /1 , obteniéndose cloro gaseoso y Mn2+ .

a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción.b) Escriba la reacción m olecular global que tiene lugar.c) ¿Cuál es la masa de la muestra de dióxido de manganeso si se obtuvieron 7,3 L de gas cloro, medidos a

1 atm y 2 0 °C?d) ¿Qué volumen de ácido clorhídrico com ercial se consume?

Datos. R = 0,082 atm-L-mol^-K-1; Masas atóm icas: H = 1; O = 16; Cl = 35 ,5; Mn = 5 5.Puntuación m áxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 5B.- Se dispone de una disolución acuosa de KOH de concentración 0,04 M y una disoluciónacuosa de HC1 de concentración 0,025 M . Calcule:

a) El pH de las dos disoluciones.b) El pH de la disolución que se obtiene si se mezclan 50 mL de la disolución de KOH y 20 mL de la

disolución deHCl.c) El volumen de agua que habría que añadir a 50 mL de la disolución de KOH para obtener una disolución

de pH 12.Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos; b) y c) 0,75 puntos.




U N I V E R S I D A D E S P U B L I C A S D E L A C O M U N I D A D D E M A D R I DPRUEBA DE ACCESO A LAS ENSEÑANZAS UNIVERSITARIAS

OFICIALES DE GRADO

Modelo Curso 2010-2011

M A T E R I A : QUÍMICA

M O D E L O


La prueba consta de dos opciones, A y B, y el alumno deberá escoger una de las opciones y resolver las cinco preguntasplanteados en ella, sin que pueda elegir preguntas de diferentes opciones. Cada pregunta puntuará sobre un máximo dedos puntos. No se contestará ninguna pregunta en este impreso.TIEMPO: una hora y treinta minutos

OPCIÓN APregunta 1A.- Para el segundo elemento alcalinotérreo y para el tercer elemento del grupo de los halógeno s:

a) Escriba su configuración electrónica.b) Escriba los cuatro números cuánticos de su último electrón.c) ¿Cuál de los dos elementos tendrá mayor afinidad electrónica, en valor absoluto? Justifique la respuesta.d) ¿Cuál de los dos elementos es más oxidante? Justifique la respuesta


Pregunta 2A.- Diga si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones, razonando sus respuestas:a) El acetato de sodio origina en agua una disolución básica. Dato. Ka (HAc) = 1,8-10 5.b) Los enlaces alrededor del átomo de nitrógeno en el ML; + presentan geometría tetraédrica que puede

justificarse planteando una hibridación sp .c) El ion bicarbonato (HCO3 ) se comporta como un electrolito anfótero.d) La solubilidad del fluoruro de magnesio en agua es 8.25 10~5 M. Dato. Ks = 6,8-10~9.


9+ 9+

Pregunta 3A.- Con los datos de potenciales normales de Cu /Cu y Zn /Zn, conteste razonadam ente:a) ¿Se produce reacción si a una disolución acuosa de sulfato de zinc se le añade cobre metálico?

b) Si se quiere hacer una celda electrolítica con las dos especies del apartado anterior, ¿qué potencial mínimohabrá que aplicar?

c) Para la celda electrolítica del apartado b) ¿Cuáles serán el polo positivo, el negativo, el cátodo, el ánodo yqué tipo de semirreacción se produce en ellos?

d) ¿Qué sucederá si añadimos zinc metálico a una disolución de sulfato de cobre?Datos. E° (Zn2+/Zn) = -0,76 V, E° (Cu2+/Cu) = 0,34 VPuntuación m áxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 4A.- Para la reacción PCI5 ^ PCI3 + C b, calcule:a) La entalpia y la energía Gibbs de reacción estándar a 298 K.b) La entropía de reacción estándar a 298 K.

c) La temperatura a partir de la cuál la reacción es espontánea en condiciones estándar.d) ¿Cuál es el valor deDatos a 298 K.

a entropía

PC15

PCI3

molar del Cl2?A H V k J - m o F 1

-374,9-287,0

AGVkJ-mor1

-305 ,0-267,8

SVJ-mor 1-^1

365312


Pregunta 5A.- A 532 K se introducen 0,1 moles de PCI5 en un recipiente X de 1,2 L y 0,1 moles en otrorecipiente Y. Se establece el equilibrio PCI5 ^ PCI3 + Cb, y la cantidad de PCI5 se reduce un 50% en elrecipiente X y un 90% en el recipiente Y. Todas las especies se encuentran en fase gaseosa. Calcule:

a) La presión en el equilibrio en el recipiente X.

b) La constante de equilibrio Kc.c) El volumen del recipiente Y.d) La presión en el equilibrio en el recipiente Y.

Datos. R = 0,082 atm-L-mol^K \Página f luntuación, máxima riQr.apartadíY.QJi.puntos.



OPCIÓN B

Pregunta IB.- Considerando la ecuación termoquímica de evaporación del agua: H20(1) ±+ H20(g), yteniendo en cuenta que para evaporar agua líquida es necesario calentar, justifique utilizando criteriostermodinámicos las siguientes afirmaciones (todas ellas verdaderas):

a) Si a presión atmosférica la temperatura se eleva por encima de la temperatura de ebullición se tieneúnicamente vapo r de agua.

b) Si a la temperatura de ebullición del agua se aumenta la presión, el vapor de agua se condensa.c) La evaporación del agua tiene AS°>0.d) El cambio de energía interna del proceso es menor que el cambio de entalpia.


Pregunta 2B.- En sendos recipientes Rl y R2, de 1 L cada uno, se introduce 1 mol de los compuestos A y B,respectivamen te. Se producen las reacciones cuya información se resume en la tabla:

R l

R2

Reacción

A í ; C + D

B ^ E + F

Concentracióninicial[A1Q=1 M

[B1Q=1 M

Ecuación cinéticareacción directavi=ki [Al

v2=k2 [Bl

Constantecinéticaki=l s"

k2=100 s-i

Constante deequilibrioKi=50

K2=2-1(TJustifique las siguientes afirmaciones, todas ellas verdaderas.

a) La velocidad inicial es mucho menor en Rl que en R2 .b) Cuando se alcance el equilibrio, la concentración de A será menor que la de B.c) Una vez alcanzado el equilibrio, tanto A como B siguen reaccionando, pero a velocidad inferior a la

velocidad inicial.d) Para las reacciones inversas en Rl y R2 se cumple k-i < k-2.


Pregunta 3B.- Indique si las siguientes afirmaciones son ciertas o falsas. Justifíquelas.

a) El 2-butanol y el 1-butanol son isómeros de cadena.b) La combu stión de un hidrocarburo saturado produce d ióxido de carbono y agua.c) El 1-butanol y el dietiléter son isómeros de posición.d) Al hacer reaccionar 1-cloropropano con hidróxido de potasio en medio alcohólico, se obtiene propanol.


Pregunta 4B.- El dicromato de potasio oxida al yodu ro de sodio en me dio ácido sulfúrico form ándose, entreotros, sulfato de sodio, sulfato de potasio, sulfato de cromo (UJ) y yodo molecular.

a) Formu le las sem irreacciones de o xidación y reducción.b) Formule la reacción iónica y diga cuáles son las especies oxidante y reductora.

c) Formu le la reacción molecular.d) Si tenemos 120 mL de disolución de yoduro de sodio y se necesitan para su oxidación 100 mL dedisolución de dicromato de potasio 0,2 M, ¿cuál es la molaridad de la disolución de yoduro de sodio?


Pregunta 5B.- Se dispone de una muestra impura de h idróxido de sodio y otra de ácido clorhídrico comercial dedensidad 1,189 g-cm que contiene un 35 % en peso de ácido puro. Calcule:

a) La molaridad de la disolución de ácido clorhídrico.b) La pureza de la muestra de hidróxido de sodio si 100 g de la misma son neutralizados con 100 mL de

ácido clorhídrico comercial.c) El pH de la disolución formada al añadir 22 g de la muestra impu ra de hidróxido a 40 mL del clorhídrico

comercial y diluir la mezcla hasta conseguir un volum en de 1 L.Datos. Masas atóm icas: H = 1; Na = 2 3; O = 16 ; Cl = 35,5

Puntuación máxima por apartados: 0,5 puntos apartado a) y 0,75 puntos apartados b) y c).




QUÍMICASOLUCIONES (orientaciones para el corrector)

OPCIÓN AP r e g u n t a 1 A . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) 2 o elemento alcalinotérreo; ls2 2s2 2p6 3s2

3er elemento halógeno; 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5

b) (3, 0 , 0, ±V2) y (4, 1, - 1 , ± V2); (4, 1, 0, ±V2); (4, 1, 1, ± lÁ) nota: es válido cualquiera de los 3

c) El halógeno tiene mayor afinidad electrónica, ya que según su configuración electrónica tienetenden cia a captar un electrón para formar un anión muy estable.

d) El halógeno, por su tendencia a reducirse, pasando al correspondiente anión.


a) Cierto. El acetato de sodio es un electrolito fuerte y en agua está completamente disociado.NaAc -> Ac + N a+ y Ac + H20 -> AcH + OH , pH básico

b) Cierto. Los cuatro orbitales atómicos donde están los cuatro electrones de valencia del N se hibridanpara formar cuatro orbitales híbridos sp3, orientados hacia los vértices de un tetraedro.

c) Cierto. El ion bicarbonato se puede com portar como ácido o como base:H C 0 3 + H+ -> H2 C 0 3 y HCO3 -> CO32 + H+

d) Falsa. M gF2 ±5 M g2+

+ 2F Ks = 4s3

; s = 0,027 MP r e g u n t a 3 A . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Como E° (Zn2+/Zn) < E° (Cu2+ /Cu), no se produce reacción.b) Zn2+ + 2e -»• Zn E0, = -0,7 6 V

Cu -> Cu2+ + 2 e~ E°2 = -0 ,34 V

Zn2+ + Cu —> Zn + C u2+ E° = -1,10V Al me nos es necesario aplicar 1,10 Vc) P olo negativo = CÁTOD O = sem ireacción de reducción = Zn

Polo positivo = ÁNODO = semireacción de oxidación = Cud) Reaccionarán espontáneamente pues E > 0

Cu2++ 2 e~ -> Cu E°i = 0,34 VZn -»• Zn2+ + 2e E°2 = 0,76 V

Zn2+ + Cu -»• Zn + Cu2+ E° = 1,10 V


a) AH°= AH°f (PC13) + AH°f (Cl2) - AH°f (PC15) = 87,9 kJ-moF1

AG°= AG°f (PC13) + AG°f (Cl2) - AG°f (PC15) = 37,2 kJ-moF1 donde AH°f (Cl2) = AG°f (Cl2) = 0.b) AG°=AH° - T AS°^> AS0 = (AH° - AG°)/T = 170 J-moF^K-1

c) Reacción espontánea a partir del cambio de signo de AG°:AG°=AH° - T AS0 = 0 => T = AH° / AS°= 517 K ^> Reacción espontánea si T > 517 K.

d) AS°= S° (PCI3) + S° (Cl2) - S° (PCI5) S° (Cl2) = A S0 - S° (PCI3) + S° (PC15) = 223 J-moF^K-1


a) Reacción: PC15 ±5 PC13+C12

0,1-x x x ; x = 0,05 (en el recipiente X) ; nT= 0,1+x = 0,15„ nT-R-T 0,15x0,082x532 e Ae . . .P = — = = 5A5atm en el recipiente X

V 1,2

b)K [pcyicy e o ^[PC15] V-(0,l-x) 1,2 x (0,1-0,05)

x '2 0 0 92

c) V'= = = 19.3L para el recipiente Y

Kc-(0,l-x') 0,042 x (0,1 - 0,09)^™ n'T-R-T 0 ,19x0 ,082x532 n „ , • •d) P' = — = — = 0,43 atm en el recipiente Y

V* 19,3

ExQmcnco Selectividad Madrid Página 11

Soluciones 1/2



OPCIÓN B

P r e g u n t a I B . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Si no estamos a la temperatura de ebullición no hay equilibrio. Por encima de Teb el sistema evolucionade forma espontánea hasta que toda el agua líquida desaparece (proceso endotérmico), quedando solovapor de agua.

b) Ante un aumento de presión, el sistema en equilibrio evoluciona hacia donde hay menor número demoles gaseosos, es decir, hacia el agua líquida.

c) El núm ero de m oles gaseosos es mayor en los productos. Por tanto, se produce un aumento del desordeny A S°>0.

d) AH = AU + A(pV) = AU + AnxRxT. Como An = 1 (moles gaseosos), el segundo sumando es positivo,luego AU < AH.


a) Las ecuaciones cinéticas son del mismo orden y las concentraciones iniciales tienen el mismo valor.Dado que ki < k2 se cumplirá que vi es 100 veces menor que v2.

b) Dado que las constantes de equilibrio cumplen Ki > K2, el equilibrio de Rl está más desplazado hacia

los productos que el de R2, por tanto [A] < [B] en el equilibrio.c) El equilibrio es un proceso dinámico, donde las reacciones directa e inversa continúan. En el equilibrio

[A] y [B] son meno res a las concentraciones iniciales, por tanto las velocidades de reacción también.d) Por la ley de acción de m asas se cum ple K¡= k¡/k ¿ => k-i= ki/Ki= 1/50; k_2= 100/2-10-3 => k_i< k_2.


a) Falso, son isómeros de posición.b) Cierto. CnH2n+2 + (3n+ l)/2 02 -> n C 02 + (n+1) H20c) Falso, son isómeros de función.d) Falso, se obtiene 1-propeno.


a) SRo xidación: 2 L —> I2 + 2 e~SR reducción: C r2 0 7

2 + 14 H+ + 6 e~ -»• 2 Cr3+ + 7 H20b) R iónica: C r2 0 7

2 + 61 + 14 H+ -»• 2 Cr3+ + 3 I2 + 7 H20oxidante: K 2C r20 7 ; reductor: Nal (también es válido C r2 0 7

2 y L, respectivamente)c) K 2 C r 20 7 + 6NaI + 7 H2 S 0 4 -> C r2(S0 4)3 + 3 N a2 S 0 4 + K 2 S 0 4 +3 I2 + 7 H20d) En 100 mL de disolución 0,2 M de dicromato, hay n = M x V = 0,1 x 0,2 = 0,02 m oles de dicromato

que oxidan a 0,02 x 6 = 0,12 m oles de NalM = 0,12 moles/0,12L=1M

P r e g u n t a 5 B . - Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos; b) y c) 0,75 puntos.

a) En 1 L de HC1 comercial hay 1189 x 0,35 = 416,15 g de HC1 puroM(HC1) = 35,5 + 1 = 36,5 ; [HC1] = 416,15/36,5 = 11,4M

b) 100 mL HC1 <-• 1,14 moles HC1; Al neutralizarse ->• 1,14 m oles de NaOHM (NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 g; 1,14x40 = 45,6 de NaOH puros en 100 g de muestra <-> pureza 45,6 %

c) 22 g de NaOH impura <-»• 22 x0,456 = 10 g NaOH pura <-»• 10/40 = 0,25 moles de NaO H y de OH40 mL de HC1 comercial <-> 1 l,4x 0,04 = 0,456 mo les de HC1 y de H+

0,456 - 0,25 = 0,206 moles de exceso de H + <-> [H+] = 0,206/1 = 0,206 M <-> pH = -log 0,206 = 0,69


Soluciones 2/2





Curso 2009-2010

MATERIA: QUÍMICA

Septiembre FG


La prueba consta de dos opciones, A y B , y el alumno deberá optar por una de las opciones y resolver las tres

cuestiones y los dos problemas planteados en ella, sin que pueda elegir cuestiones o problemas de diferentesopciones. Cada cuestión o problema puntuará sobre un máximo de dos puntos. No se contestará ningunapregunta en este impreso.TIEMPO: una hora y treinta m inutos

OPCIÓN A

Cuestión 1A.- Considere las sustancias: cloruro de potasio, agua, cloro y sodio.a) Indique el tipo de enlace que presenta cada una de ellas.b) Escriba las configuraciones de Lewis de aquellas que sean covalentes.c) Justifique la polaridad del enlace en las moléculas covalentes.d) Justifique la geometría y el momento dipolar de la molécula de agua.


