Examen de Química PAU Aragón 2021 · Ordinaria

1. (2 puntos)

a)

Se preparan en el laboratorio disoluciones acuosas de las sales: $\text{NH}_4\text{NO}_3$ y $\text{NaCN}$. Escriba la ecuación química de la disociación de cada sal en agua y explique, justificadamente, si las disoluciones tendrán un carácter ácido, básico o neutro. (1 punto)

b)

Se tiene $1\text{ L}$ de una disolución de $\text{HCl}$ de $\text{pH} = 2$, ¿qué volumen de disolución habría que tener para que su $\text{pH}$ aumente en una unidad? (1 punto)

2. (2 puntos) El producto de solubilidad del fluoruro de calcio es $K_{ps} = 3,4\cdot 10^{-11}$.

a)

Escriba el equilibrio de solubilidad del fluoruro de calcio y calcule la concentración, en $\text{mol / L}$, de los iones calcio y fluoruro en una disolución saturada. (1 punto)

b)

¿Qué volumen de agua se necesitaría para conseguir una disolución saturada al disolver $1\text{ g}$ de fluoruro de calcio? (0,5 puntos)

c)

Determine la solubilidad del fluoruro de calcio en una disolución $0,5\text{ M}$ de fluoruro de potasio. Considere que el fluoruro de potasio está totalmente disociado. (0,5 puntos)

Datos: Masas atómicas: $\text{Ca} = 40$; $\text{F} = 19$.

3. (2 puntos) Un elemento tiene la siguiente configuración electrónica en su estado fundamental:

$\text{X}: 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^2\ 3d^{10}\ 4p^5$

a)

Identifique de qué elemento se trata, indicando además el grupo y el periodo al que pertenece. (0,5 puntos)

b)

Indique razonadamente el tipo de ión, anión o catión, que formará con mayor facilidad este elemento y la configuración electrónica del ión formado. (0,5 puntos)

c)

¿Alguna de estas configuraciones electrónicas representa un estado excitado del elemento X? Razone la respuesta. (0,5 puntos)

i) $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^1\ 3d^{11}\ 4p^5$

ii) $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^2\ 3d^9\ 4p^5\ 5s^1$

d)

Justifique si los siguientes números cuánticos $(n, l, m_l, m_s)$ pueden corresponder a algún electrón alojado en el orbital $4p$ de este elemento: (0,5 puntos)

Combinación · ¿Puede corresponder?

4. (2 puntos) Considere la siguiente reacción de descomposición del $\text{NOCl}$:

$$2\,\text{NOCl (g)} \rightleftarrows 2\,\text{NO (g)} + \text{Cl}_2\text{ (g)} \quad \Delta H = +76\text{ kJ}$$

¿Qué efecto tendrán sobre el equilibrio las siguientes acciones? Justifique las respuestas:

a)

Añadir más $\text{Cl}_2$ al recipiente de la reacción. (0,5 puntos)

b)

Un aumento de la temperatura. (0,5 puntos)

c)

Un aumento de la presión total. (0,5 puntos)

d)

Añadir un catalizador. (0,5 puntos)

5. (2 puntos) Teniendo en cuenta los siguientes potenciales de reducción estándar:

$\varepsilon^\circ(\text{Br}_2/\text{Br}^-) = +1{,}07\text{ V} \quad \varepsilon^\circ(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}) = +0{,}34\text{ V} \quad \varepsilon^\circ(\text{H}^+/\text{H}_2) = 0{,}0\text{ V} \quad \varepsilon^\circ(\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}) = -0{,}44\text{ V}$

Conteste a las siguientes preguntas razonando la respuesta:

a)

¿Qué semisistema es el más oxidante y cuál es el más reductor? (1 punto)

b)

¿Se podría disolver $\text{Cu}$ con ácido clorhídrico? (0,5 puntos)

V

c)

¿Qué ocurriría al introducir unas virutas de hierro en una disolución de sulfato de cobre(II)? (0,5 puntos)

V

6. (2 puntos) Considerando las siguientes moléculas: $\text{CO}_2$ y $\text{NCl}_3$.

a)

Represente sus estructuras de Lewis. (0,5 puntos)

b)

Prediga su geometría según la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV) e indique el valor previsible del ángulo de enlace. (1 punto)

c)

Razonar si cada una de esas moléculas será polar o apolar. (0,5 puntos)

7. (2 puntos) En la combustión de 2,5 g de benceno ($\text{C}_6\text{H}_6$) líquido se obtienen dióxido de carbono gas y agua líquida. El calor que se libera en este proceso, llevado a cabo a presión constante de 1 atm y 298 K, es de 104,8 kJ.

a)

Escriba y ajuste la ecuación de combustión de benceno y calcule la entalpía molar estándar de combustión del mismo. (1 punto)

b)

Usando los datos proporcionados, calcule la entalpía de formación del hidrocarburo en esas condiciones de presión y temperatura. (0,5 puntos)

c)

¿Qué signo tendrá la variación de entropía de la combustión de benceno? (0,5 puntos)

Datos

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: $\text{C} = 12,\; \text{H} = 1$.

8. (2 puntos) Se introducen 2 mol de dióxido de azufre y 2 mol de oxígeno molecular en un recipiente de 8 L y la mezcla se calienta a $730\;^\circ\text{C}$, produciéndose trióxido de azufre.

$$2\,\text{SO}_2\text{ (g)} + \text{O}_2\text{ (g)} \rightleftarrows 2\,\text{SO}_3\text{ (g)}$$

Si cuando se alcanza el equilibrio quedan 0,25 mol de dióxido de azufre, calcule:

a)

Los gramos de trióxido de azufre en el equilibrio. (0,75 puntos)

b)

Las constantes $K_c$ y $K_p$ para este equilibrio. (1,25 puntos)

Datos

Datos: $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$. Masas atómicas: $\text{S} = 32;\; \text{O} = 16$.

9. (2 puntos) Considere la siguiente reacción:

$$\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{FeSO}_4 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{K}_2\text{SO}_4 + \text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{H}_2\text{O}$$

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)

Si partimos de una muestra de 20 g de sulfato de hierro(II) con una pureza del 85%, ¿cuántos gramos de sulfato de hierro(III) se obtendrán si el rendimiento de la reacción ha sido del 70%? (1 punto)

Datos

Datos: Masas atómicas: $\text{Fe} = 56;\; \text{S} = 32;\; \text{O} = 16$.

10. (2 puntos) Se toman $50\text{ mL}$ de una disolución $0{,}6\text{ M}$ de $\mathrm{HCl}$ y se diluyen hasta $75\text{ mL}$. La disolución resultante necesitó de $40\text{ mL}$ de una disolución de $\mathrm{NaOH}$ para su neutralización.

a)

Calcule la concentración final de la disolución de $\mathrm{HCl}$. (0,5 puntos)

b)

Calcule la concentración de la disolución de $\mathrm{NaOH}$. (0,5 puntos)

c)

Calcule el $\text{pH}$ de la disolución obtenida al mezclar $25\text{ mL}$ de la disolución de $\mathrm{HCl}$ y $20\text{ mL}$ de la de $\mathrm{NaOH}$. (1 punto)