Examen de Química PAU Asturias 2022 · Extraordinaria

En 750 mL de una disolución acuosa saturada de hidróxido de magnesio, $\text{Mg(OH)}_2$, a 25 °C, hay 9 mg de sal disueltos.

Datos. Masas atómicas: $\text{Mg} = 24{,}3\text{ u}$; $\text{H} = 1\text{ u}$; $\text{O} = 16\text{ u}$.

1.A (2,0 puntos)

En 750 mL de una disolución acuosa saturada de hidróxido de magnesio, $\mathrm{Mg(OH)_2}$, a 25 °C, hay 9 mg de sal disueltos.

i.

Calcule el valor de la constante del producto de solubilidad del $\mathrm{Mg(OH)_2}$ en agua a 25 °C. [1,5 puntos]

ii.

Calcule la concentración máxima de $\mathrm{Mg^{2+}}$ que puede estar disuelto en una disolución acuosa que presenta un $\mathrm{pH=12}$, a 25 °C. [0,5 puntos]

Datos. Masas atómicas: $\mathrm{Mg = 24,3\ u}$; $\mathrm{H = 1\ u}$; $\mathrm{O = 16\ u}$.

En 750 mL de una disolución acuosa saturada de hidróxido de magnesio, $\text{Mg(OH)}_2$, a 25 °C, hay 9 mg de sal disueltos.

Datos. Masas atómicas: $\text{Mg} = 24{,}3\text{ u}$; $\text{H} = 1\text{ u}$; $\text{O} = 16\text{ u}$.

1.B (2,0 puntos)

La disolución resultante de disolver en agua 270 mg de ácido cianhídrico, $\mathrm{HCN}$, hasta alcanzar un volumen final de disolución de 50 mL presenta un $\mathrm{pH=4{,}92}$ a 25°C. Calcule el valor del grado de ionización y de la constante $\mathrm{K_a}$ del ácido en la disolución acuosa a 25 °C.

Datos. Masas atómicas: $\mathrm{C = 12\ u}$; $\mathrm{N = 14\ u}$; $\mathrm{H = 1\ u}$.

a)

b)

En un recipiente cerrado de 5 L, en el que inicialmente se ha realizado el vacío, se depositan 207 g de $\text{N}_2\text{O}_4$ y se eleva la temperatura hasta 330 K. Sabiendo que la presión total en el interior del recipiente es de 14 atmósferas cuando se alcanza el equilibrio $\text{N}_2\text{O}_4\text{(g)} \rightleftharpoons 2\,\text{NO}_2\text{(g)}$,

Datos: $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$; Masas atómicas: $\text{N} = 14\text{ u}$; $\text{O} = 16\text{ u}$.

2.A (2,0 puntos)

En un recipiente cerrado de 5 L, en el que inicialmente se ha realizado el vacío, se depositan 207 g de $\mathrm{N_2O_4}$ y se eleva la temperatura hasta 330 K. Sabiendo que la presión total en el interior del recipiente es de 14 atmósferas cuando se alcanza el equilibrio $\mathrm{N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g)}$,

i.

Calcule el valor de la presión parcial de $\mathrm{NO_2(g)}$ en el equilibrio y el valor de las constantes $K_c$ y $K_p$ de la reacción. [1,5 puntos]

ii.

¿Aumentará la concentración de $\mathrm{NO_2(g)}$ si se reduce el volumen del recipiente a la mitad? Justifique la respuesta. [0,5 puntos]

Datos. $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$; Masas atómicas: $\mathrm{N = 14\ u}$; $\mathrm{O = 16\ u}$.

En un recipiente cerrado de 5 L, en el que inicialmente se ha realizado el vacío, se depositan 207 g de $\text{N}_2\text{O}_4$ y se eleva la temperatura hasta 330 K. Sabiendo que la presión total en el interior del recipiente es de 14 atmósferas cuando se alcanza el equilibrio $\text{N}_2\text{O}_4\text{(g)} \rightleftharpoons 2\,\text{NO}_2\text{(g)}$,

Datos: $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$; Masas atómicas: $\text{N} = 14\text{ u}$; $\text{O} = 16\text{ u}$.

2.B (2,0 puntos)

Determine la ecuación de velocidad de reacción, calcule el valor de la constante de velocidad, $k$, e indique sus unidades, para la reacción experimentada entre el flúor y el dióxido de cloro:

$\mathrm{F_2(g) + 2ClO_2(g) \rightarrow 2FClO_2(g)}$

sabiendo que, a una temperatura determinada, la velocidad inicial de desaparición del flúor varía con las concentraciones iniciales de los reactivos en la forma que se indica en la tabla:

Experimento · $[\text{F}_2]_0$ (M) · $[\text{ClO}_2]_0$ (M) · Velocidad inicial ($\text{M}\cdot\text{s}^{-1}$)

1 · 0,10 · 0,010 · $1{,}2 \times 10^{-3}$

2 · 0,10 · 0,040 · $4{,}8 \times 10^{-3}$

3 · 0,20 · 0,010 · $2{,}4 \times 10^{-3}$

a)

b)

c)

3.A (2,0 puntos)

La determinación de la concentración de peróxido de hidrógeno, $\text{H}_2\text{O}_2$, en un agua oxigenada puede llevarse a cabo en el laboratorio mediante la valoración denominada permanganimetría, de acuerdo con la siguiente reacción química:

$$2\text{ KMnO}_4(\text{ac}) + 5\text{ H}_2\text{O}_2(\text{ac}) + 3\text{ H}_2\text{SO}_4(\text{ac}) \rightarrow 2\text{ MnSO}_4(\text{ac}) + 5\text{ O}_2(\text{g}) + 8\text{ H}_2\text{O}(\text{l}) + \text{K}_2\text{SO}_4(\text{ac})$$

i.

