Examen de Química PAU Asturias 2024 · Ordinaria

Pregunta 1. (2 puntos) Represente las estructuras de Lewis de las siguientes especies e indique su geometría:

a)

b)

c)

d)

Pregunta 2. (2 puntos) Utilice un ciclo de Born-Haber para calcular la entalpía estándar de red, $\Delta_{\text{red}}H^\circ$, del $\mathrm{NaCl(s)}$.

Datos:

$E_\text{i}(\mathrm{Na}) = 496\text{ kJ mol}^{-1}$ (primera energía de ionización)

$E_\text{ea}(\mathrm{Cl}) = -349\text{ kJ mol}^{-1}$ (primera afinidad electrónica)

$\Delta_\text{f}H^\circ(\mathrm{NaCl(s)}) = -411\text{ kJ mol}^{-1}$

$\Delta_\text{f}H^\circ(\mathrm{Na(g)}) = 108\text{ kJ mol}^{-1}$

$\Delta_\text{f}H^\circ(\mathrm{Cl(g)}) = 122\text{ kJ mol}^{-1}$

1.

2.

Pregunta 3. (2 puntos) Considere la reacción $\mathrm{N_2(g) + 3\,H_2(g) \rightleftharpoons 2\,NH_3(g)}$. A una $T$ determinada, una mezcla gaseosa de $\mathrm{N_2(g)}$, $\mathrm{H_2(g)}$ y $\mathrm{NH_3(g)}$ se encuentra en un estado de equilibrio. Las cantidades de los tres componentes de la mezcla gaseosa en ese estado de equilibrio se muestran a continuación.

$\mathrm{N_2(g)}$

$\mathrm{H_2(g)}$

$\mathrm{NH_3(g)}$

$n_{\mathrm{eq}}/\mathrm{mol}$

$3{,}00$

$1{,}00$

$1{,}00$

La presión de la mezcla gaseosa en dicho estado es $p_{\mathrm{tot,eq}} = 1{,}00\text{ atm}$.

a)

[1,00 punto] Calcule el valor de $K_p$.

b)

[0,50 puntos] Manteniendo la mezcla gaseosa a $p_{\mathrm{tot,eq}} = 1{,}00\text{ atm}$ y $T$, se añaden $0{,}100\text{ mol}$ de $\mathrm{N_2(g)}$. Calcule, en esta nueva situación, el valor del cociente de reacción, $Q_p$.

c)

[0,50 puntos] Compare los valores de $K_p$ y $Q_p$ para predecir hacia dónde se desplazará la reacción.

Pregunta 4. (2 puntos)

a)

[1,50 puntos] Calcule, a $298{,}15\text{ K}$, la entalpía estándar de reacción, $\Delta_\text{r}H^\circ$, correspondiente a la combustión del metano.

b)

[0,50 puntos] Indique, razonadamente, si la reacción es exotérmica o endotérmica.

Datos:

· $\mathrm{CO_2(g)}$ · $\mathrm{H_2O(l)}$ · $\mathrm{CH_4(g)}$

$\Delta_\text{f}H^\circ(298{,}15\text{ K})/(\text{kJ mol}^{-1})$ · $-393{,}1$ · $-285{,}5$ · $-74{,}8$

a)

b)

Exotérmica

Endotérmica

Pregunta 5. Calcule, a $25\ ^{\circ}\text{C}$, el $\text{pH}$ de una disolución acuosa $0{,}0100\text{ M}$ de $\text{HNO}_2$.

Dato:

$K_{\text{a}}(25\ ^{\circ}\text{C}) = 5{,}52\cdot 10^{-4}$

Pregunta 6. Calcule la energía de Gibbs estándar de reacción, $\Delta_\text{r} G^{\circ}$, a $298{,}15\text{ K}$, correspondiente al proceso que ocurre en una celda galvánica que utiliza los sistemas redox $\text{Cu}^{2+}(\text{aq})/\text{Cu}(\text{s})$ y $\text{Zn}^{2+}(\text{aq})/\text{Zn}(\text{s})$.

