Examen de Química PAU Aragón 2022 · Ordinaria

1. (2 puntos)

a)

Dibuje el ciclo de Born-Haber para la formación del NaF(s). [1,5 puntos]

b)

Calcule la energía de red ($\Delta H_{\text{red}}$) del NaF(s). [0,5 puntos]

Datos:

Entalpía estándar de formación del NaF(s): $\Delta H_f^\circ = -573{,}6\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$

Afinidad electrónica del F(g): $\text{AE} = -328\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$

1ª Energía de ionización del Na(g): $\text{EI} = 495{,}8\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$

Entalpía de sublimación del Na(s): $\Delta H_{\text{sub}} = 107{,}3\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$

Entalpía de disociación del $\text{F}_2\text{(g)}$: $\Delta H_{\text{disoc}} = 159\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$

2. (2 puntos) Considere las siguientes moléculas: $\text{H}_2\text{S}$ y $\text{PH}_3$

a)

Represente y justifique sus estructuras de Lewis, indicando, en su caso, los pares de electrones no compartidos. [0,5 puntos]

b)

Prediga sus geometrías moleculares según la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV). Razone si sus geometrías electrónicas coinciden con las moleculares. [1 punto]

c)

Justifique si alguna de las dos moléculas tiene un momento dipolar no nulo. [0,5 puntos]

3. (2 puntos) Calcule el pOH de las siguientes disoluciones:

a)

Una disolución de HCN $0{,}3\text{ M}$ cuyo $\text{pK}_a = 9{,}2$. [1,1 puntos]

b)

Una disolución de $\text{NH}_3$ $0{,}2\text{ M}$ cuyo $\text{pK}_b = 4{,}7$. [0,9 puntos]

4. (2 puntos) Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

Dato:

$K_a(\text{NH}_4^+) = 5{,}6\cdot 10^{-10}$

a)

El pH de una disolución de un ácido fuerte siempre es menor que el pH de una disolución de un ácido débil. [0,5 puntos]

b)

Al disolver en agua la sal $\text{NH}_4\text{Br}$ se obtendrá una disolución con $\text{pH} < 7$. [0,5 puntos]

c)

Un ácido débil nunca puede tener un grado de disociación igual a 1. [0,5 puntos]

d)

La constante de basicidad ($K_b$) del $\text{NH}_3$ coincide con la constante de acidez ($K_a$) de su ácido conjugado $\text{NH}_4^+$. [0,5 puntos]

5. (2 puntos) El permanganato de potasio puede reaccionar con nitrito de potasio en presencia de ácido clorhídrico, conduciendo a óxido de manganeso (IV), nitrato de potasio, cloruro de potasio y agua.

a)

Escriba y ajuste la ecuación iónica por el método del ión-electrón y escriba la ecuación molecular completa. Indique el agente oxidante y el reductor. (1,25 puntos)

b)

Partiendo de $200\text{ mL}$ de una disolución $0{,}25\text{ M}$ de permanganato de potasio, ¿cuántos gramos de nitrito de potasio habría que añadir según la estequiometría de la reacción? (0,75 puntos)

Masas atómicas: $\text{K} = 39$; $\text{N} = 14$; $\text{O} = 16$.

6. (2 puntos) Considere los siguientes potenciales de reducción estándar de la familia de los halógenos:

$\varepsilon^\circ(\mathrm{Cl_2/Cl^-}) = +1{,}36\text{ V} \qquad \varepsilon^\circ(\mathrm{Br_2/Br^-}) = +1{,}07\text{ V} \qquad \varepsilon^\circ(\mathrm{I_2/I^-}) = +0{,}53\text{ V}$

Conteste a las siguientes preguntas razonando la respuesta:

a)

¿Qué especie ejercería de agente más oxidante? Escriba su semirreacción ajustada. [0,5 puntos]

b)

¿Qué especie se oxidaría más fácilmente? Escriba su semirreacción ajustada. [0,5 puntos]

c)

¿Se produciría reacción al borbotear $\mathrm{Cl_2}$ en una disolución con $\mathrm{Br^-}$? [0,5 puntos]

d)

¿Se produciría reacción al añadir unos cristales de $\mathrm{I_2}$ a una disolución con $\mathrm{Cl^-}$? [0,5 puntos]