Cuestión 2A.- Nombre los siguientes compuestos e indique si disoluciones acuosas de los mismos seríanacidas, básicas o neutras. Justifique las respuestas mediante las ecuaciones iónicas que correspondan en cadacaso:

a )K Br b) L i2 C 0 3 c)Na2S d ) N H4 N 0 3Puntuación m áxima por apartado: 0,5 puntos.

Cuestión 3A.- El dicromato de potasio oxida al yoduro de sodio en medio ácido sulfúrico originándose, entreotros, sulfato de sodio, sulfato de cromo (III) y yodo.

a) Formule las semirreacciones de oxidación y reducción.

b) Formule la reacción iónica y diga cuáles son las especies oxidante y reductora.c) Formule la reacción molecular.d) Justifique si el dicromato de potasio oxidaría al cloruro de sodio,tos. E ° (Cr207

27Cr3+) = 1,33 V;Puntuación m áxima por apartado: 0,5 puntos.Datos. E° (Cr207

27Cr3+) = 1,33 V; E° (C12/CF)= 1,36 V

Problema 1A.- El etanol se utiliza como alternativa a la gasolina en algunos motores de vehículos.a) Escriba la reacción ajustada de combustión del etanol para dar dióxido de carbono y agua, y calcule la

energía liberada cuando se quema una cantidad de etanol suficiente para producir 100 L de dióxido decarbono, medido a 1 atm y 25 °C.

b) Calcule la energía necesaria para romper todos los enlaces de una molécula de etanol, expresando elresultado en eV.

Datos. NA = 6,022xl023 mol-1 ; 1 eV = l,6xl0~ 19 J; R = 0,082 atm-L-mol^K *Energías de enlace (kJ-moP1), C-C: 347; C-O : 35 1; C-H: 414; O-H: 460.AH°f (kJ-moF1): etanol (1) = -27 7,6 ; agua (1) = -28 5 ,8 ; dióxido de carbono (g) = -3 93 ,5 .

Puntuación m áxima por apartado: 1 punto.

Problema 2A.- En un recipiente de 14 L de volumen se introducen 3,2 moles de nitrógeno y 3 moles dehidrógeno. Cuando se alcanza el equilibrio a 200 °C se obtienen 1,6 moles de amoniaco.

a) Formule y ajuste la reacción.b) Calcule el número de moles de H2 y de N2 en el equ ilibrio.c) Calcule los valores de las presiones parciales en el equilibrio de H 2, N2 y NH3.d) Calcule Kc y Kp a 20 0 ° C .

Dato. R = 0,082 atm-L-mol^K \Puntuación m áxima por apartado: 0,5 puntos.




OPCIÓN B

Cuestión IB.- C onsiderando los elementos Na, Mg, Si y Cl:a) Indique los números cuánticos del electrón más externo del Na.b) Ordene los elementos por orden creciente de radio atómico y justifique la respuesta.c) Ordene los elementos por orden creciente de su primer potencial de ionización y justifique la respuesta.d) Escriba la configuración electrónica de la especies Na +, M g2+ , Si y Cl~.


Cuestión 2B.- La síntesis del amoniaco según la reacción en fase gaseosa, N2 + 3H2 ̂ 2 NH3, es un buenejemplo para diferenciar factores cinéticos y termodinámicos.

a) Escriba la expresión para calcular la entalpia de esta reacción en función de las entalpias de formación yjustifique que dicha reacción es exotérmica.

b) Justifique, desde el punto de vista termo dinám ico, que d icha reacción está favorecida a bajastemperaturas.

c) Justifique, desde el punto de vista cinético, que dicha reacción esta favorecida a altas temperaturas.d) E scriba la expresión para Kp en función de la presión total.

Dato. AH°f (NH3) < 0.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Cuestión 3B.- Considere las siguientes reacciones químicas:(I) A + B ^ C ; AHi = -14 5 kJ; (II) 3A -»• D + E ; AHn = +250 kJ

a) Dibuje un diagrama entálpico para cada una de las reacciones, justificando los dibujos.b) Considerando que las dos reacciones anteriores tienen variación de entropía negativa (AS < 0), indique

razonadamente cuál de ellas no puede ser espontánea a ninguna temperatura.Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

Problema IB.- El cadmio metálico reacciona con ácido nítrico concentrado produciendo monóx ido denitrógeno como uno de los productos de la reacción:

a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción, así como la ecuación molecular global.b) Calcule el potencial de la reacción y justifique si la reacción se produce de manera espontánea.c) ¿Qué volum en de ácido nítrico 12 M es necesario para consumir com pletamente 20,2 gramos de cadmio?

Datos. Masa atóm ica de Cd = 112; E° (Cd2+/Cd°) = -0,40 V, E° (N037NO)= 0, 96 VPuntuación máxima por apartado: a) y c) 0,75 puntos, y b) 0,5 puntos.

Problema 2B.- Una d isolución acuosa 0,2 M del ácido cianhídrico HCN está ionizada un 0,16 %. Calcule:a) La constante de acidez.b) El pH y la concentración de OH de la disolución.







Curso 2009-2010

MATERIA: QUÍMICA

Septiembre FE


La prueba consta de dos opciones, A y B, y el alumno deberá escoger una de las opciones y resolver las trescuestiones y los dos problemas planteados en ella, sin que pueda elegir cuestiones o problemas de diferentesopciones. Cada cuestión o problema puntuará sobre un máximo de dos puntos. No se contestará ninguna pregunta eneste impreso.TIEMPO: una hora y treinta minutos

OPCIÓN A

Cuestión 1A.- Co nsiderando el elemento alcalinotérreo del tercer periodo y el segundo elemento del grupode los halógenos:

a) Escriba sus configuraciones electrónicas.b) Escriba los cuatro números cuánticos posibles para el último electrón de cada elemento.

c) ¿Qué tipo de enlace corresponde a la unión química de estos dos elementos entre sí? Razone su respuesta.d) Indique los nom bres y símbolos de ambos elementos y escriba la fórmula del compuesto que forman.


Cuestión 2A.- Teniendo en cuenta los valores de las constantes de acidez de los ácidos fluorhídrico,cianhídrico y etanoico en disolución acuosa, conteste razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) Ordene los ácidos de menor a mayor acidez en agua.b) A igualdad de concentración inicial de ácido, ¿cuál tiene mayor pH?c) ¿Cuál es la Kb de la base conjugada más débil?d) Escriba la reacción entre el ácido más fuerte y la base conjugada más fuerte.

Datos. Ka: HF = 10 3; HCN = 10 10; CH3-COOH = 10 5


Cuestión 3A.- Dados los siguientes pares redox: M g2+ /Mg; Cb/Cl"; A13+/A1; Ag+/Aga) Escriba y ajuste las semirreacciones de reducción de cada uno de ellos.b) ¿Qué especie sería el oxidante más fuerte? Justifique su respuesta.c) ¿Qué especie sería el reductor más fuerte? Justifique su respuesta.

Q_i_

d) ¿Podría el CI2 oxidar al Al ? Justifique su respuesta.Datos. E° (Mg2+/Mg) = -2,37 V; E° (CIT/CT) = 1,36 V; E° (A13+/A1) = -1,6 6 V; E° (Ag+/Ag) = 0,80 VPuntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Problema 1A.- A 330 K y 1 atm, 368 g de una mezcla al 50% en masa de NO2 y N2O4 se encuentran enequilibrio. Calcule:

a) La fracción molar de cada componente en dicha m ezcla.b) La constante de equilibrio Kp para la reacción 2 NO2 ̂ N2O4c) La presión necesaria para que la cantidad de NO2 en el equilibrio se reduzca a la mitad.d) El volumen que ocupa la mezcla del apartado c) en el equilibrio.

Datos. R = 0,082 a tm-L-K^moL1; masas atómicas: N = 14; O = 16Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Problema 2A.- Para el proceso Fe2Ü3 + 2 Al —> AI2O3 + 2 Fe, calcule:a) La entalpia de reacción en condiciones estándar.b) La cantidad de calor que se desprende al reaccionar 16 g de Fe2Ü3 con cantidad suficiente de aluminio.c) La masa de óxido de aluminio obtenido en la reacción del apartado anterior.

Datos. 2 Al + 3/2 02 -»• A1203, AH° = - 1672 kJ -m ol1

2 Fe + 3/2 02 -»• Fe2 0 3 , AH° = - 836 kJ-m ol1

Masas atómicas: Fe = 56; O = 16; Al = 27Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y b) y 0,5 puntos apartado c)




OPCIÓN B

Cuestión IB.- Considere las dos reacciones siguientes en las que todas las especies son gases ideales:(I) A ^ 2 B + C (II) 2 X Í 5 Y + Z

a) Escriba para cada una de ellas la relación existente entre su variación de entalpia y su variación deenergía interna.

b) Indique razonadamente cuál de ellas tendrá mayor variación de entropía.


Cuestión 2B.- La siguiente descomposición: 2 N aH C 03 (s) ±+ N a2 C 0 3 (s) + H20 (g) + C 0 2 (g), es unproceso endotérmico.

a) Escriba la expresión para la constante de equilibrio Kp de la reacción indicada.b) Razone cóm o afecta al equilibrio un aumento de la temperatura.c) Razone cómo afecta a la cantidad de C 0 2 desprendido un aumento de la cantidad de NaHC0 3

d) Justifique cómo afecta al equilibrio la eliminación del C 02 del medio.


Cuestión 3B.- Escriba las reacciones y nom bre de los productos obtenidos en los siguientes casos:a) Desh idratación del 2-butanol con ácido sulfúrico caliente.b) Sustitución del grupo hidroxilo del 2,2,3-trimetil-1-butanol por un átom o de cloro.c) Oxida ción del etanal.d) Reacción del 2-propanol con ácido etanoico.


Problema IB.- Se disuelven 1,4 g de hidróxido de potasio en agua hasta alcanzar un volumen fina l de 0,25 L.a) Calcule el pH de la disolución resultante.

b) Si se diluyen 20 mL de la disolución anterior hasta un volumen final de 1 L, ¿cuál sería el valor depH de la nueva disolución?c) Si a 20 mL de la disolución inicial se le añaden 5 mL de HC1 0,12 M, ¿cuál será el pH de la

disolución resultante?d) ¿Qué volumen de ácido nítrico de concentración 0,16 M sería nec esario para neutralizar

completamente 25 mL de la disolución inicial de KOH?Datos. Masas atómicas: K= 39; O = 16; H = 1.


Problema 2B.- En dos recipientes que contienen 100 mL de disolución 1 M de sulfato de zinc y de nitrato

de plata, respectivamente, se introducen electrodos de cobre metálico. Sabiendo que solo en uno de ellos seproduce reacción:a) Calcule los potenc iales estándar de las dos posibles reacciones y justifique cuál se produce de forma

espontánea. Para el proceso espontáneo, indique la especie que se oxida y la que se reduce.b) Calcule qué masa de cobre ha reaccionado en el proceso espontáneo cuando se consume totalmente el

otro reactivo.Datos. E° (Zn2+/Zn) = -0,76 V , E° (Cu2+/Cu) = 0,34 V , E° (Ag+/Ag) = 0,80 V ; masa atómica Cu = 63,5






OFICIALES DE GRADO

Curso 2009-2010

MATERIA: QUÍMICA

Junio

FASEGENERAL


La prueba consta de dos o pciones, A y B , y el alumno deberá escoger una de las opciones y resolver las trescuestiones y los dos problemas planteados en ella, sin que pueda elegir cuestiones o problemas dediferentes opciones. Cada cuestión o problema puntuará sobre un máximo de dos puntos. No se contestaráninguna pregunta en este impreso.TIEMPO: una ho ra y treinta minutos

OPCIÓN ACuestión 1A.- El elemento de número atómico 12 se combina fácilmente con el elemento de númeroatómico 17. Indique:

a) La configuración electrónica de los dos elemen tos en su estado fundamental.b) El grupo y periodo al que pertenece cada uno.

c) El nombre y símbolo de dichos elementos y del comp uesto que pueden formar.d) El tipo de enlace y dos propiedades del compuesto formado.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Cuestión 2A.- Considere los ácidos orgánicos m onopróticos: úrico, benzoico, láctico y butanoico.a) Ordénelos en orden creciente de acidez en disolución acuosa.b) Justifique cuál de sus bases conjugadas tiene men or valor de Kb.c) Justifique cuál será la base conjugada más fuerte.d) Escriba la fórmula semidesarrollada del ácido butanoico.

