Examen de Química PAU Asturias 2023 · Ordinaria

Pregunta 1. (2 puntos) En la tabla se muestran los números atómicos, $Z$, las configuraciones electrónicas y el número de electrones desapareados de dos iones ( 1 y 2). Suponga que los dos electrones desapareados del ion 1 tienen espines paralelos. Indique, para cada ion, razonadamente, su carga eléctrica y si se encuentra en su estado fundamental o en uno excitado.

· $Z$ · Configuración electrónica · N.º de electrones desapareados

1 · 7 · $(1\mathrm{s})^2(2\mathrm{s})^2(2\mathrm{p})^4$ · 2

2 · 16 · $(1\mathrm{s})^2(2\mathrm{s})^2(2\mathrm{p})^6(3\mathrm{s})^2(3\mathrm{p})^3$ · 1

Ion 1:

Ion 2:

Pregunta 2. (2 puntos) El radio atómico del fósforo $(\mathrm{P},\ Z = 15)$ es $r = 103\ \mathrm{pm}$ y su primera energía de ionización es $I_{\mathrm{p}}(1) = 1012\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}}$. Estime, razonadamente, para los átomos de nitrógeno $(\mathrm{N},\ Z = 7)$ y cloro $(\mathrm{Cl},\ Z = 17)$, si los valores de esas dos propiedades son mayores, menores o iguales que los del átomo de fósforo.

Nitrógeno (N):

Cloro (Cl):

Pregunta 3. (2 puntos) La constante de equilibrio $K_c$ para la reacción $2\,\mathrm{HgO(s)} \rightleftharpoons 2\,\mathrm{Hg(g)} + \mathrm{O_2(g)}$, a una temperatura $T$, es $1{,}07\cdot 10^{-7}$ (cuando las concentraciones se expresan en $\mathrm{mol\ L^{-1}}$). En un recipiente de volumen $V$, a una temperatura $T$, se introduce $\mathrm{HgO(s)}$ en exceso. Calcule las concentraciones de $\mathrm{Hg(g)}$ y $\mathrm{O_2(g)}$ cuando se alcanza el estado de equilibrio.

a)

b)

Pregunta 4. (2 puntos) Se ha medido la velocidad inicial de la reacción $\mathrm{CH_3COCH_3(aq) + Br_2(aq) + H^+(aq) \rightarrow CH_3COCH_2Br(aq) + 2\,H^+(aq) + Br^-(aq)}$, siempre a la misma temperatura, pero en cuatro condiciones iniciales diferentes.

Exp. · $[\mathrm{CH_3COCH_3(aq)}]_0 / (\mathrm{mol\ L^{-1}})$ · $[\mathrm{Br_2(aq)}]_0 / (\mathrm{mol\ L^{-1}})$ · $[\mathrm{H^+(aq)}]_0 / (\mathrm{mol\ L^{-1}})$ · $v_0 / (\mathrm{mol\ L^{-1}\ s^{-1}})$

1 · 1,00 · 1,00 · 1,00 · $4{,}0\cdot 10^{-3}$

2 · 2,00 · 1,00 · 1,00 · $8{,}0\cdot 10^{-3}$

3 · 2,00 · 2,00 · 1,00 · $8{,}0\cdot 10^{-3}$

4 · 1,00 · 1,00 · 2,00 · $8{,}0\cdot 10^{-3}$

a)

Calcule el orden de la reacción respecto al $\mathrm{CH_3COCH_3(aq)}$. [0,25 puntos]

b)

Calcule el orden de la reacción respecto al $\mathrm{Br_2(aq)}$. [0,25 puntos]

c)

Calcule el orden de la reacción respecto al $\mathrm{H^+(aq)}$. [0,25 puntos]

d)

Calcule el orden total de la reacción. [0,25 puntos]

e)

Calcule la constante cinética. [0,50 puntos]

f)

Escriba la ley de velocidad. [0,50 puntos]

Pregunta 5. (2 puntos) Calcule, a $25\ ^{\circ}\text{C}$, el $\text{pH}$ de una disolución acuosa $10^{-4,0}\text{ M}$ de $\text{HCOOH}$ ($\text{p}K_{\text{a}} = 3,8$).