7. (2 puntos) En un recipiente de $5\text{ L}$ se introducen $3\text{ moles}$ de $\text{A}$ y $2\text{ moles}$ de $\text{B}$, y se calienta todo a $200\,^\circ\text{C}$. La reacción que se produce es la siguiente:

$$2\text{A (g)} + \text{B (g)} \rightleftarrows 2\text{C (g)} \quad \Delta H > 0$$

a)

Si se sabe que ha reaccionado un $75\%$ del reactivo $\text{A}$, calcule la $K_c$ de la reacción. (1 punto)

b)

Proponga dos formas distintas de aumentar el rendimiento de esta reacción sin tener que añadir más cantidad de reactivos. (1 punto)

8. (2 puntos) El $\mathrm{CO_2}$ y el $\mathrm{H_2}$ reaccionan a altas temperaturas según el siguiente equilibrio:

$$\mathrm{CO_2\,(g) + H_2\,(g) \rightleftarrows CO\,(g) + H_2O\,(g)}$$

En un reactor de $25\text{ L}$ se introducen $3\text{ moles}$ de $\mathrm{CO_2}$, $3\text{ moles}$ de $\mathrm{H_2}$, $5\text{ moles}$ de $\mathrm{CO}$ y $2\text{ moles}$ de agua, todo se calienta hasta $1000\text{ K}$. La $K_c$ a esa temperatura tiene un valor de $1{,}3$.

a)

Justifique por qué esa mezcla no está en equilibrio y razone cómo evolucionará la reacción para alcanzarlo. (1 punto)

b)

Calcule las presiones parciales de cada compuesto en el equilibrio sabiendo que la suma de moles de $\mathrm{CO}$ y $\mathrm{H_2O}$ en el mismo es de $7{,}24$. (1 punto)

Datos: $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$.

9. (2 puntos) El etileno o eteno reacciona con $\text{F}_2$ para dar tetrafluoruro de carbono $(\text{CF}_4)$ y fluoruro de hidrógeno, siendo todos ellos gases.

Datos: $\Delta H_f^\circ\text{ (kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\text{)}$: etileno $(\text{g}) = 52{,}3$; $\text{CF}_4\text{ (g)} = -680{,}0$; $\text{HF (g)} = -268{,}5$.

Masas atómicas: $\text{H} = 1$; $\text{C} = 12$; $\text{F} = 19$.

a)

Escriba y ajuste la ecuación de la reacción de etileno con $\text{F}_2$ y calcule la entalpía molar estándar de dicho proceso. (1 punto)

b)

Si queremos que se liberen $746\text{ kJ}$ en esta reacción, ¿se podrá conseguir partiendo de $7\text{ g}$ de etileno? ¿cuántos gramos de $\text{F}_2$ tendremos que añadir para que se liberen esos $746\text{ kJ}$? (1 punto)

A

Sí

B

No

10. (2 puntos)

a)

Considere las siguientes reacciones y conteste razonadamente a las cuestiones:

$2\text{ H}_2\text{S (g)} + \text{SO}_2\text{ (g)} \rightarrow 3\text{ S (s)} + 2\text{ H}_2\text{O (l)}$

$\Delta H^\circ = -233{,}5\text{ kJ}$ &emsp; $\Delta S^\circ = -424{,}5\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}$

$2\text{ H}_2\text{O}_2\text{ (l)} \rightarrow 2\text{ H}_2\text{O (l)} + \text{O}_2\text{ (g)}$

$\Delta H^\circ = -196\text{ kJ}$ &emsp; $\Delta S^\circ = 125{,}7\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}$

i)

¿Cuál de estas reacciones será espontánea a cualquier temperatura? (0,5 puntos)

ii)

En la reacción que no es espontánea a cualquier temperatura, ¿por encima o por debajo de qué temperatura, en °C, pasará a serlo? (0,75 puntos)

°C

b)

¿Qué signo tendrá la variación de entropía en los siguientes procesos? Justifique la respuesta.

• $2\text{ CuO (s)} \rightarrow \text{Cu}_2\text{O (s)} + 1/2\text{ O}_2\text{ (g)}$ (0,25 puntos)

• La condensación de amoniaco gaseoso. (0,25 puntos)

• La disolución de yoduro de potasio en agua. (0,25 puntos)