Datos. Ka (úrico) = 5 , lxl 0"6 ; Ka (benzoico) = 6 ,6xl0 "5 ; Ka (láctico) = l,4x l0" 4 ; Ka (butanoico) = l,5xl0"5


Cuestión 3A.- Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:a) En una pila galvánica, la reacción de reducción tiene lugar en el ánodo.b) En la pila Dan iell, la reducción de los cationes Cu2+ tiene lugar en el polo positivo de la pila.c) En una pila galvánica, el polo negativo recibe el nomb re de cátodo.d) En la pila Dan iell, la oxidación del Zn tiene lugar en el ánod o.


Problema 1A.- Sabiendo que se desprenden 890,0 kJ por cada mol de CO2 producido según la siguientereacción: CH 4 (g) + 2 02 (g) ->• C 02 (g) + 2 H20 (1) , calcu le:

a) La entalpia de formación del me tano.b) El calor desprendido en la combustión completa de un 1 kg de metano.

c) El volumen de C 02 , medido a 25 °C y 1 atm, que se produce en la combustión completa de 1 kg demetanoDatos. R = 0,082 atm-LmoF^K 1; Masas atómicas: C= 12; H= 1;

Entalpias de formación estándar (kJmol"1): H20 (1) = -28 5 ,8; C02(g) = -393,5 .Puntuación máxima por apartado: a) y b) 0,75 puntos; c) 0,5 puntos.

Problema 2A.- En un reactor se introducen 5 m oles de tetraóxido de dinitrógeno gaseoso, que tiene en elrecipiente una densidad de 2,3 g-L-1. Este compuesto se descompone según la reacciónN 2 0 4 (g) ±+ 2 N 0 2 (g), y en el equilibrio a 32 5 K la presión es 1 atm. Determine en estas condiciones:

a) El volumen del reactor.b) El número de moles de cada comp onente en el equilibrio.

c) El valor de la constan te de equilibrio Kpd) El valor de la constan te de equilibrio Kc

Datos. R = 0,082 a tm-Lm oF ^ K T1 ; Masas atómicas: N = 14; O = 16


Exámenes Selectividad Madrid Página 17



OPCIÓN B

Cuestión IB.- El diagrama energético adjunto corresponde a una reacciónquímica A ±+ B + C, para la cual AS = 60 J-K-1 y el valor absoluto de lavariación de entalpia es IAHI = 45 kJ. H

a) Justifique si la reacción es espon tánea a 25 °C.b) Indique si un aumento de temperatura aumentará más la velocidad dela reacción directa A —> B + C o de la reacción inversa B + C —*• A .


B + C

reacción

Cuestión 2B.- Considerando el equilibrio existente entre el oxígeno molecular y el ozono, de acuerdo a lareacción 3 02 (g) ±+ 2 03 (g), cuya entalpia de reacción AHr = 2 84 kJ, justifique:

a) El efecto que tendría sobre el equilibrio un aum ento de la presión del sistema.b) El efecto que tendría sobre la cantidad de ozono en el equilibrio una disminución de la temperatura.c) El efecto que tendría sobre el equilibrio la adición de un catalizador.

d) El efecto que tendría sobre la constante de equilibrio Kp añadir más o zono al sistema.Puntuación m áxima por apartado: 0 ,5 puntos.

Cuestión 3B.- Escriba las reacciones que se producen a partir de etanol en los siguientes casos y nombre losproductos ob tenidos:

a) Desh idratación con ácido sulfúrico en caliente.b) Reacción con cloruro de hidrógeno.c) Reacción con ácido propanoico.d) Oxida ción fuerte.


Problema IB.- Se realiza la electrólisis de CaCl2 fundido.a) Formule las semirreacciones que se producen en el cátodo y en el ánodo.b) ¿Cuántos litros de cloro molecular, medidos a 0 °C y 1 atm, se obtienen haciendo pasar una corriente de

12 A durante 8 horas?c) ¿Durante cuántas horas debe estar conectada la corriente de 12 A para obtener 20 gramos de calcio?

Datos. R = 0,082 atm-Lmol^K-1 ; F = 9648 5 C; Masa atómica Ca = 40

Puntuac ión máxim a por apartado: a) 0,5 puntos; b) y c) 0,75 puntos.

Problema 2B.- Se prepara una disolución de ácido benzoico (C6H5COOH) cuyo pH es 3,1, disolviendo0,61 gramos del ácido en agua hasta obtener 5 00 mL de disolución. Calcule:

a) El grado de disociación del ácido benzo ico.b) La constante de acidez del ácido benzo ico.c) La constante de basicidad del anión benzo ato.d) El volumen de hidróxido de sodio 0,1 M necesario para neutralizar 50 mL de la disolución del ácido.

Datos. Masas atómicas: C = 12; O = 16; H = 1

Puntuación m áxima por apartado: 0 ,5 puntos.





OFICIALES DE GRADO

Curso 2009-2010

MATERIA: QUÍMICA

Junio

F A S EE S P E C Í F I C A


La prueba consta de dos opciones, A y B, y el alumno deberá escoger una de las opciones y resolver las trescuestiones y los dos problemas planteados en ella, sin que pueda elegir cuestiones o problemas de diferentesopciones. Cada cuestión o problema puntuará sobre un m áximo de dos puntos. No se contestará ninguna pregunta eneste impreso.TIEMPO: una hora y treinta minutos

OPCIÓN A

Cuestión 1A.- Una reacción química del t ipo A (g) —> B (g) + C (g) tiene a 25 °C una constante cinética19 —1 —1

k = 5 x 1 0 L-mol s . Conteste razonad am ente a las s iguientes preguntas:a) ¿Cu ál es el orde n de la reacció n anterior?b) ¿C óm o se mod ifica el valor de la con stante k si la reacció n tiene lugar a una temp eratura inferior?c) ¿Po r qué no coin cide el orden de reacc ión con la estequiometrfa de la reacción?d) ¿Q ué unidades tendría la con stante cinética si la reacció n fuera de orde n 1?

Puntuación máxima por apartado: 0,5 pun tos.

Cuestión 2A.- Para una disolución acuosa de un ácido HA de Ka = 10" , justifiq ue si son verd adera s ofalsas las siguientes afirmaciones:

a) Cu ando se neutral iza con una base, e l pH es diferente a 7.b) Cu ando se duplica la concentración de protones de la disolución, su pH se reduce a la mitad.c) La constante de acidez de HA es me nor que la constante de basicidad de su base conjugada.d) Si se di luye la disolución del ácido, su grado de disociación perm anece c onstante .


Cuestión 3A.- Para los pares redox: Cl^CT, I2/1- y F e3 + /F e 2 + :a) Indique los agentes oxidantes y reductores en cada caso.b) Just i f ique s i se producirá una reacción redox espontáne a al mez clar CI2 con una disoluc ión de KI.c) Just i f ique s i se producirá una reacción redox espon tánea al mez clar I2 con una disolución que

contiene Fe2 + .d) Para la reacció n redox espon tánea de los apartad os b) y c), ajuste las sem irreaccio nes de oxid ació n y

reducción y la reacción iónica global.3. E°(Cl2/Cr) = 1,36V;E°(I2

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.Datos . E°(Cl2/Cr) = 1,36 V; E°(I2/r) = 0,53 V; E° (Fe3+/Fe2+) = 0,77 V.

Problema 1A.- Los combust ibles de automóvil son mezclas complejas de hidrocarburos. Supongamosque la gasol ina respond e a la fórmula C9H2o, cuyo calor de combust ión es AHC = - 6 1 6 0 k J - m o l- 1 , mientrasque el gasoil respon de a la fórmula Ci 4 H 3 0 , cuyo calor de combus t ión es AHC = - 7 9 4 0 k J - m o l-1 .

a) Form ule las reacciones de com bust ión de amb os compu estos y calcule la energía l iberada al quem ar10 L de cada uno.

b) Calcule la masa de dióxido de carbono l iberada cuand o se quem an 10 L de cada uno.

Datos . Masas atómicas: C = 12; H = 1; O = 16. Densidades: gasol ina = 718 g-L-1; gasoil = 763 g-L_1


Problema 2A.- Se parte de 150 gramos de ácido etanoico, y se quieren ob tener 176 gramos de etanoato deetilo por reacción con etanol.

a) Escriba la reacción de obtención del e tanoato de et i lo indicando de qué t ipo es .b) Sabien do que Kc vale 5, calcule los gramos de alcohol que hay que utilizar.c) Calcule las f racciones m olares de cada uno de los 4 compu estos presentes en el equi libr io.

Datos . Masas a tómicas : C=1 2; O = 16; H = 1Puntuación máxima: 0,5 puntos apartados a) y c); 1 punto apartado b).

FYFimpnps SplpntivirlFirl Madrid Página 19



OPCIÓN B

Cuestión IB.- C onsiderando las moléculas H2CO (metanal) y BÔ (óxido de dibromo):a) Represente su estructura de Lewis.

b) Justifique su geometría molecular.c) Razone si cada una de estas moléculas tiene o no mom ento dipolar.Datos. Núm eros atómicos: C (Z = 6), O (Z = 8), H (Z = 1), Br (Z = 35 )

Puntuación máxima: 0,5 puntos apartados a) y c); 1 punto apartado b)

Cuestión 2B.- El dióxido de nitrógeno es un gas de color rojizo que reacciona consigo mism o (se dimeriza)para dar lugar al tetraóxido de dinitrógeno, que es un gas incoloro. Se ha comprobado que una mezcla a 0°C es prácticamente incolora mientras que a 100 °C tiene color rojizo. Teniendo esto en cuenta:

a) Escriba la reacción que tiene lugar.b) Justifique si la reacción es exotérmica o endotérmica.

c) ¿Qué cambio de color se apreciará a 100 °C si se aumenta la presión del sistema?d) Justifique si se modificará el color de la mezcla si, una vez alcanzado el equilibrio, se añade uncatalizador.


Cuestión 3B.- Para el alcano 4-etil-2,6-dimetiloctano:a) Escriba su fórmula semidesarrollada y su fórmula molecular.b) Escriba y ajuste la reacción de formación estándar de dicho alcano.c) Escriba y ajuste la reacción de combustión de dicho alcano.d) Formule y nom bre un com puesto de igual fórmula molecular pero distinta fórmula semidesarrollada.


Problema IB.- Se disuelven 1,68 gramos de hidróxido de potasio en agua hasta alcanzar un volumen de100 mL.

a) Calcule el pH de la disolución obtenida.b) Calcule cuántos mL de ácido clorhídrico 0,6 M hacen falta para neutralizar 50 mL de la disolución de

hidróxido de potasio, y cuál es el pH de la disolución final.c) Calcule el pH de la disolución que se obtiene al añadir 25 0 mL de agua a 5 0 mL de la disolución inicial

de hidróxido de po tasio.Datos. Masas atómicas: K = 39; O = 16; H = 1

Puntuación m áxima por apartados: 0,5 puntos apartado a) y 0,75 puntos apartados b) y c).

Problema 2B.- Al mezclar sulfuro de hidrógeno con ácido nítrico se forma azufre, dióxido de nitrógeno y agua.a) Formule las semirreacciones de oxidación y reducción.b) Formule la reacción m olecular global indicando las especies oxidante y reductora.c) ¿Cuántos gramos de azufre se obtendrán a partir de 24 cm de ácido nítrico comercial de 65 % en masa

y densidad 1,39 g cm ?d) Calcule el volumen de dióxido de nitrógeno que se obtiene, medido a 700 mm de Hg y 2 5 °C

Datos: R = 0,082 atm-Lmol^-K 1; masas moleculares: H = 1; N = 14; O = 16 ; S = 32





UNIVERSIDADES PÚBLICAS DE LA COMUNIDAD DE MADRIDPRUEBA DE ACC ESO A ESTUDIOS UNIVERSITARIOS (LOGSE)

Modelo Curso 2009-2010

MATERIA: QUÍMICA

I N S T R U C C I O N E S G E N E R A L E S Y V A L O R A C I Ó N

La prueba consta de dos opciones, A y B , y el alumno d eberá optar por una de las opciones y resolver las trescuestiones y los dos problemas planteados en ella, sin que pueda elegir cuestiones o problemas de diferentesopciones. Cada cuestión o problema puntuará sobre un máximo de dos puntos. No se contestará ningunapregunta en este impreso.TIEMPO: una hora y treinta m inutos

OPCIÓN A

Cuestión 1 A.- Para el conjunto de números cuánticos que aparecen en los siguientes apartados, explique sipueden corresponder a un orbital atómico y, en los casos afirmativos, indique de qué orbital se trata.

a) n=5, 1=2, /77/=2b) n=\, /= 0, /77/= -1/2c) n=2, / = - l , m¡= ld) /7=3, /= 1, /77/=0

Puntuación máxima por apartado: 0,5

C uestión 2A.- Dadas las siguientes sustancias: C 02 , CF4, H2CO y HF:a) Escriba las estructuras de Lew is de sus mo léculas.b) Explique sus geometrías por la teoría de Repulsión de Pares de Electrones de Valencia o por la Teoría

de H ibridación.c) Justifique cuáles de estas mo léculas tienen mom ento dipolar distinto de cero.d) Justifique cuáles de estas sustancias presentan enlace de hidrógeno.

Datos. Números atómicos (Z): H = 1 ; C = 6 ; 0 = 8;F = 9Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

C uestión 3A.- Dado el equilibrio C (s) + H20 (g) ±+ CO (g) + H2 (g), justifique si son verdaderas o falsas lassiguientes afirmaciones:

a) La expresión de la constante de equilibrio KP es: KP = p(CO) • p(H2) / { p(C) • p(H20)}b) Al añadir más carbono, el equilibrio se desplaza hacia la derecha.c) En esta reacción, el agua actúa como oxidan te.d) El equilibrio se desplaza hacia la izquierda cuando aumenta la presión total del sistema.


Problema 1 A .- En la reacción de combustión del metanol líquido se produce C02(g) y H20 (1). Sabiendoque el metanol tiene una densidad de 0,79 g-cm 3, calcule:a) La entalpia estándar de combustión del metanol líquido.b) La energía desprendida en la combustión de 1 L de m etanol.c) El volumen de oxígeno necesario para la combustión de 1 L de metanol, medido a 37 C y 5 atm.

Datos. R = 0,082 atm-L-mol^-K \ Masas atómicas: C = 12; O = 16; H = 1.Entalpias estándar de formación en kJ-mol1 : metanol (1) = -2 3 9; C 0 2 (g) = -393 ; H20 (1) = -2 94 .