Datos:

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

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

$\text{Cu}^{2+}(\text{aq}) + 2\text{e}^- \rightleftharpoons \text{Cu}(\text{s})$ · $0{,}340$

$\text{Zn}^{2+}(\text{aq}) + 2\text{e}^- \rightleftharpoons \text{Zn}(\text{s})$ · $-0{,}763$

Pregunta 7 (2 puntos)

a.1) (0,50 puntos) En la tabla aparecen cuatro posibles espín-orbitales descritos por sus correspondientes números cuánticos.

· $n$ · $l$ · $m_l$ · $m_s$

1 · 3 · 2 · 2 · +1/2

2 · 3 · 1 · 1 · +1/2

3 · 2 · 1 · 0 · +1/2

4 · 3 · 2 · 0 · -1/2

Indique, razonadamente, cuál de ellos puede corresponderse con un electrón de la capa de valencia del átomo de azufre en su estado fundamental.

Pregunta 7 (2 puntos)

a.2) Indique el tipo de enlace químico que existe en las siguientes sustancias: fluoruro de litio ($\text{LiF}$), hierro ($\text{Fe}$) y diamante ($\text{C}$).

Sustancia · Tipo de enlace

$\text{LiF}$

$\text{Fe}$

$\text{C}$ (diamante)

Pregunta 7 (2 puntos)

b) (0,75 puntos) Escriba la fórmula estructural desarrollada de los siguientes compuestos: 3-bromociclohex-1-eno, 2-metilpentano y but-3-en-1-ol.

Pregunta 8. (2 puntos)

Pregunta 8. [1,25 puntos] a) Escriba las configuraciones electrónicas de los átomos de flúor, magnesio, fósforo y cromo ($Z = 24$) en su estado fundamental.

F:

Mg:

P:

Cr:

Pregunta 8. (2 puntos)

b.1)

[0,25 puntos] ¿Qué nombre recibe el compuesto que se forma al hacer reaccionar propan-2-ol con ácido sulfúrico ($\text{H}_2\text{SO}_4$) concentrado a alta temperatura?

b.2)

[0,25 puntos] Escriba la fórmula estructural desarrollada o semidesarrollada de dicho compuesto.

b.3)

[0,25 puntos] ¿Qué tipo de reacción ha tenido lugar?

Pregunta 9. (2 puntos)

Pregunta 9. [1,25 puntos] a) La dependencia de las constantes cinéticas con la temperatura, en reacciones elementales, puede representarse mediante la ecuación de Arrhenius.

a.1)

a.2)

a.3)

Pregunta 9. (2 puntos)

Pregunta 9. [0,75 puntos] b) Se muestra, a continuación, la fórmula estructural desarrollada del ibuprofeno:

b.1)

b.2)

En la gráfica se muestran dos curvas de valoración ácido-base: una en trazo continuo y la otra en discontinuo. El agente valorante es, en ambos casos, la misma disolución acuosa de hidróxido de sodio, $\mathrm{NaOH}$. En un caso se valora un ácido débil, y en el otro uno fuerte (los dos de la misma concentración). Las dos curvas coinciden a partir de $V_{\mathrm{NaOH}} = 8\text{ mL}$.

a.1)

[0,75 puntos] Explique qué curva corresponde a cada ácido.

a.2)

[0,25 puntos] ¿Cuál es el volumen de equivalencia cuando se valora el ácido débil?

a.3)

[0,25 puntos] ¿Cuál es el volumen de equivalencia cuando se valora el ácido fuerte?

En la gráfica se muestran dos curvas de valoración ácido-base: una en trazo continuo y la otra en discontinuo. El agente valorante es, en ambos casos, la misma disolución acuosa de hidróxido de sodio, $\mathrm{NaOH}$. En un caso se valora un ácido débil, y en el otro uno fuerte (los dos de la misma concentración). Las dos curvas coinciden a partir de $V_{\mathrm{NaOH}} = 8\text{ mL}$.

b) [0,75 puntos] Copie en el pliego en blanco la fórmula estructural desarrollada que se muestra a continuación y señale y nombre todos los grupos funcionales que aparecen en ella.

1.

2.