Indique cuál es el material de laboratorio utilizado en dicha determinación e identifique dónde se colocaría la disolución de permanganato potásico y dónde se colocaría el agua oxigenada. (0,5 puntos)

ii.

Indique cómo se lleva a cabo la detección del punto final de la valoración. (0,5 puntos)

iii.

La valoración exacta de una disolución preparada diluyendo $2\text{ mL}$ de agua oxigenada con agua hasta alcanzar un volumen final de $20\text{ mL}$ consume, en el punto de equivalencia, $15\text{ mL}$ de una disolución acuosa de permanganato de potasio $0{,}01\text{ M}$. Calcule la concentración de peróxido de hidrógeno en el agua oxigenada, expresando el resultado en gramos de peróxido de hidrógeno por litro de agua oxigenada. (1,0 punto)

Datos: Masas atómicas: $\text{H} = 1\text{ u}$; $\text{O} = 16\text{ u}$.

g/L

3.B (2,0 puntos)

Para la determinación del contenido en ácido acético, $\mathrm{CH_3COOH}$, de un vinagre comercial, $15\text{ mL}$ de vinagre se diluyen con agua hasta un volumen final de $50\text{ mL}$. La neutralización exacta de esta disolución consume $7,5\text{ mL}$ de disolución acuosa de hidróxido de sodio, $\mathrm{NaOH}$, $0,2\text{ M}$.

Datos:

Intervalo de pH de cambio de color del Naranja de Metilo: 3,2-4,4.

Masas atómicas: $\mathrm{C=12\text{ u}}$, $\mathrm{H=1\text{ u}}$, $\mathrm{O=16\text{ u}}$.

i.

Calcule la concentración del ácido acético en el vinagre comercial, expresando el resultado en % en masa (considere la densidad de la disolución de vinagre como de $1\text{ g/mL}$). [1,0 punto]

%

ii.

Indique dónde se aloja el indicador durante la valoración y justifique, de forma razonada, si sería adecuado utilizar el Naranja de Metilo como indicador para detectar el punto final de la valoración. [1,0 punto]

Sí

No

a)

Deduzca y represente la estructura de Lewis de la molécula de $\mathrm{SF_2}$, e indique, justificándolo en base a su geometría molecular deducida según la TRPECV, si se trata de una molécula polar o apolar. [1,0 punto]

Datos:

$\mathrm{S}~(Z=16)$; $\mathrm{F}~(Z=9)$. Valores de la electronegatividad: $\chi(\mathrm{S}) = 2,58$; $\chi(\mathrm{F}) = 3,98$.

Polar

Apolar

b) Escriba las configuraciones electrónicas de los elementos F y Na e indique a qué bloque y periodo de la tabla periódica pertenece cada uno de ellos. Ordene, de forma razonada, los dos elementos, F y Na, de mayor a menor radio atómico. (1,0 punto)

Datos: F (Z=9); Na (Z=11).

a)

Explique, justificando la respuesta, las variaciones observadas en las propiedades de las siguientes sustancias: [1,0 punto]

i.

El $\mathrm{I_2}$ (masa molar = $253,8\text{ g/mol}$) es un sólido a temperatura ambiente, mientras que el $\mathrm{Cl_2}$ (masa molar = $70,9\text{ g/mol}$) es un gas. [0,5 puntos]

ii.

La temperatura de ebullición del $\mathrm{H_2O}$ es $100\text{ }^\circ\text{C}$ mientras que la del $\mathrm{H_2S}$ es $-60\text{ }^\circ\text{C}$. [0,5 puntos]

b) Dados los siguientes números cuánticos $n = 4$ y $m_l = -3$, indique, justificando la respuesta:

i.-

ii.-

iii.-

iv.-

Ejercicio 5 (2,0 puntos)

a) Indique, razonadamente, qué elemento, Na o Cl, tendrá el mayor valor de la primera energía de ionización. [0,5 puntos]

Datos: Na (Z=11); Cl (Z=17)

Na

Cl

Ejercicio 5 (2,0 puntos)

b) Indique a qué tipo de reacción orgánica corresponde el proceso de deshidratación del etanol con ácido sulfúrico. Escriba, de forma esquemática, la reacción química correspondiente. Nombre el producto de la reacción y escriba su fórmula semidesarrollada. [1,5 puntos]

i.

ii.

iii.

iv.

Ejercicio 5 (2,0 puntos)

a) Indique, razonadamente, el número de protones, neutrones y electrones de la siguiente especie: $^{130}_{56}\text{X}$ [0,5 puntos]

i.

ii.

iii.

Ejercicio 5 (2,0 puntos)

b)

Nombre y escriba las fórmulas semidesarrolladas de los posibles isómeros estructurales de cadena con la fórmula molecular $\text{C}_5\text{H}_{12}$. [1,5 puntos]

Isómero 1 (cadena lineal de 5 carbonos)

Isómero 2 (cadena principal de 4 carbonos)

Isómero 3 (cadena principal de 3 carbonos)