Puntuación máxima por apartado: a) y c) 0,75 puntos; b) 0,5 puntos.

Problema 2A.- Se disuelven 2,3 g de ácido metanoico en agua hasta un volum en de 25 0 cm3. Calcule:a) El grado de disociación y el pH de la disolución.

b) El volumen de hidróxido de potasio 0,5 M necesario para neutralizar 50 cm3 de la disolución anterior.Datos: Ka = 1,8-10 4; Masas atómicas: C = 12, O = 16, H = 1





OPCIÓN B

C uestión 1 B.- Considere la com bustión de tres sustancias: carbón, hidrógeno molecular y etanol.a) Ajuste las correspondientes reaccione s de com bustión.b) Indique razonadamente cuáles de los reactivos o productos de las mismas tienen entalpia de formación

nula.c) Escriba las expresiones para calcular las entalpias de combustión de cada una de las tres reaccione s a

partir de las entalpias de formación.b) Escriba la expresión de la entalpia de formación del etanol en función únicam ente de las entalpias decombustión de las reacciones del apartado a).


C uestión 2B.- Dadas las constantes de acidez de las especies químicas CH3COOH, HF, H S0 4 y NH4+

a) Ordene las cuatro especies de mayor a me nor acidez.b) Escriba sus correspondientes reacciones de disociación acida en disolución acuosa.c) Identifique sus bases conjugadas y ordénelas de mayor a men or basicidad.d) Escriba la reacción de transferencia protón ica entre la especie química más acida y la base conjugada

más básica.

Datos. Ka (CH3COOH) = 1,8 10~5; Ka (HF) = 7,2 10~4; Ka ( H S04 ) = 1,2 10~2; Ka (NH4+) = 5 ,5 10~10


Cuestión 3B.- Complete las siguientes reacciones, escribiendo las fórmulas semidesarrolladas de todos loscompuestos orgánicos. Nom bre todos los productos obtenidos e indique el tipo de reacción orgánica de que setrata en cada caso.

a) 2-buteno + HBrH 2 S 0 4

b) 1-propanol •calor

H+

c) ácido butanoico + 1-propanol •

d)n(H2N(CH2)5COOH)


Problema 1 B.- Una mezcla de 2 moles de N2 y 6 moles de H2 se calienta hasta 700 °C en un reactor de100 L, estableciéndose el equilibrio N 2 (g) + 3 H2 (g) ±+ 2NH3 (g). En estas condiciones se forman 48,28 g de

amoniaco en el reactor. Calcule:a) La cantidad en gramos de N2 y de H2 en el equilibrio.b) La constante de equilibrio Kc.

c) La presión total en el reactor cuando se ha alcanzado el equilibrio.Datos. M asas atómicas: N = 14, H = 1: R = 0,082 atm-L-mol^K *


Problema 2B.- La electrólisis de una disolución acuosa de BiCl3 en medio neutro origina Bi (s) y C l2 (g).a) Escriba las semireacciones iónicas en el cátodo y en el ánodo y la reacción global del proceso, y calcule

el potencial estándar correspondiente a la reacción global.b) Calcule la masa de bismuto m etálico y el volumen de cloro gaseoso, medido a 25 °C y 1 atm, obtenidos

al cabo de dos horas, cuando se aplica una corriente de 1,5 A.Datos. F = 96485 C-mol-1; R = 0,082 atm -L-m olÎC1; Masas atómicas: Cl = 35 ,5; Bi = 209,0

E° (Bi

3+

/ Bi) = 0,29 V; E° ( C l2 / CL ) = 1,36 VPuntuación máxima por apartado: 1 punto.




S O L U C I O N E S ( O R I E N T A C I O N E S P AR A E L C O R R E C T O R )O P C I Ó N A

Cuestión 1 A ._ Puntuación máxima por apartado: 0,5

Justificación para todos los apartados: debe cumplirse que n= 1, 2, 3, ...; /= 0, 1, 2, ... /7-1; /77/= 0, 1,2 , . . . /.

a) Posib le, es uno de los orbitales 5d.b) No es posible ya que /77/ solo puede valer 0 (/= 0) y además no es un núm ero entero.

c) No es posible ya que /no pu ede adoptar valores negativos.d) Posib le, es uno de los orbitales 3p.

C UeStlÓn 2 A ._ Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.a ) :F :

:Ó::C::Ó: H : 9 . : H :F:C:0 : *

F: H:F:

b ) 0 = C = 0 Geometría lineal. La disposición en la que los dos grupos de electrones alrededor del Ctienen menor repulsión. También se acepta por hibridación: el carbono tiene hibridación sp y susorbitales híbridos sp se orientan formando entre sí un ángulo de 180°.H2CO Geometría trigonal plana. El carbono está rodeado de tres grupos de electrones. La disposición

en la que éstos tienen menor repulsión es la trigonal plana.En esta molécula el carbono tiene hibridación sp 2 y sus orbitales híbridos sp2 se orientan formandoentre sí un ángulo de 120°.CF4 Geometría tetraéd rica. El carbono está rodeado de cuatro grupos de electrones. La disposición enla que tienen m enor repulsión es la tetraédrica.En esta molécula el carbono tiene hibridación sp 3 y sus orbitales híbridos sp3 se orientan formandoentre sí un ángu lo de 109°.

FIF Geometría lineal. La única posible en una molécula diatómica.c) Las moléculas H2CO y HF son polares. La diferencia de electronegatividad de los átomos crea enlaces

polares, cuya resultante no se anula por la geometría de la molécula.Las moléculas C 02 y CF4 tienen momento dipolar cero. La geometría de estas moléculas hace que los

momentos de enlace existentes se anulen entre sí dando una resultante nula.d) La única sustancia que p resenta enlace de hidrógeno es el FIF. El hidrógeno está unido a un átomo m uy

electronegativo, el flúor, y es atraído por el átomo de flúor de otra molécula vecina.

C UeStiÓn 3 A ._ Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Falsa. KP = p(CO)-p(H2)/p(H 20); la presión de C, al ser un sólido, no se incluye en la expresión de KP.b) Falsa. C es un sólido, por lo que aumentar su cantidad no modifica el equilibrio.c) Verdadera. H tiene estado de oxidación +1 en H20 y 0 en H2; se reduce, luego actúa com o oxidante.d) Verdadera. Aumentar la presión total del sistema equivale a disminuir el volumen total de la mezcla y

el equilibrio se desplaza hacia do nde se producen menos moléculas gaseosas (hacia la izquierda).

Problema 1 A.-Puntuación máxima por apartado: a) y c) 0,75 puntos; b) 0,5 puntos

a) CH3OH (1) + 3/2 02 (g) C 02 (g) + 2 H20 (1)H (combustión) = (-393 ) + 2 x (-294) - (-239) = -742 kJ por cada mol de metanol quemado.

b) moles CH3OH = 1000 x 0,79 / (12 + 16 + 4) = 24,7 m olesE desprendida: 24,7 x 742 = 18327 kJ

c) moles 02 = 24,7 x 3/2 = 37,1 moles; PV=nRT ; V = 37,1 x 0,082 x 310 / 5; V = 188,6 L

Problema 2 A ._ Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

a ) H C O O H í ; H+ + HCOO

c ( l - ) c cmasa molecular (HCOOH ) = 12 + 16x2 + 1x2 = 46[HCOO H] = (2,3 / 46) / 0,25 = 0,2 MKa c • =1,8-10"4; -0,03[H+] = c = 0,2x0,03 = 6-10~3; pH = -log 0,006 = 2,2

b) Neutralización 1:1; moles HCO OH = mo les KO H; V = 0,05 L x 0,2 M / 0,5 M = 0,02 L


Soluciones 1/2



OPCIÓN B

C U GSt IÓ n 1 D ." Puntuación m áxima por apartado: 0,5 pu ntos.

a) ( l )C + 02 C 02

(2) H 2 + 1/2 02 H20

(3) CH3CH2OH + 3 02 2 C 02 + 3 H20b) Tienen entalpia de formación e stándar nula los elemen tos en su forma más estable:

Hf(C)= H f(02)= Hf(H2) = 0c) HC(C)= H f(C 0 2 ) ; HC(H2)= H f(H 2 0); H c (C2H5OH) = 2x Hf(C02) + 3x Hf(H20)Hf(C2H5OH)

d) H f(C 2H 5 OH ) = 2x H f ( C 0 2 ) + 3x H f ( H 2 0 ) - H c (C2H5OH) = 2x H c ( C ) + 3x H C ( H 2 ) -

_H C (C2H5OH)

C UG StlÓn 2 D. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.+a) HSO4 > HF > CH3COOH > NH4

b) HSO4 + H20 ±5 S 042 + H3 0 + ó HSO4 ±5 S 04

2 + H+

HF + H20 ±5 F + H3 0 + ó H F ^ F + H+

CH3COOH + H20 ±5 CH3COO + H3 0 + ó CH3COOH ±5 CH3COO + H+

NH 4+ + H20 ±5 NH3 + H 3 0 + ó N H4+ ±5 NH3 + H+

c)NH3>CH3COO > F > S 0 42

d) HSO4 + NH3 ±5 S 042 + N H4

+

C uestión 3B.- Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.a) CH 3-C H =C H -C H 3 + HBr CH 3-C H 2 -C H Br -C H 3 Reacción de adición.

2-Bromobutano

b) CH3-CH2-CH2OH — 2 — • CH3-CH=CH3

calor Reacción de eliminación .Propeno

H +

c) CH3-CH2-CH2-COOH + CH3-CH2-CH2OH — • C H3-C H 2-C H 2C O O C H 2-C H 2 -C H 3

Butanoato de propiloReacción de esterificación o condensación.

d) n (NH2(CH2)5COOH) - [NH(CH2)5CO]„ -Poliamida (nailon o nylon)

Reacción de condensación (polimerización p or condensación).

P TOO 16 m 3 1 D . - Puntuación máxima por apartado: a) y b) 0,75 puntos; c) 0,5 puntos.

a) N2(g) + 3 H 2 ( g ) ^ 2 N H 3 ( g )

Mo les equilibrio 2 - x 6 - 3x 2x

moles NH 3 = 48,28 / 17 = 2,84 m oles x = 1,42 moles,moles N2 = 2 - 1,42 = 0,58 moles ; m (N2) = 0,58 x 28 = 16,24 g de N 2

moles H 2 = 6 - 3 x 1,42 = 1,74 moles ; m (H2) = 1,74 x 2 = 3,48 g de H2

b) Kc = [N H3 ] 2 / ([N2][H2]3) = (2,84/100)2/ {(0,58/100) x (1,74/100)3 } = 26397

c) n (total) = 8 - 2x =5,16 molesP = nRT / V = (5,16 x 0,082 x 973 ) / 100 = 4,12 atm

P TOO lG IT13 2 B . " P untuación máxima por apartado: 1 punto.

a) Cátodo: B i3+ + 3 e~ Bi (s) 0,29 VÁnodo: 2C1" C l2 ( g ) + 2 e ~ -1,36 V

2Bi C l 3 2 Bi (s) + 3 C l2 (g) -1,07 V

o bien 2 Bi3+

+ 6 Cl" 2 Bi (s) + 3 C l2 (g)b) n (e~) = 1,5 x 7200 / 96485 = 0,112 moles de e~n (Cl2) = 0,112 / 2 = 0,056 moles; V (Cl2) = nRT / P = 0,056 x 0,082 x 298 / 1 = 1,37 L de C l2

n (Bi) = 0,112 / 3 = 0,037 mo les; m (Bi) = 0,037 x 209,0 = 7,73 g de Bi

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Soluciones 2/2



UNVERSIDADES PUBLICAS DE LA COMUNIDAD DE MADRID

PRUEBA DE ACC ESO A ESTUDIOS UNIVERSITARIOS (LOGSE)

Curso 2008-2009

MATERIA: QUÍMICA

Septiembre

INSTRUCCIONES GENERALES Y VALORACIÓN

La prueba consta de dos partes. En la primera parte se propone un conjunto de cinco cuestiones de las queel alumno resolverá únicamente tres. La segunda parte consiste en dos opciones de problemas, A y B.Cada una de ellas consta de dos problemas; el alumno podrá optar por una de las opciones y resolver los dosproblemas planteados en ella, sin que pueda elegir un problema de cada opción. Cada cuestión o problemapuntuará sobre un máxim o de dos puntos. No se contestará ninguna pregunta en este impreso.

TIEMPO: una hora y treinta minu tos.

PRIMERA PARTE

Cuestión 1. - Considere los elementos A (Z = 12) y B (Z = 17). Conteste razonadamente:

a) ¿Cuáles son las configuraciones electrónicas de A y de B?b) ¿Cuál es el grupo, el periodo, el nombre y el símbolo de cada uno de los elementos?c) ¿Cuál tendrá mayor su primera energía de ionización?d) ¿Qué tipo de enlace que se puede formar entre A y B? ¿Cuál será la fórmula del compuesto resultante?

¿Será soluble en agua?

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos

Cuestión 2 La reacción de co mbustión completa de un hidrocarburo saturado es:CnH2n+2 + (3n+l)/2 02 —*• n C 02 + (n+1) H 2 0 . Justifique las siguientes afirmaciones:

a) Si todos los hidrocarburos tuviesen igual valor de entalpia de formación, se desprendería mayor cantidadde energía cuanto mayor fuera el valor de n.

b) El valor de la entalpia de reacción no cam bia si la combustión se hace con aire en lugar de oxígeno.c) Cuando la comb ustión no es completa se obtiene CO y la energía que se desprende es m enor.d) El estado de agregación del H20 afecta al valor de la energía desprendida, siendo mayor cuando se

obtiene en estado líquido.

Datos. AH°f (kJ-mol-1): C 02 = -393, CO = -110 , H20(liq) = -2 8 5 , H20(vap)= - 24 1 .


Cuestión 3 - En las siguientes comparaciones entre magnitudes termodinámicas y cinéticas indique qué partede la afirmación es falsa y qué parte es cierta:

a) En una reacción exotérmica tanto la entalpia de reacción com o la energía de activación son n egativas.b) Las constantes de velocidad y de equilibrio son adimensionales.c) Un aum ento de temperatura siempre aum enta los valores de las constantes de velocidad y de equilibrio.d) La presencia de catalizadores aum enta tanto la velocidad de reacción com o la constante de equilibrio.


