Examen de Química PAU Aragón 2021 · Extraordinaria

1. (2 puntos) Se toman $100\text{ mL}$ de una disolución de $\text{HNO}_3$ de $\text{pH} = 0{,}5$ y se le añade $1\text{ g}$ de $\text{NaOH}$.

Masas atómicas: $\text{Na} = 23$; $\text{O} = 16$; $\text{H} = 1$.

Nota: Considerar que el volumen no varía al añadir el $\text{NaOH}$.

a)

¿Qué pH tendrá la disolución resultante de esta mezcla? [1,5 puntos]

b)

¿Qué cantidad exacta de $\text{NaOH}$ habría que haber añadido para que el pH de la disolución fuera neutro? [0,5 puntos]

2. (2 puntos) Indique razonadamente en qué condiciones de temperatura (altas, bajas o a cualquier temperatura) serán espontáneas las siguientes reacciones, o si hay alguna que no será espontánea a ninguna temperatura:

a)

$\text{C (s)} + 2\text{ H}_2\text{ (g)} \rightarrow \text{CH}_4\text{ (g)} \quad (\Delta H = -74{,}8\text{ kJ})$ [0,5 puntos]

b)

$3\text{ O}_2\text{ (g)} \rightarrow 2\text{ O}_3\text{ (g)} \quad (\Delta H = +285{,}5\text{ kJ})$ [0,5 puntos]

c)

$\text{CH}_3\text{OH (g)} + 3/2\text{ O}_2\text{ (g)} \rightarrow \text{CO}_2\text{ (g)} + 2\text{ H}_2\text{O (g)} \quad (\Delta H = -764{,}4\text{ kJ})$ [0,5 puntos]

d)

$2\text{ Ag}_2\text{O (s)} \rightarrow 4\text{ Ag (s)} + \text{O}_2\text{ (g)} \quad (\Delta H = +71{,}2\text{ kJ})$ [0,5 puntos]

3. (2 puntos) El $\text{KMnO}_4$ reacciona con hipoclorito de potasio, $\text{KClO}$, en medio de ácido sulfúrico, para dar $\text{KClO}_3$, $\text{MnSO}_4$, $\text{K}_2\text{SO}_4$ y agua.

a)

Ajuste la ecuación iónica por el método del ión-electrón y escriba la ecuación molecular completa. Indique el agente oxidante y el reductor. [1 punto]

b)

¿Qué volumen de una disolución $0{,}1\text{ M}$ de permanganato de potasio reaccionará completamente con $200\text{ mL}$ de otra disolución que contiene $8{,}5\text{ g}$ de hipoclorito de potasio por litro? [1 punto]

Masas atómicas: $\text{Cl} = 35{,}5$; $\text{K} = 39$; $\text{O} = 16$.

4. (2 puntos) Observe las siguientes distribuciones de electrones de átomos neutros y conteste razonadamente a las preguntas:

i)

↑↓

↑

↑↓

↑↓

↓

1s

2s

2p

ii)

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑

1s

2s

2p

3s

3p

iii)

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑

↑

↑

1s

2s

2p

3s

3p

iv)

↑↓

↑↓

↑↑

1s

2s

2p

v)

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

1s

2s

2p

a)

¿Cuáles de estos diagramas muestran una distribución electrónica posible y cuáles no? (1 punto)

b)

De entre todos los diagramas hay uno que representa un estado excitado. ¿Cuál es? Escriba la configuración electrónica de su estado fundamental e indique de qué elemento se trata, así como el periodo y el grupo al que pertenece. (0,5 puntos)

c)

¿Cuál de todas las distribuciones electrónicas representa a un gas noble? Escriba los números cuánticos de todos los electrones de la última capa de este elemento. (0,5 puntos)

(2 puntos) La solubilidad del cromato de plata ($\text{Ag}_2\text{CrO}_4$) es de $4{,}35\times 10^{-3}\text{ g}$ por cada $100\text{ mL}$.