Pregunta 6. (2 puntos) Calcule la energía de Gibbs estándar de reacción, $\Delta_{\text{r}}G^{\circ}$, a $298,15\text{ K}$, del siguiente proceso:

$$\text{O}_3(\text{g}) \rightleftharpoons (3/2)\,\text{O}_2(\text{g})$$

Datos: $F = 9,64853399\cdot 10^4\text{ C}\cdot\text{mol}^{-1}$.

Semirreacción · $E^{\circ}(298,15\text{ K})/\text{V}$

$\text{O}_3(\text{g}) + 2\,\text{H}^+(\text{aq}) + 2\,\text{e}^- \rightleftharpoons \text{O}_2(\text{g}) + \text{H}_2\text{O}(\text{l})$ · $2,076$

$\text{O}_2(\text{g}) + 4\,\text{H}^+(\text{aq}) + 4\,\text{e}^- \rightleftharpoons 2\,\text{H}_2\text{O}(\text{l})$ · $1,229$

a) (1,00 punto) Escriba el nombre del material de laboratorio utilizado en la realización de una volumetría ácido-base.

b) (1,00 punto) La constante de equilibrio $K_p$ del proceso $\mathrm{H_2(g) + I_2(g) \rightleftharpoons 2\,HI(g)}$ es $54$ a una temperatura determinada. Calcule el valor de $K_p$ del proceso $2\,\mathrm{HI(g) \rightleftharpoons H_2(g) + I_2(g)}$ a la misma temperatura.

Pregunta 8. (2 puntos)

a) (1,00 punto) Escriba el procedimiento experimental seguido en la realización de una volumetría ácido-base.

Pregunta 8. (2 puntos)

b) (1,00 punto) En un vaso de precipitados, a presión atmosférica y temperatura ambiente, se establece el siguiente equilibrio químico:$$\mathrm{[Fe(H_2O)_6]^{3+}(aq) + SCN^-(aq) \rightleftharpoons [Fe(H_2O)_5(SCN)]^{2+}(aq) + H_2O(l)}$$El complejo $\mathrm{[Fe(H_2O)_6]^{3+}}$ es incoloro, lo mismo que el anión $\mathrm{SCN^-}$. El complejo $\mathrm{[Fe(H_2O)_5(SCN)]^{2+}}$, por el contrario, presenta un color rojo intenso. Si, una vez establecido el equilibrio químico, se calienta el vaso de precipitados, se observa que la intensidad del color rojo de la disolución disminuye. Explique, a partir de esta observación, si la reacción es endotérmica o exotérmica.

Exotérmica

Endotérmica

Pregunta 9 (2 puntos)

a) (0,50 puntos) ¿Cuántos enlaces $\sigma$ y $\pi$ hay en la molécula $\text{H}_2\text{C=CH-CH=CH}_2$?

Pregunta 9 (2 puntos)

b) (1,50 puntos) Escriba las fórmulas moleculares correspondientes a las siguientes fórmulas estructurales semidesarrolladas e identifique cada compuesto como un alcano, un alqueno o un hidrocarburo aromático.

1.

Primer compuesto (ciclo con dos dobles enlaces y un metilo):

2.

Segundo compuesto (ramificado saturado):

3.

Tercer compuesto (anillo de seis miembros con dobles enlaces conjugados):

Pregunta 10. (2 puntos)

a) (0,50 puntos) Utilice los datos de la tabla para, razonadamente, ordenar, de menor a mayor, los gases nobles atendiendo a su punto de ebullición.

· He · Ne · Ar · Kr

Z · 2 · 10 · 18 · 36

Pregunta 10. (2 puntos)

b) (1,50 puntos) Reacción entre el ácido acético y el etanol en presencia de ácido sulfúrico, $\text{H}_2\text{SO}_4$, y aplicando calor:

b.1)

(0,50 puntos) ¿Qué nombre recibe el compuesto que se forma?

b.2)

(0,50 puntos) Escriba la fórmula estructural semidesarrollada de dicho compuesto.

b.3)

(0,50 puntos) ¿Qué tipo de reacción ha tenido lugar?