Cuestión 4 - Atendiendo a los equilibrios en disolución acuosa, razone cuál o cuáles de las siguientesespecies son anfóteras (pueden com portarse como ácido y como base):

a) Am oniaco (o trihidruro de nitrógeno).b) Ion bicarbonato (o ion hidrogenotrioxocarbonato (IV)).c) Ion carbonato (o ion trioxocarbonato (IV)).

d) Ion bisulfuro (o ion hidrogenosulfuro (II)).Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.




Cuestión 5. - Dado el 1-butanol:a) Escriba su estructura semidesarrollada.b) Escriba la estrutura semidesarrollada de un isómero de posición, otro de cadena y otro de función.

Nom bre los compuestos anteriomente d escritos.c) Formule y nombre el producto de reacción del 1-butanol y el ácido etanoico (C2H 40 2) , indicando el tipo

de reacción.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos apartados a) y c); 1 punto apartado b).




SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1 .- U no de los métodos de propulsión de m isiles se basa en la reacción de la hidracina, N2H4(1), yel peróxido de hidrógeno, H 202(1), para dar nitrógeno molecular y agua líquida, siendo la variación deentalpia del proceso -643 kJm ol" 1 .

a) Formule y ajuste la reacción que tiene lugar.b) ¿Cuántos litros de nitrógeno medidos a 20 °C y 50 mm de mercurio se producirán si reaccionan 128 g de

N 2H 4 (1)?c) ¿Qué cantidad de calor se liberará en el proceso?d) Calcule la entalpia de formación de la hidracina, N2H 4 (1).

Datos. R = 0,082 atm-LK"1-mol"1; AHf0(H2O2,1) = -187,8 kJmol"1; AHf

0(H20,1) = -241,8 kJm ol"1

Masas atómicas: H = 1; N = 14.

Puntuación máxima por apartado: 0.5 puntos.

Problema 2 .- En el proceso Haber-Bosch se sintetiza amoniaco haciendo pasar corrientes de nitrógeno ehidrógeno en proporciones 1:3 (estequiométricas) sobre un catalizador. Cuando dicho proceso se realiza a500 °C y 400 atm. se consume el 43 % de los reactivos, siendo el valor de la constante de equilibrioK p=l,5 5 -10 " . Determine, en las condiciones anteriores:

a) El volumen de hidrógeno necesario para la obtención de 1 tonelada de amoniaco puro.b) La fracción molar de amoniaco ob tenido.c) La presión total necesaria para que se consuma el 60 % de los reactivos.

Datos. R = 0,082 atm-LK"1-mol"1; Masas atómicas: N = 14, H = 1.

Puntuación máxima por apartado: a) y c) 0,75 puntos, b) 0,5 puntos.

OPCIÓN B

Problema 1 .- Una disolución com ercial de ácido clorhídrico presenta un pH de 0,3.a) Calcule la masa de hidróxido de sodio necesaria para neutralizar 200 mL de la disolución comercial de

ácido.b)Si 10 mL de la disolución comercial de ácido clorhídrico se diluyen con agua hasta un volum en final de

500 m L, calcule el pH de la disolución diluida resultante.c) A 240 mL de la disolución diluida resultante del apartado anterior se le añaden 160 mL de ácido nítrico

0,005 M . Calcule el pH de la nueva disolución (suponiendo volúmenes aditivos).d) Calcule los gramos de hidróxido de calcio necesarios para neutralizar la disolución final del apartado c).

Datos. M asas atómicas: Na = 2 3; Ca = 40; H = 1; O = 16.


Problema 2 Se quiere oxidar el ion bromuro, del bromuro de sodio, a bromo empleando una disoluciónacuosa de peróxido de hidrógeno 0,2 M en presencia de ácido sulfúrico. Respecto a dicha reacción:

a) Ajuste las semirreacciones iónicas y la reacción molecular global.b) Calcule el potencial estándar para la reacción global.c) Calcule la masa de bromuro de sodio que se oxidaría a bromo empleando 60 mL de peróxido de

hidrógeno.

d) Calcule el volumen de brom o gaseoso, medido a 150 °C y 790 m mH g, desprendido en el proceso anterior.Datos. E° Br2/Br = 1,06 V; E° H202/H20 = 1,77 V; R = 0,082 atm-LK"1-mol"1; masas atómicas: Na = 23 ; Br = 80.





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Curso 2008-2009MATERIA: QUÍMIC A

Junio

IN S TR U C C IO N ES G EN ER A LES Y VALORACIÓN

La prueba con sta de dos partes. En la primera parte

se propone un conjunto de cinco cuestiones de las queel alumno resolverá únicñmente tres La segunda parte consiste en dos opciones de problemas, A y B.Cada una de ellas consta de dos problemas; el alumno podrá optar por una de las opciones y resolver losdos problemas planteados en ella, sin que pueda elegir un problema de cada opción. Cada cuestión oproblema p untuará sobre un máx imo d e dos puntos. No se contestará ninguna p regunta en este imp reso.TIEMPO: una ho ra y treinta minutos

PRIMERA PARTE

Cuestión 1. - La primera y segunda energía de ionización p ara el átomo A, cuya configuración electrónica9 1 —1

es \s 2s , son 5 20 y 7300 kJmol , respectivamen te:a) Indique qué elemento es A, así como el grupo y periodo a los que pertenece.

b) Defina el término energía de ionización. Justifique la gran diferencia existente entre los valores de laprimera y la segunda energía de ionización del átomo A.

c) Ordene las especies A, A+ y A2+ de m enor a mayor tamaño. Justifique la respuesta.d) ¿Qué elemen to presenta la misma configuración electrónica que la especie iónica A+?


Cuestión 2- Para la reacción: a A (g) ±+ B (g) + C (g), el coeficiente estequiométrico a podría tener losvalores 1, 2 ó 3. Indique de manera razonada el valor de a, los signos de las magnitudes termodinámicasAH°, A S0 y AG°, y el intervalo de tem peratura en el que la reacción sería espontánea, para cada uno d e lossiguientes casos particulares:

i) Caso A: La concentración de A en el equilibrio disminuye si aumenta la temperatura o la presión.ii) Caso B: La concentración de A en el equilibrio aum enta si aumenta la temperatura o la presión.


Cu estión 3 . - Justifique si son verdaderas o falsas cada una de las afirmaciones siguientes:a) La presencia de un catalizador afecta a la energía de activación de una reacción química, pero no a la

constante de equilibrio.b) En una reacción con AH < 0, la energía de activación del proceso directo (Ea) es siempre menor que la

del proceso inverso (Ea ').c) Una vez alcanzado el equilibrio en la reacción del apartado anterior, un aumento de temperatura

desplaza el equilibrio hacia los reactivos.

d) Alcanzado el equilibrio, las constantes cinéticas de los procesos directo e inverso son siempre iguales.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Cuestión 4.- Dadas las dos reacciones siguientes sin ajustar:(i) Brlac) + Cr(ac) -* Br2(g) + Cl2(g)(ii) Zn(s) + N03"(ac) + H+(ac) -» Zn2+(ac) + NO(g) + H20

a) Justifique por qué una de ellas no se puede producir.b) Ajuste las semirreacciones de oxidación y de reducción de la reacción que sí se puede producir.c) Ajuste la reacción global de la reacción que sí se puede producir.d) Justifique si es espontánea dicha reacción.

Datos. E° Br2/Br = 1,06 V; E° C12/C1" = 1,36 V; E° Zn2+

/Zn = -0,76 V; E° N037NO = 0,96 VPuntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Examenes Selectividad Madrid ̂ Página 28



Cuestión 5. - Partiendo del propeno se llevan a cabo la siguiente serie de reacciones:propeno + agua en presencia de ácido sulfúrico -» B + C

El producto mayoritario (B) de la reacción anterior con un oxidante fuerte genera el compuesto D y elproducto m inoritario (C) en presencia de ácido me tanoico da lugar al compuesto E.

a) Escriba la primera reacción y nom bre los productos B y C.b) Explique por qué el producto B es el mayoritario.c) Escriba la reacción en la que se forma D y nóm brelo.

d) Escriba la reacción en la que se forma E y nómbrelo.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Examenes Selectividad Madrid ¿ Página 29



SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1.- Para la reacción 2NO (g) + 02 (g) -» 2N02(g)

a) Calcule la entalpia de reacción a 25 °C.b) Calcule hasta qué temperatura la reacción será espontánea, sabiendo que para esta reacciónAS°=-146,4 JK 1.

c) Si reaccionan 2 L de NO, medidos a 293K y 1,2 atm, con exceso de 02 ¿Cuánto calor se desprenderá?

Datos. AH°f (NO, g) = 90,25 kJ-mol"1; AH°f ( N 02 , g) = 33,18 kJ-mol"1; R = 0,082 atm-LK" 1-mol"1

Puntuación máxima por apartado: a) y b) 0,75 puntos; c) 0,5 puntos

Problema 2 El pentacloruro de fósforo se descompone con la temperatura dando tricloruro de fósforo ycloro. Se introducen 2 0,85 g de pentacloruro de fósforo en un recipiente cerrado de 1 L y se calientan a25 0 °C hasta alcanzar el equilibrio. A esa temperatura todas las especies están en estado gaseoso y laconstante de equilibrio Kc vale 0,044.

a) Formule y ajuste la reacción química qu e tiene lugar.b) Obtenga la concentración en mol-L"1 de cada una de las especies de la mezcla gaseosa a esa

temperatura.c) ¿Cuál será la presión en el interior del recipiente?d) Obtenga la presión parcial de Cl2.

Datos. R = 0,082 atm-LK"1-mol"1; Masas atómicas: P = 31,0; Cl = 35,5.


OPCIÓN B

Problema 1.- El ácido butanoico es un ácido débil siendo su Ka = 1,5-10 . Calcule:a) El grado de disociación de una disolución 0,05 M del ácido butanoico.b) El pH de la disolución 0,05 M .c) El volumen de una disolución de hidróxido de sodio 0,025 M necesario para neutralizar 100 mL de

disolución 0,05 M de ácido butanoico.


Problema 2 Una pieza metálica de 4,11 g que contiene cobre se introduce en ácido clorhídricoobteniéndose una disolución que contiene Cu2+ y un residuo sólido insoluble. Sobre la disolución resultante

se realiza una electrólisis pasando una corriente de 5 A. Al cabo de 65 6 s se pesa el cátodo y se observa quese han depositado 1,08 g de cobre.

a) Calcule la masa atómica del cobre.b) ¿Qué volumen de cloro se desprendió durante el proceso electrolítico en el ánodo (medido a 20 °C y 760

mm de Hg)?c) ¿Cuál era el contenido real de Cu (en % peso) en la pieza original, si al cabo de 25 minutos de paso de

corriente se observó que el peso del cátodo no variaba?

Datos. R = 0,082 atm-LK"1-mol"1; F = 96485 C.

Puntuación m áxima por apartado: a) y b) 0,75 puntos; c) 0,5.




UNIVERSIDADES PÚBLICAS DE LA C OMUNIDAD DE MADRIDPRUEBA DE AC C ESO A ESTUDIOS UNIVERSITARIOS LOGSE)

Modelo 2008-2000MATERIA: QUÍMICA

MODELO

INSTRUCCIONES GENERALES Y VALORACIÓNLa prueba consta de dos partes. En la primera pa rte se propone un conjunto de cinco cuestiones de las queel alumno resolverá únicamente tres. La segunda parte consiste en dos opciones de problemas, A y B.Cada una de ellas consta de dos problemas; el alumno podrá optar por una de las opciones y resolver losdos problemas planteados en ella, sin que pueda elegir un problema de cada opción. Cada cuestión oproblema pu ntuará sobre un m áximo de do s puntos. No se contestará ninguna pregun ta en este impreso.1 IHMPO: una hora y treinta m inutos

PRIMERA PARTE

Cuestión. 1.—Justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:a) Los m etales alcalinos no reaccionan con los halógenos.b) Los m etales alcalinos reaccionan vigorosam ente con el agua.c) Los halógenos reaccionan con la mayoría de los metales, formando sales iónicas.d) La o btención industrial de amon iaco a partir de hidrógeno y n itrógeno m oleculares es un proceso

rápido a temperatura ambiente, aunque no se utilicen catalizadores.


Cuestión 2.—El etanol y el dimetil éter son dos isómeros de función, cuyas entalpias de formación sonAH°f (etanol) = - 2 35 kJ-mof1 y AH°f (dimetil éter) = -180 kJ-mof1.

a) Escriba las reacciones de formación y de combustión de ambos com puestos.b) Justifique cuál de las dos entalpias de combustión de estos compuestos es mayor en valor absoluto,

teniendo en cuenta que los procesos de com bustión son exotérmicos.

Puntuación máxim a por apartado: 1,0 punto.

Cuestión 3.— Dada la reacción endotérmica p ara la obtención de hidrógeno CH4 (g) ±+ C (s) + 2 H2 (g)a) Escriba la expresión de la constante de equilibrio Kp.b) Justifique cómo afecta un aumento de presión al valor de Kp.c) Justifique cómo afecta una disminución de volumen a la cantidad de H2 obtenida.d) Justifique cómo afecta un aumento de temperatura a la cantidad de H 2 obtenida.


Cuestión 4.—Dada la siguiente reacción de oxidación-reducción en medio ácido (sin ajustar):Fe2+ + C r2 0 7

2 + H+ -> Fe3+ + Cr3+ + H20a) Indique el número (estado) de oxidación del cromo en los reactivos y en los productos.

b) Ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción.c) Ajuste la reacción iónica global.d) R azone si la reacción es o no espontánea en condiciones estándar a 25 °C.

Datos a 25 °C. E°: C r2 0 72 / Cr3+ = 1,33 V; Fe3+ / Fe2+ = 0,77 V


Cuestión 5.—Complete las siguientes reacciones con el producto orgánico m ayoritario. Nom bre todos loscomp uestos orgánicos presentes, e indique el tipo de cada una de las reacciones.a) CH 3-CH=CH 2 + HBr ->b) CH3-CH2-CH2Br + KOH ^

c) CH3-CH2OH + oxidante fuerte ->d) CH3-COOH +CH3-CH2OH ->





SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1.— Se prepara una disolución de un ácido débil, HA, con una concentración inicial 10~2 M.Cuando se llega al equilibrio el ácido presenta una disociación del 1 %. Calcule:

a) El pH de la disolución.b) La constante de acidez de HA.c) El grado de disociación si se añade agua hasta aumentar 100 veces el volumen de la disolución.d) El pH de la disolución del apartado c).