Masas atómicas:

$\text{Cr} = 52$; $\text{Ag} = 108$; $\text{O} = 16$.

a)

Escriba el equilibrio de solubilidad del cromato de plata y calcule el valor del producto de solubilidad. [1 punto]

b)

¿Precipitará el cromato de plata cuando se mezclen $200\text{ mL}$ de una disolución $0{,}9\text{ M}$ de cromato de sodio y $300\text{ mL}$ de una disolución $0{,}4\text{ M}$ de nitrato de plata? [1 punto]

Sí

No

6. (2 puntos) El pentacloruro de antimonio es un líquido viscoso de densidad $2{,}3\text{ g/mL}$, el cual al elevar la temperatura se descompone de acuerdo con el siguiente equilibrio:

$$\text{SbCl}_5\text{ (g)} \rightleftharpoons \text{SbCl}_3\text{ (g)} + \text{Cl}_2\text{ (g)}$$

En un recipiente de $5\text{ L}$ se introducen $350\text{ mL}$ de pentacloruro de antimonio y se calienta a $200\text{ }^\circ\text{C}$, observándose que, al alcanzar el equilibrio, la presión del sistema es de $25\text{ atm}$. Calcule:

a)

Los moles de cada especie en el equilibrio. (0,9 puntos)

b)

El valor de $K_c$. (0,6 puntos)

c)

¿Cómo evolucionará el equilibrio si la presión total del sistema se reduce a la mitad? Justifique la respuesta. (0,5 puntos)

Masas atómicas: $\text{Sb} = 122$; $\text{Cl} = 35{,}5$. $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$.

7. (2 puntos) Dadas las siguientes sustancias: $\text{CaCl}_2$, $\text{CCl}_4$, $\text{Na}$ y $\text{SF}_6$.

a)

¿Qué tipo de enlace (iónico, covalente o metálico) está presente en estas sustancias? Justifique la respuesta. (0,6 puntos)

b)

Para las moléculas anteriores que presenten enlaces covalentes, explique sus estructuras de Lewis y razone su geometría según la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV). ¿Qué puede decir sobre la polaridad de estas moléculas? (1,4 puntos)

8. (2 puntos) Conteste razonadamente:

a)

¿Qué ocurrirá si se añade una disolución de sulfato de cobre(II) a un recipiente de Zn? ¿Y si el recipiente es de Ag? (1 punto)

b)

¿En qué sentido, hacia la derecha o hacia la izquierda, se producirán espontáneamente las siguientes reacciones?

a.

$\mathrm{Pb^{2+} + 2\ Fe^{2+} \;-\!--\!--\; Pb + 2\ Fe^{3+}}$ (0,5 puntos)

b.

$\mathrm{Cd + Cu^{2+} \;-\!--\!--\; Cu + Cd^{2+}}$ (0,5 puntos)

Datos: $\varepsilon^\circ(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}) = +0{,}34\ \mathrm{V}$; $\varepsilon^\circ(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}) = -0{,}76\ \mathrm{V}$; $\varepsilon^\circ(\mathrm{Ag^+/Ag}) = +0{,}80\ \mathrm{V}$; $\varepsilon^\circ(\mathrm{Fe^{3+}/Fe^{2+}}) = +0{,}77\ \mathrm{V}$; $\varepsilon^\circ(\mathrm{Pb^{2+}/Pb}) = -0{,}13\ \mathrm{V}$; $\varepsilon^\circ(\mathrm{Cd^{2+}/Cd}) = -0{,}40\ \mathrm{V}$.

9. (2 puntos) La combustión de butano gaseoso a $25\text{ }^\circ\text{C}$ conduce a la obtención de dióxido de carbono (gas) y agua líquida, y la entalpía molar estándar de esta reacción es $-2875{,}8\text{ kJ/mol}$.

a)

Escriba y ajuste la ecuación de combustión de butano. (0,5 puntos)

b)

Con los datos proporcionados, calcule la entalpía molar de formación del butano. (0,5 puntos)

c)

¿Cuánto calor se pondrá en juego si se hacen reaccionar $232\text{ g}$ de butano con $896\text{ g}$ de oxígeno? (1 punto)

Datos: $\Delta H_f^\circ\text{ (kJ/mol): } \text{CO}_2\text{ (g)} = -393{,}5$; $\text{H}_2\text{O (l)} = -285{,}8$. Masas atómicas: $\text{C} = 12$; $\text{H} = 1$; $\text{O} = 16$.

10. (2 puntos)

a)

Escriba la base conjugada de los siguientes ácidos de Brønsted: $\text{NH}_4^+$, $\text{H}_2\text{O}$, $\text{HCO}_3^-$, $\text{CH}_3\text{COOH}$. ¿Alguna de estas especies se puede comportar también como una base? Justifique las respuestas. [1 punto]

b)

El $\text{HCN}$ tiene una $K_a = 6{,}1\times 10^{-10}$ y el ácido acético ($\text{CH}_3\text{COOH}$) tiene una $K_a = 1{,}8\times 10^{-5}$, ¿cuál de los dos ácidos es más débil? ¿cuál de ellos tendrá una base conjugada más fuerte? Justifique las respuestas. [1 punto]