Problema 2.—Una disolución que contiene un cloruro MC1X de un metal, del que se desconoce su estado deoxidación, se somete a electrólisis durante 69,3 minutos. En este proceso se depositan 1,098 g del metal Msobre el cátodo, y además se desprenden 0,79 L de cloro molecular en el ánodo (medidos a 1 atm y 25 °C).

a) Indique las reacciones que tienen lugar en el ánodo y en el cátodo.b) Calcule la intensidad de corriente aplicada durante el proceso electrolítico.

c) ¿Qué peso molecular tiene la sal MC1X disuelta?

Datos. R = 0,082 atoi-L-K^-mof1 .Masas atómicas: Cl = 35 ,5; M = 50,94; 1 F = 96485 C

Puntuación máxima por apartado: a) 0.5 puntos; b) y c) 0.75 puntos

OPCIÓN B

Problema 1.—Un recipiente de 37,5 L, que se encuentra a 343 K y 6 atm, contiene una m ezcla enequilibrio con el mismo número de moles de NO2 y N2O4, según la reacción 2 NO2 (g) ̂ N2O4 (g).Determine:

a) El número de moles de cada comp onente en el equilibrio.b) El valor de la constante de equilibrio Kp.c) La fracción molar de cada uno de los componentes de la mezcla si la presión se reduce a la mitad.

Dato. R = 0,082 atm-L-K ̂ - m o l1

Puntuación m áxima por apartado: a) 0,5 puntos; b) y c) 0,75 puntos.

Problema 2.— En la reacción de hierro metálico con vapor de agua se produce óxido ferroso-férrico (Fe304)e hidrógeno molecular.

a) Formule y ajuste la reacción quím ica que tiene lugar.b) Calcule el volumen de hidrógeno gaseoso medido a 127 °C y 5 atm. que se obtiene por reacción de 55 8 g

de hierro metálico.c) ¿Cuántos gram os de óxido ferroso-férrico se obtendrán a partir de 3 mo les de hierro?d) ¿Cuántos litros de vapor de agua a 10 atm. y 127 °C se precisa para reaccionar con los 3 moles de

hierro?

Datos. Masas atómicas: Fe = 5 5,8; O = 16. R = 0,082 atm-L-K^mof1


Examenes Selectividad Madrid -¿ Página 32



QUÍMICASOLUCIONES

(ORIENTACIONES PARA EL CORRECTOR)

CllOBtlOll l .— Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Falsa. Los metales alcalinos sí reaccionan con los halógenos, por la tendencia de los primeros a formarcationes y de los segundos a formar aniones, resultando haluros alcalinos iónicos.

b) Verdadera. Se trata de una reacción de tipo redox , donde el metal alcalino se oxida pasando a catión yel hidrógeno del agua se reduce para dar hidrógeno molecular (H2).

c) Verdadera. Lo s m etales tienden a formar cationes, y los halógenos tienden a formar aniones,combinándose ambas especies cargadas de distinto signo en compu estos iónicos.

d) Falsa. Para que la reacción sea rápida hace falta añadir un catalizador (hierro, en el proceso Haber).

ClMStlOll 2 . — Puntuación máxima por apartado: 1,0 punto.

a) 2 C (s) + 3 H2 (g) + V2 02 (g) -> CH3CH2OH (formación del etanol)2 C (s) + 3 H2 (g) + V2 02 (g) -> CH3OCH3 (formación del dimetil éter)CH3CH2OH + 3 0 2 ( g ) ^ 2 C 02 (g) + 3 H20 (g) (combustión del etanol)CH3OCH3 + 3 02 (g) -> 2 C 02 (g) + 3 H20 (g) (combustión del dimetil éter)

b) Los produc tos de la comb ustión son los mismos para am bos com puestos (al ser isómeros). Por lo tanto,la entalpia de combustión en valor absoluto es mayor para el compuesto con menor entalpia deformación (también en valor absoluto), es decir |AH°C (éter)| > |AH°C (etano l)|.(También se puede justificar con las expresiones matemáticas de la entalpia de reacción de lascombustiones, o con un diagrama entálpico de los procesos de formación y combu stión.)

CU6StlOU 3 . — Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Kp = [p (H2)] 2 / p(CH4). (El C, al ser sólido, no se incluye en la expresión de Kp).b) La presión no afecta al valor de Kp, ya que una constante de equilibrio depende sólo de la temperatura.c) Una disminución de volumen reduce la cantidad de H2 obtenida, ya que desplaza el equilibrio hacia

donde hay menor número de moles gaseosos, en este caso hacia los reactivos, disminuyendo la

cantidad de H 2 en los productos.d) Como la reacción es endotérmica, un aumento de temperatura favorece la formación de productos, ypor lo tanto la cantidad de H 2 obtenida es mayor. (También es válido explicar que Kp aumenta en unareacción endotérmica cuando la temperatura aumenta, obteniéndose por tanto más produ ctos).

ClIOStlOll 4 . ~ - Puntuación máxim a por apartado: 0,5 puntos.

a) Cr2072 estado de oxidación +6Cr3+ estado de oxidación +3

b) Semirreacción de oxidación: Fe2+ -• Fe3+ + le~Semirreacción de reducción: C r20y2 + 1 4 H + + 6 e ~ -> 2 Cr3+ + 7 H20

c) 6 Fe

2+

+ C r2 0 7

2

+ 14 H

+

-» 6 Fe

3+

+ 2 Cr

3+

+ 7 H20d) E° = 1,33 - 0,77 > 0, luego sí será espontánea.

C U O S t l O n 5 . — Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) CH3-CH=CH 2 + HBr -> C H3-CHBr-CH 3 reacción de adición,propeno 2-bro mo propano o bromu ro de isopropilo

b) CH3-CH2-CH2Br + KOH ^P CH3-CH2-CH2OH reacción de sustitución.1-bromo propano o brom uro de propilo 1-propanol

c) CH3-CH2OH + oxidante fuerte —> CH3-COOH reacción de oxidación,etanol o alcohol etílico ácido etanóico o acético

d) CH3-COOH + CH3-CH2OH -> CH3-COOCH 2-CH 3 reacción de esterificación.

ácido etanóico etanol etanoato de etiloo acético o alcohol etílico o acetato de etilo

Examenes Selectividad Madrid Soluciones 1/2 P á g ¡ n a 33



Soluciones a los problemas:

OPCIÓN A

+PrOblflfflS 1»~~ Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

H A ±5 A " + H

Concentraciones en equil. Co (l~a) coa coa co = 10~2; a = 1/100

a) [H+] = c0a = 10"2 x 1/100 = 10"4 mol-L-1 ; pH = -log [H+] = 4

b) Ka = [Al[H+]/[HA] = c0a2/(l-a) = 10~2 x 10~4 / 0,99 = 1,01-10 6

c) Ahora las nuevas concentraciones de equilibrio sonHA ±5 A" + H+

co (í-pyíoo CoP/100 CoP/100Ka = c0p 2 / [100x(l -p)] ; 1,01x10 6 = 10 4p 2 / ( l - P ) ; p = 0.0956 (ó 9,56 %)

d) [H+] = CoP/100 = 10~4 x 0,0956 = 9,56-10~6 ; pH = -lo g [H+] = 5,02

PrOOlflDlB 2.—Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos; b) y c) 0,75 puntos.

a) (ánodo) Reacción de oxidación 2C1~ - 2 e~ —> CI2;(cátodo) Reacción de reducción) M x+ + xe" -> M°;

b) n(Cl2) =1 atm x 0,79 L / (0,082 atm-L-IC

1

-mor

1

x298 K ) = 0,0323 moles de C l22 C F - 2 e -»• Cl2; Q = 0,0323x2xF = 6238,6 C = 1x4158 s; I = 1,5 AMx++ x e " ^ M ° ; Q = x x F x 1,098 g/5M = 35 ,5 x 3 + 50,94 = 157,44 g-mof1.

c) Mx++ x e " ^ M ° ; Q = x x F x 1,098 g/50 ,94 g-mol l = 6238,6 C; x =2,99 « 3

OPCIÓN B

Pf OOlflDlB l .— Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos; b) y c) 0,75 puntos.

a) 2 N 0 2 (g) ±5 N 2 0 4 (g)Eq.: n n nTotai = 2n

nxotai = pV / (RT) = 6 x37 ,5 / (0,08 2x343) = 8 mo les; n = nTotai / 2 = 4 moles = n (N02) = n (N204)b) Kp = p(N204) / [ p ( N 02 ) ] 2 ; p¡ = x¡ p; p(N02) = p(N204) = (4/8) x 6 = 3 atm

Kp = 3/32 = 1/3 = 0,333

c) p = 3 atmn2.

Kp = (1/p) x(N204) / [x(N02)]z; x = x (N02 ); x(N204) = 1 - xKp = (1/p) (1 - x)/x2; 1/3 = (1/3) (1 - x)/x2; x2 = 1 - x; x2 + xx = 0,62 x(N02) = 0,62; x(N204) = 0,38

PlOOlflDlB 2 .— Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) 3 Fe + 4 H20 -»• F e3 0 4 + 4 H2

b) v = ^ - ^ = [(4/3) (558/55,8)] x 0,082 x 400 / 5 = 87,5 LPc) n° mo les de Fe3Ü4 = n° moles d e F e / 3 = 3 / 3 = l mol

M(Fe304)= 3 x 55,8 + 4 x 16 = 231,4 ; m (Fe304) = 231,4 gd) n° moles de H20 = (4 / 3) n° moles de Fe = 4 moles

V = ^ - ^ = 4 x 0,082 x 400 / 10 = 13,12 L

Examenes Selectividad Madrid Soluciones 2/2 Página 34




PRUEBAS DE ACC ESO A ESTUDIOS UNIVERSITARIOS (LOGSE)

Curso 2007-2008

MATERIA: QUÍMICA

Septiembre

I N S T R U C C I O N E S G E N E R A L E S Y VALORACIÓN

La prueba consta de dos partes . En la pr imera parte se propone un conjunto de cinco cuest iones de las queel alumno resolverá única mente tres La segunda parte consis te en dos opciones de problemas, A y B.Cada una de el las consta de dos problemas; e l a lumno podrá optar por una de las opciones y resolver losdos problemas planteados en el la , s in que pueda elegir un problema de cada opción. Cada cuest ión oproblema puntuará sobre un máximo de dos puntos. No se contestará ninguna pregunta en este impreso.T I E M P O : una hora y t re inta m inutos

P R I M E R A P A R T E

Cuest ión 1 . - A las siguientes especies: X~, Y y Z+ , les corresponden los números atómicos 17, 18 y 19,respect ivamente.

a) Escriba la configuración electrónica de cada una de ellas.b) Ordene razonadamente, de menor a mayor, las diferentes especies según su tamaño y su energía de

ionización.c) ¿Qu é especies son X~ e Y?d) ¿ Qué t ipo de enlace presenta ZX? D escriba brev eme nte las caracter ís t icas de este enlace.


Cuest ión 2- Dada s las s iguientes molécu las: CH4, NH3 , SH2, BH3.a) Justifique sus geometrías moleculares en función de la hibridación del átomo central.b) Razone qué moléculas serán polares y cuáles apolares .c) ¿De qué tipo serán las fuerzas intermoleculares en el CH4?d) Indique, razonadamente, por qué el NH3 es el compuesto que t iene mayor temperatura de ebul l ic ión.


Cuest ión 3 . - Con siderando el diagrama de energía que se mu estra , para la reacción A -• B + C,conteste razonadamente a las s iguientes preguntas:

a) ¿Cuál puede ser la causa de la diferencia entre la curva 1 yla 2?

b) ¿Para cuál de las dos curvas la reacción transcurre a mayorvelocidad?

c) ¿Q ué les sucederá a las constantes de velocidad dereacción s i se aumenta la temperatura?

d) ¿La reacción es exotérmica o endotérmica?

S-HCU


Coordenada de reacción




Cuestión 4.- En una pila electroquímica, el ánodo está formado por una barra de cobre sumergida en unadisolución acuosa de nitrato de cobre (II), mientras qu e el cátodo consiste en una lámina de plata sum ergidaen una disolución acuosa de nitrato de plata.

a) Formule las semirreacciones del ánodo y del cátodo.b) Formule la reacción global iónica y molecular de la pila.c) Explique de forma justificada por qué se trata de una pila galvánica.

d) Indique razonadamente el signo de AG° para la reacción global.

Datos. E°(Ag+/Ag) = 0,80 V; E°(Cu2+/Cu) = 0,34 V.


Cuestión 5. - Para el siguiente compuesto: CH3 - C = CH - CH3

CH 3

a) Indique su nom bre sistemáticob) Escriba su reacción con yoduro de hidrógeno e indique el nombre del producto m ayoritario.

c) Formule y nombre los isómeros de posición del compuesto del enunciado.Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos, b) y c) 0,75 puntos.




SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1.- Para la reacción de hidrogenación del eteno (CH2=CH 2), determine:

a) La entalpia de reacción a 29 8 K.

b) El cambio de energía Gibbs de reacción a 298 K.c) El cambio de entropía de reacción a 298 K .d) El intervalo de temperaturas para el que dicha reacción no es espontánea.

Datos a 298 KAHVkJ-mol" 1

AGVkJ-mol" 1

CH 2=CH 2

52,368,1

C H 3 - C H 3

-84,7-32,9


Problema 2 Una disolución acuosa de amoniaco de uso doméstico tiene una densidad de 0,962 gcm yuna concentración del 6,5 % en peso. Determine:

a) La concentración molar de amoniaco en dicha disolución.b) El pH de la disolución.c) El pH de la disolución resultante al diluir 10 veces.

Datos. Masas atómicas: N = 14, H = 1; Kb(amoníaco) = 1,8-10 .


OPCIÓN B

Problema 1.- El valor de la constante de equilibrio a 700 K para la reacción 2HI (g) ±+ H2 (g) + I2 (g) es0,0183. Si se introducen 3,0 moles de HI en un recipiente de 5 L que estaba vacío y se deja alcanzar el

equilibrio:a) ¿Cuántos moles de I2 se forman?b) ¿Cuál es la presión total?c) ¿Cuál será la concentración de HI en el equilibrio si a la misma temperatura se aumenta el volumen al

doble?

Datos. R = 0,082 atai-L-K^-mol"1.

Puntuación máxima por apartado: a) 1 punto, b) y c) 0,5 puntos.

Problema 2 El ácido clorhídrico se obtiene industrialmente calentando cloruro de sodio con ácido

sulfúrico concentrado.a) Formule y ajuste la reacción que tiene lugar.b) ¿Cuántos kilogramos de ácido sulfúrico de una concentración del 90 % en peso se necesitará para

producir 100 kg de ácido clorhídrico concentrado al 35 % en peso?c) ¿Cuántos kilogramos de cloruro de sodio se emplean por cada tonelada de sulfato de sodio obtenido

como subproducto?

Datos. Masas atómicas: H = 1, O = 16; Na = 23 ; S = 32; Cl = 35,5.







Curso 2007-2008

MATERIA: QUÍMICA

INSTRUCCIONES GENERALES Y VALORACIÓNLa prueba consta de dos partes. En la primera parte se propone un conjunto de cinco cuestiones de lasque el alumno resolverá únicam ente tres. La segunda parte con siste en dos opciones d e problemas, A y B.Cada una de ellas consta de dos problemas; el alumno podrá optar por una de las opciones y resolver losdos problemas planteados en ella, sin que pueda elegir un problema de cada opción. Cada cuestión oproblema puntuará sobre un máxim o de dos puntos. No se contestará ninguna pregunta en este impreso.TIEMPO: una ho ra y treinta minutos

PRIMERA PARTE

Cuestión 1.- Dados los elementos Na, C, Si y Ne:a) Escriba sus configuraciones electrónicas.b) ¿Cuántos electrones desapareados presenta cada uno en su estado fundamental?c) Ordénelos de menor a mayor primer potencial de ionización. Justifique la respuesta.d) Ordénelos de menor a mayor tam año atómico. Justifique la respuesta.


Cuestión 2 Considere la reacción quím ica siguiente: 2Cl(g) —> Cl2(g)Conteste de forma razonada:

a) ¿Qué signo tiene la variación de entalpia de dicha reacción?b) ¿Qué signo tiene la variación de entropía de esta reacción?

c) ¿La reacción será espontánea a temperaturas altas o bajas?d) ¿Cuánto vale AH de la reacción, si la energía de enlace Cl-Cl es 243 kJmol-1?


Cuestión 3.- Considerando la reacción 2 S02(g) + Ü2(g) ̂ 2 S03(g) razone si las siguientesafirmaciones son verdaderas o falsas.

a) Un aum ento de la presión conduce a una m ayor producción de SO3.b) Una vez alcanzado el equilibrio, dejan de reaccionar las moléculas de SO2 y O2 entre sí.c) El valor de Kp es superior al de Kc, a temperatura am biente.d) La expresión de la constante de equilibrio en función de las presiones parciales es: Kp = p (S02)p(02)/p (SO3)

Dato. R = 0,082 atm-L-K^-mol"1


Cuestión 4.- Se preparan disoluciones acuosas de igual concentración de HCl, NaCl, NH4C1 y NaOH.Conteste de forma razonada:

a) ¿Qué disolución tendrá mayor pH?b) ¿Qué disolución tendrá menor pH?c) ¿Qué disolución es neutra?d) ¿Qué disolución no cam biará su pH al diluirla?

Dato. Ka N H4+ = 10"9





Cuest ión 5 . - Complete las s iguientes reacciones químicas, indique en cada caso de qué t ipo de reacción setrata y nombre todos los react ivos que intervienen y los productos orgánicos resul tantes:

a) CH3-CH2-COOH + CH3OH -»b) C H2 = C H 2 + Br2 ->

c) CH3-CH2-OH + H2SO4 calor >

d) CH3-CH2Br + K O H -»





SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1.- Sea la reacción: CH3-CH=CH2(g) + HBr(g) —> Producto(g)a) Com plete la reacción e indique el nombre de los reactivos y del producto mayo ritario.b) Calcule AH de la reacción.c) Calcule la temperatura a la que la reacción será espontánea.

Datos. ASreacción° = -114,5 J K ^ m o l "1 ; AHf0(CH3-CH=CH2) = 20,4 kJmol"1; AHf°(HBr) = -36,4 kJmol"1;

AHf°(producto mayoritario) = -95,6 kJmol" 1


Problema 2 Las disoluciones acuosas de permanganato de potasio en medio ácido (ácido sulfúrico),oxidan al peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) formándose oxígeno, sulfato de manganeso (II), sulfato

de potasio y agua.a) Formule y ajuste las semirreacciones iónicas de oxidación y reducción y la reacción molecular.b) Calcule los gramos de oxígeno que se liberan al añadir un exceso de permanganato a 200 mL de

peróxido de hidrógeno 0,01 M.c) ¿Qué volumen ocuparía el O2 obtenido en el apartado anterior, medido a 21 °C y 720 mm Hg?

Datos. R = 0,082 atar LK "1-mol"1; masa atómica: O = 16; 1 atm = 760 mm Hg


OPCIÓN B

Problema 1.- El acetileno o etino (C2H2) se obtiene por reacción del carburo de calcio (CaC2) con agua.a) Formule y ajuste la reacción de obtención del acetileno, si se produce además hidróxido de calcio.b) Calcule la masa de acetileno formada a partir de 200 g de un carburo de calcio del 85 % de pureza.c) ¿Qué vo lumen de acetileno g aseoso se produce a 25 °C y 2 atm con los datos del apartado anterior?

Datos. R = 0,082 atar LK "1-mol"1; masas atómicas: Ca = 40, C = 12, H = 1


Problema 2 Se tiene una disolución de ácido nítrico de pH = 2,30.a) Determine el núm ero de moles de ion nitrato en disolución sabiendo que el volumen de la misma es de

25 0 mL.

b) Calcule la masa de hidróxido de sodio necesaria para neutralizar 25 mL de la disolución anterior.c) Determine el pH de la disolución obtenida al añadir 25 mL de hidróxido de sodio 0,001 M a 25 mL de

la primera d isolución de ácido nítrico, suponiendo que los volúmenes son aditivos.

Datos. Masas atómicas: Na = 23; O = 16; H = 1





UNIVERSIDADES PÚBLICAS DE LA C OMUNIDAD DE MADRIDPRUEBA DE ACCESO A ESTUDIOS UNIVERSITARIOS LOGSE)

Modelo 2007-2008

MATERIA: QUÍMICA

INSTRUCCIONES GENERALES Y V ALORACIÓNLa prueba consta de dos partes. En la primera parte se propone un conjunto de cinco cuestiones de lasque el alumno resolverá únicamente tres. La segunda parte consiste en dos opciones de problemas, A y B.Cada una de ellas consta de dos problemas; el alumno podrá optar por una de las opciones y resolver losdos problemas planteados en ella, sin que pueda elegir un problema de cada opción. Cada cuestión oproblema p untuará sobre un m áximo de dos puntos. No se contestará ninguna pregunta en este impreso.TIEMPO: una h ora y treinta m inutos

PRIMERA PARTE

Cuestión 1.- Para cada uno de los elementos con la siguiente configuración electrónica en los niveles deenergía más externos: A=2 s22p4; B=2s2; C= 3s23p2; D = 3s23p 5

a) Identifique el símbolo del elemento, el grupo y el periodo en la Tabla Periódica.b) Indique los estados de oxidación posibles para cada uno de esos elementos.c) Justifique cuál tendrá mayor radio atómico, A o B.d) Justifique cuál tendrá mayor electronegatividad, C o D.


Cuestión 2 .- Dados los siguientes compuestos: H2S, BC13 y N2.

a) Escriba sus estructuras de Lewis.b) Deduzca la geometría de cada molécula por el método RPE CV o a partir de la hibridación.c) Deduzca cuáles de las moléculas son polares y cuáles no polares.d) Indique razonadamente la especie que tendrá un menor punto de fusión.


Cuestión 3 .- Un componente A se descompone según la reacción 2 A ±+ B + C que es exotérmica,espontánea a temperatura ambiente y tiene una energía de activación alta.

a) Indique, en un diagrama entálpico, entalpia de reacción y energía de activación.b) Justifique si la reacción de descomposición es rápida o lenta a temp eratura ambiente.

c) Justifique qué proceso es más rápido, el directo o el inverso.d) Justifique si un aum ento de tempe ratura favorece la descomposición desde el pun to de vista del

equilibrio y de la cinética.


Cuestión 4 .- Sea una disolución acuosa 1 M de un ácido débil monoprótico cuya Ka = 10"5 a 25 °C.Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.

a) Su pH será mayor que 7.b) El grado de disociación será aproximadam ente 0,5 .c) El grado de disociación aumenta si se diluye la disolución.

d) El pH aum enta si se diluye la disolución.





Cuestión 5 .- Escriba un ejemplo representativo para cada una de las siguientes reacciones orgánicas,considerando únicamente comp uestos reactivos con 2 átomos de carbono. Formule y nombre los reactivosimplicados:

a) Reacción de sustitución en derivados halogenados por grupos hidroxilo.b) Reacción de esterificación.c) Reacción de eliminación (Alcoholes con H 2 S 0 4 concentrado)

d) Reacción de oxidación de alcoholes





SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1.- En el espectro del átomo hidrógeno hay una línea situada a 434,05 nm.a) Calcule AE para la transición asociada a esa línea expresándola en kJ.mol"1.b) Si el nivel inferior co rrespond iente a esa transición es n=2 , determine cuál será el nivel superior.

Datos: h= 6,62.1034

J.s ; NA= 6,023.1023

; RH= 2,180.10"18

J ; c=3.108

m.s"1

Puntuación m áxima por apartado: 1,0 pu nto.

Problema 2.- Una disolución 0,1 M de un ácido mon oprótico, HA, tiene un pH de 4,8. Calcule:

a) Las concentraciones en el equilibrio de todas las especies presentes en la disolución (incluir laconcentración de OH ).

b) La constan te de disociación del ácido HA y el grado de disociación del ácido.

Dato. K w = M 0 ~ 1 4


OPCIÓN B

Probkma 1.- La urea, H2N(CO)NH 2, es una sustancia soluble en agua, que sintetizan multitud deorganismos vivos, incluyendo los seres humanos, para eliminar el exceso de nitrógeno. A partir de los datossiguientes, calcule:

a) Ajuste la reacción de formación de la urea, H 2N(CO)NH 2 (s), a partir de amoniaco, NH3 (g), ydióxido de carbono, C 02 (g), sabiendo que en la misma también se produce H20(7). Obtenga laentalpia de formación de la misma.

b) Calcule la entalpia del proceso de disolución de la urea en agua.c) Razone si un aumento de temperatura favorece o no el proceso de disolución de la urea.

Entalpias de formación estándar (en kJ/mol): NH 3 (g ) = -46,11; H2N(CO)NH 2 (s) = -333,19;H2NCONH2(¿#) = -319,2; C 02 (g) = -393,51; H20 (I) = -285 ,83.

Puntuación má xima por apartado: a) 1,0 pun to; b) y c) 0,5 puntos.

Problema 2 .- Dada la reacción en la que el ion permanganato (tetraoxomanganato (VII)) oxida, en medioácido, al dióxido de azufre, obteniéndose ion tetraoxosulfato (VI) e ion manganeso (II),

a) Ajuste la reacción iónica por el método del ion-electrón.b) Calcule el potencial estándar de la pila y justifique sí la reacción será o no espontánea en esas

condiciones.c) Calcule el volumen de una disolución de permang anato 0,015M necesario para oxidar 0,32g de

dióxido de azufre.

Datos: Potenciales estándar de electrodo: Mn04",H+/Mn2+= +1 ,5 IV; S042",H+/S02(g) = +0,17V; Pesos

atómicos: S = 32yO = 16

Puntuación m áxima por apartado: a) y b) 0,75 puntos y c) 0,5 puntos.




S O L U C I O N E S ( O R I E N T A C I O N E S P A R A E L C O R R E C T O R )

CllOBtlOll 1 . - Puntuación máxima por apartado: 1,0 punto.

a) A= O; 2 o periodo, grupo 16 (VIA o anfígenos)B= Be; 2 o periodo, grupo 2 (HA o alcalinotérreos)C= Si; 3er periodo, grupo 14 (IVA o carbonoideos)D= Cl; 3 er periodo, grupo 17 (VIIA o halógenos)

b) A: -2, -1 y 0; B: +2 y 0; C: +2, +4 y 0 ; D: - 1 , +1 , 0, +3, +5 y +7c) El elemento de mayor radio es el B (Be) porque al irse completando la capa (un periodo) se reduce el

radio.d) El elemento más electronegativo es el D (Cl) porque únicamente necesita un electrón para completar

su configuración de capa com pleta (está más a la derecha en la tabla y en el mismo p eriodo ).

Cuestión 2 ." Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) H-S-H :N=N:C1-B-C1:

:C1:b) H2S: 2 átomos unidos al átomo central y dos pares sin compartir (hibridación sp3). Molécula angular,

ángulos algo menores de 109°.BC13: 3 átomos unidos al átomo central y ningún par sin compartir (hibridación sp2). Molécula planatriangular, ángulos de 120°.N 2: 2 átomos unidos (hibridación sp). Molécula lineal.

c) N2 y BC13 son apolares. Enlaces apolares para N2 y y geom etría triangular plana para BC13 en la que seanulan los dipolos de enlace por su geometría; H2S es polar por tener enlaces polares y no ser lineal.

d) N2<BC13<H2SEl N2 y el BC13 presentan fuerzas intermoleculares débiles, tipo London (dipolo instantáneo-dipoloinducido). Estas fuerzas son menores para N2 por ser menor su masa molecular. En el H2S las fuerzasintermoleculares son dipolo permanente, que es más fuerte.

c-ffaa. untuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

B+C

b) La reacción de descomposición será lenta a temperatura ambiente ya que laenergía de activación es alta.

c) La energía de activación del proceso inverso es mayor que la del directo portratarse de una reacción exotérmica, por tanto el proceso inverso es aún más lento.

d) Por Le Chatelier, un aumento de temperatura en un proceso exotérmicodesplaza el equilibrio hacia el reactivo A, se favorece el proceso inverso y ladescomposición se desfavorece. Pero por la ecuación de Arrhenius un aumento de

temperatura aumenta la velocidad de descomposición y favorece la cinética.ClMStlOll 4 ." Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Falsa. Por ser disolución de ácido el pH debe ser ácido, es decir menor que 7.b) Falsa. Por ser débil, con una Ka de 10"5 y su concentración 1 M será muy inferior a 0,5 (aprox 0,01).c) Verda dera. Al ser un ácido débil mo nopró tico Ka = ca2/(l-a) y como Ka es cte a T=cte, si c

disminuye a aumentad) Verda dera. Al diluir la disolución la [H+] disminuye luego disminuye la acidez de la disolución por lo

que el pH aumenta.

CUOStlOIl 5 . - Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) CH3 -CH2C1 (cloruro de etilo) + OH CH3 -CH 20 H (etanol)

b) CH3-COOH(ácido acético)+CH3-CH20H(etanol) CH3-COOCH2-CH3 (acetato de etilo)c) CH3-CH20H (etanol) H2S04 CH2=CH2 (eteno)

d) CH3-CH20H (etanol) KMn04 CH3-CO OH(ácido acético)Soluciones 1/2




Soluciones a los problemas:OPCIÓN A

P r O D l m S l. ~ Puntuación máxima por apartado: 1,0 punto.

a) AE= h cA, AE= 276 kJ.mol"1

b) AE= RH( 1/22 - 1/n2) n=5

PrOOlflDlE 2 . - Puntuación máxima apartado: 1,0 punto.

a) a HA ±5 H+ + A (o también HA + H20 ±5 H 3 0 + + A )(0 ,1-x) x x

x = [H+] = 1(T4'8 = 1,58-KT5 M[H+] = [A ] = 1,58-10~5M

[HA] = 0,1 - 1,58-10 5 M « 0,1 M[OH~]=KW/[H+] = 10~14/1,58-10~5 = 6,33-10~10M

b) Ka = ( l , 58-10"5 ) 2 / 0 ,1=2,5 -10" 9

Grado de ionización = 1,58-10 5/ 0,1 = 1,58-10 4

OPCIÓN BPrO OlflD lE 1 . - Puntuación máxima por apartado: a) 1,0 puntos; b) y c) 0,5 puntos.

a) Reacción ajustada: 2N H3 (g ) + C 02 (g ) -»• H2NCONH 2 (s) + H20(/)Para la reacción de formación, aplicamos la metodología clásica de ver las entalpias de reacción deproductos y reactivos, restándolas entre sí con sus correspondientes coeficientes estequiométricos:AH R = AHf (urea(s)) + AHf (H20 (1)) - 2 AHf (NH3 (g)) - AHf ( C 02 (g)) =

-333,19 - 285,83 - ( 2 x -46,11 -393,51) = -133,29 kJ/molb) El proceso es ahora H2NCONH 2 (s) ̂ H2NCONH 2 (aq)

Y aplicando la misma metodología,AH dis = AHf (urea(a?)) - AHf (urea(5>) = -319,2 - (-333,19) = 13,99 kJ/mol.

c) El proceso de disolución es endotérmico, al tener un cambio de entalpia positivo, por lo tanto lasolubilidad aumentará al aumentar la temperatura.

PrOOlflDlE 2 . " Puntuación máxima por apartado: a) y b) 0,75 puntos y c) 0,5 puntos.

a) Reducción: M n04" + 8 H+ + 5e" -» M n2+ + 4H20 x2Oxidación: S 02 + 2H20 -> S04

2" + 4H+ + 2e" xS2Mn0 4" + 16H+ + + 10H2O -» 2Mn2+ + 8H20 + + 20H+ ;

2Mn0 4" + 5 S 02 + 2H20 -» 2Mn2+ + 5S042"+ 4H+

b) E° = 1,5 IV- 0,17V = 1,34V. Si será espontánea al ser E°>0 y por tanto AG °<0c) n(S02) = 0,32g/64g-mol 1

n(Mn04") = 0,005moles(SO2)-2moles(MnO4 )/5moles(SO2) = 0,002 molesV(Mn04") = 0,002moles/0,015moles-L 1 = 0,1333L = 133,3mL

Soluciones 1/2




UNIVERSIDADES PÚBLICAS DE LA C OMUNIDAD DE MADRID

PRUEBA DE ACCESO A ESTUDIOS UNIVERSITARIOS LOGSE)

Curso 2006-2007 Septiembre

MATERIA: QUÍMICA

INSTRUCCIONES GENERALES Y V ALORACIÓNLa prueba consta de dos partes. En la primera pa rte se propone un conjunto de cinco cuestiones de lasque el alumno resolverá únicamente tres. La segunda parte consiste en dos opciones de problemas, A yB. Cada una de ellas consta de dos problemas; el alumno podrá optar por una de las opciones y resolverlos dos problemas planteados en ella, sin que pueda elegir un problema de cada opción. Cada cuestión oproblema puntuará sobre un máximo de dos puntos. No se contestará ninguna pregunta en este impreso.TIEMPO: una hora y treinta minutos.

PRIMERA PARTE

, L—Dadas las siguientes m oléculas: P H3, H 2S, CH3OH, Bel2



Cuestión 2.— Conteste razonadamente a las siguientes preguntas:a) Ordene, de menor a mayor, el pH de las disoluciones acuosas de igual concentración de los

compuestos KC1, HF y H N 03 .b) Ordene, de menor a mayor, el pH de las disoluciones acuosas de igual concentración de las salesNaC102, HCOONa y NaI04 .

os.- Ka (HF) = 10 3, Ka(HClC

Puntuación m áxima por apartado: 1,0 p unto.

Datos.- Ka (HF) = 10 3, Ka(HC102) = 10 2, Ka(HCOOH) = 10 4, Ka(HI04) = 10

Cuestión 3.—La reacción 2H20 (1) ±+ 2H2 (g) + 02 (g) no es espontánea a 25 °C. Justifique si las siguientesafirmaciones son verdade ras o falsas.

a) La variación de entropía es positiva porque aumenta el número de moles gaseosos.b) Se cumple que Kp/Kc = RT.

c) Si se duplica la presión de H2, a temperatura constante, el valor de Kp aumenta.d) L a reacción es endotérmica a 25 °C.


Cuestión 4.— La reacción 2X + Y —» X2Y tiene ordenes de reacción 2 y 1 respecto a los reactivos X e Y,respectivamente.

a) ¿Cuál es el orden total de la reacción? Escriba la ecuación velocidad del proces o.b) ¿Qué relación existe entre la velocidad de desaparición de X y la de aparición de X2Y?c) ¿En qué unidades se puede expresar la velocidad de esta reacción? ¿Y la constante de velocidad?d) ¿De qué factor depende el valor de la constante de velocidad de esta reacción? Razone la respuesta.


Examenes Selectividad Madrid i Página 46



Cuestión 5.— Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y justifique las respuestasescribiendo la reacción química adecuada:

a) Los esteres son com puestos que se pueden obtener por reacción de alcoholes y ácidos orgánicos.b) El eteno puede producir reacciones de adición.c) Los alcoholes se reducen produciendo ácidos orgánicos.d) La deshidratación del etanol por el ácido sulfúrico produce eteno.





SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1.— El pH de una disolución de un ácido monoprótico HA es 3,4. Si el grado de disociación delácido es 0,02. Calcule:

a) La concentración inicial de ácido.b) Las concentraciones del ácido y de su base conjugada en el equilibrio.

c) El valor de la constan te de acidez, Ka.d) L os gramos de hidróxido de potasio (KO H) necesarios para neutralizar 50 mL de dicho ácido.

Datos. Masas atómicas: K=39,l; 0=16; H=l.


Problema 2.— Se introduce una barra de Mg en una disolución 1 M de MgS0 4 y otra de Cd en unadisolución 1 M de CdCl2 y se cierra el circuito conectando las barras mediante un conductor metálico y lasdisoluciones mediante un puente salino de K N 03 a 25 °C.

a) Indique las reacciones parciales que tienen lugar en cada uno de los electrodos, muestre el cátodo, elánodo y la reacción global, y calcule el potencial de la pila.

b) Responda a las mismas cuestiones del apartado anterior, si en este caso el electrodo de Mg2+/Mg sesustituye por una barra de Ag sumergida en una disolución 1M de iones A g+.

Datos. E° (Mg2+/Mg) = - 2,37 V; E° (Cd2+/Cd) = - 0,40 V; E° (Ag+/Ag) = + 0,80 V

Puntuación má xima por apartado: 1,0 punto

OPCIÓN B

Problema 1.— En un recipiente de 25 L se introducen dos moles de hidrógeno, un mol de nitrógeno y 3,2moles de amoniaco. Cuando se alcanza el equilibrio a 400 °C, el número de moles de amoniaco se hareducido a 1,8. Para la reacción 3H2(g)+N2 (g ) ^ 2NH3(g) calcule:

a) El número de moles de H2 y de N2 en el equilibrio.

b) L os valores de las constantes de equilibrio Kcy Kp a 400 °C.Datos. R = 0,082 atm-L-mol^K \


Problema 2.— Se hacen reaccionar 12,2 L de cloruro de hidrógeno, m edidos a 25 °C y 1 atm, con unexceso de 1-buteno para dar lugar a un produ cto P.

a) Indique la reacción que se prod uce, nombre y formule el prod ucto P mayoritario.b) Determine la energía Gibbs estándar de reacción y justifique que la reacción es espon tánea.c) Calcule el valor de la entalpia estándar de reacción.d) Determine la cantidad de calor que se desprende al reaccionar los 12,2 L de HC1.

Datos. R = 0,082 atm-L-mol^K *.

1-buteno

HC1

Producto P

AHMkJ-mor1)

-0 , 54

-92,3

-165,7

AGVkJ-mor1)

70,4

-95 ,2

-55 ,1





UNIVERSIDADES PÚBLICAS DE LA C OMUNIDAD DE MADRIDPRUEBA DE ACCESO A ESTUDIOS UNIVERSITARIOS LOGSE)

Curso 2006-2007 Junio

MATERIA: QUÍMICA

INSTRUCCIONES GENERALES Y V ALORACIÓNLa prueba consta de dos partes. En la primera pa rte se propone un conjunto de cinco cuestiones de lasque el alumno resolverá únicamente tres. La segunda parte consiste en dos opciones de problemas, A yB. Cada una de ellas consta de dos problemas; el alumno podrá optar por una de las opciones y resolverlos dos problemas planteados en ella, sin que pueda elegir un problema de cada opción. Cada cuestión oproblema puntuará sobre un máximo de dos puntos. No se contestará ninguna pregunta en este impreso.TIEMPO: una hora y treinta minutos.

PRIMERA PARTE

, L—Dadas las siguientes m oléculas: P H3, H 2S, CH3OH, Bel2



Cuestión 2.— Conteste razonadamente a las siguientes preguntas:a) Ordene, de menor a mayor, el pH de las disoluciones acuosas de igual concentración de los

compuestos KC1, HF y H N 03 .b) Ordene, de menor a mayor, el pH de las disoluciones acuosas de igual concentración de las salesNaC102, HCOONa y NaI04 .

os.- Ka (HF) = 10 3, Ka(HClC

Puntuación m áxima por apartado: 1,0 p unto.

Datos.- Ka (HF) = 10 3, Ka(HC102) = 10 2, Ka(HCOOH) = 10 4, Ka(HI04) = 10

Cuestión 3.—La reacción 2H20 (1) ±+ 2H2 (g) + 02 (g) no es espontánea a 25 °C. Justifique si las siguientesafirmaciones son verdade ras o falsas.

a) La variación de entropía es positiva porque aumenta el número de moles gaseosos.b) Se cumple que Kp/Kc = RT.

c) Si se duplica la presión de H2, a temperatura constante, el valor de Kp aumenta.d) L a reacción es endotérmica a 25 °C.


Cuestión 4.— La reacción 2X + Y —» X2Y tiene ordenes de reacción 2 y 1 respecto a los reactivos X e Y,respectivamente.

a) ¿Cuál es el orden total de la reacción? Escriba la ecuación velocidad del proces o.b) ¿Qué relación existe entre la velocidad de desaparición de X y la de aparición de X2Y?c) ¿En qué unidades se puede expresar la velocidad de esta reacción? ¿Y la constante de velocidad?d) ¿De qué factor depende el valor de la constante de velocidad de esta reacción? Razone la respuesta.


Examenes Selectividad Madrid i Página 49



Cuestión 5.— Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y justifique las respuestasescribiendo la reacción química adecuada:

a) Los esteres son com puestos que se pueden obtener por reacción de alcoholes y ácidos orgánicos.b) El eteno puede producir reacciones de adición.c) Los alcoholes se reducen produciendo ácidos orgánicos.d) La deshidratación del etanol por el ácido sulfúrico produce eteno.





SEGUNDA PARTE

OPCIÓN A

Problema 1.— El pH de una disolución de un ácido monoprótico HA es 3,4. Si el grado de disociación delácido es 0,02. Calcule:

a) La concentración inicial de ácido.b) Las concentraciones del ácido y de su base conjugada en el equilibrio.

c) El valor de la constan te de acidez, Ka.d) L os gramos de hidróxido de potasio (KO H) necesarios para neutralizar 50 mL de dicho ácido.

Datos. Masas atómicas: K=39,l; 0=16; H=l.


Problema 2.— Se introduce una barra de Mg en una disolución 1 M de MgS0 4 y otra de Cd en unadisolución 1 M de CdCl2 y se cierra el circuito conectando las barras mediante un conductor metálico y lasdisoluciones mediante un puente salino de K N 03 a 25 °C.

a) Indique las reacciones parciales que tienen lugar en cada uno de los electrodos, muestre el cátodo, elánodo y la reacción global, y calcule el potencial de la pila.

b) Responda a las mismas cuestiones del apartado anterior, si en este caso el electrodo de Mg2+/Mg sesustituye por una barra de Ag sumergida en una disolución 1M de iones A g+.

Datos. E° (Mg2+/Mg) = - 2,37 V; E° (Cd2+/Cd) = - 0,40 V; E° (Ag+/Ag) = + 0,80 V

Puntuación má xima por apartado: 1,0 punto

OPCIÓN B

Problema 1.— En un recipiente de 25 L se introducen dos moles de hidrógeno, un mol de nitrógeno y 3,2moles de amoniaco. Cuando se alcanza el equilibrio a 400 °C, el número de moles de amoniaco se hareducido a 1,8. Para la reacción 3H (g)+N (g ) ^ 2NH (g) calcule:

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