Examen de Química PAU Cantabria 2022 · Extraordinaria

1. [2 PUNTOS] El ion positivo de un elemento M tiene de configuración electrónica: $\text{M}^{2+}: 1s^2\ 2s^2\ p^6\ 3s^2\ p^6\ d^4$.

a)

[0,5 PUNTOS] ¿Cuál es el número atómico de M?

b)

[0,5 PUNTOS] ¿Cuál es la configuración de su ion $\text{M}^{3+}$?

c)

[0,5 PUNTOS] ¿Qué números cuánticos corresponderían a un electrón 3d de ese elemento?

d)

[0,5 PUNTOS] Indique la posición del elemento M en la tabla periódica y a qué tipo de elementos pertenece.

[2 PUNTOS] Justifique las siguientes afirmaciones:

a)

[0,5 PUNTOS] A $25\ ^\circ\text{C}$ y $1\ \text{atm}$, el agua es un líquido y el sulfuro de hidrógeno ($\text{H}_2\text{S}$) es un gas.

b)

[0,5 PUNTOS] El etanol es soluble en agua y el etano no lo es.

c)

[0,5 PUNTOS] En condiciones normales el flúor y el cloro son gases, el bromo es líquido y el yodo es sólido.

d)

[0,5 PUNTOS] El $\text{KCl}$ tiene un punto de fusión mayor que el $\text{Cl}_4\text{C}$.

[2 PUNTOS] Se construye una pila galvánica utilizando las semicélulas siguientes: a) una lámina de zinc sumergida en una disolución acuosa de $\text{Zn}^{2+}(\text{ac})$, $1\ \text{M}$; b) un hilo de $\text{Pt}$ sumergido en una disolución acuosa ácida que contiene $\text{MnO}_2(\text{s})$ en suspensión y $[\text{MnO}_4^-]\ 1\ \text{M}$.

DATOS

$E^\circ(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn})$: $-0{,}76\ \text{V}$

$E^\circ(\text{MnO}_4^-/\text{MnO}_2)$: $+1{,}70\ \text{V}$

a)

[1 PUNTO] Escriba las semirreacciones de oxidación y de reducción y la reacción global que se producen, de forma espontánea, durante el funcionamiento de la pila, ajustadas por el método de ion-electrón en forma iónica.

b)

[0,5 PUNTOS] Indique la especie química que actúa como oxidante y la que actúa como reductora durante el funcionamiento de la pila.

c)

[0,5 PUNTOS] Calcule la fuerza electromotriz (o potencial) de la pila en condiciones estándar.

[2 PUNTOS] Para platear una joya se necesitan $10\ \text{gramos}$ de plata, por lo que se realiza una electrolisis con una disolución de $\text{AgNO}_3$, aplicando una corriente de $3\ \text{A}$.

DATOS

$1\ \text{Faraday}$: $96500\ \text{C}\cdot\text{mol}^{-1}$

Masa atómica $(\text{Ag})$: $108$

a)

[1 PUNTO] Averiguar el tiempo necesario, en minutos, para recubrir la joya.

b)

[1 PUNTO] Si se utiliza una carga de $10000\ \text{C}$ (Culombios) sobre la misma disolución, ¿cuántos gramos de $\text{Ag}$ se depositan?

5. [2 PUNTOS] En un recipiente de $1\text{ litro}$ se introducen $0{,}095\text{ moles}$ de $\mathrm{COCl_2}$ y se calienta a $100\ ^\circ\mathrm{C}$, estableciéndose el equilibrio siguiente:

$$\mathrm{COCl_2\ (g) \rightleftarrows CO\ (g) + Cl_2\ (g)}$$

Si sabemos que el valor de la constante $K_c$ para dicho equilibrio es $2{,}2\cdot 10^{-6}$ a la temperatura indicada, calcule:

a)

[1,2 PUNTOS] Las concentraciones de las especies presentes en el equilibrio y el grado de disociación del $\mathrm{COCl_2}$.

b)

[0,4 PUNTOS] El valor de $K_p$.

c)

[0,4 PUNTOS] ¿Hacia dónde se desplazaría el equilibrio si se produce un aumento de la presión? Razone la respuesta.

DATOS

$R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}/(\text{mol}\cdot\text{K})$

6. [2 PUNTOS] Se dispone de dos frascos, sin etiquetar, con disoluciones $0{,}1\,\text{M}$ de ácido sulfúrico ($\text{H}_2\text{SO}_4$) y $0{,}1\,\text{M}$ de ácido acético (ácido etanoico). Se mide su acidez, resultando que el frasco A tiene $\text{pH} = 2{,}9$ y el frasco B, $\text{pH} = 0{,}7$.

a)

[1 PUNTO] Explique qué frasco corresponde a cada uno de los ácidos.

Ácido acético

Ácido sulfúrico

Ácido sulfúrico

Ácido acético

b)

[1 PUNTO] Calcule la constante de acidez ($K_a$) del ácido acético.

7. [2 PUNTOS] El hidróxido magnésico $\mathrm{Mg(OH)_2}$ es insoluble, su producto de solubilidad vale $8{,}9\cdot 10^{-12}$.

a)

[0,5 PUNTOS] Calcule la máxima cantidad de moles del hidróxido que se podrá disolver en un litro.

b)

[0,5 PUNTOS] Calcule el pH de una disolución saturada de hidróxido magnésico.

c)

[0,5 PUNTOS] Indique y razone algún procedimiento que incremente la solubilidad del hidróxido.

d)

[0,5 PUNTOS] Razone si la adición de una sal soluble de magnesio disminuirá la solubilidad.

[2 PUNTOS] La energía de activación para la reacción $A + B \rightleftharpoons C + D$ es de $30\text{ kJ}$. La energía de activación de la reacción inversa es de $55\text{ kJ}$. Explicar razonadamente:

NOTA: Utiliza diagramas energéticos del avance de la reacción.

a)

[0,5 PUNTOS] Si el proceso directo es exotérmico o endotérmico.

b)

[0,5 PUNTOS] Si la presencia de un catalizador disminuye la energía de activación directa.

c)

[0,5 PUNTOS] Si un incremento de temperatura aumenta o disminuye la velocidad de reacción y/o la energía de activación.

d)

[0,5 PUNTOS] Si la entalpía de reacción varía al añadir un catalizador.

BLOQUE 3

9. [2 PUNTOS]

a)

Se utiliza $\text{H}_2$ para reducir catalíticamente pentanal, razone y nombre el/los producto/s obtenidos. [1 PUNTO]

b)

Si en vez de reducir el pentanal se lleva a cabo una oxidación del mismo, razone y nombre el/los producto/s de la oxidación. [1 PUNTO]

BLOQUE 3

10. [2 PUNTOS] La siguiente fórmula molecular, $\text{C}_5\text{H}_{10}\text{O}_2$, corresponde a varios compuestos orgánicos isómeros.

a)

Escriba la formula desarrollada de dos isómeros con grupos funcionales diferentes. [0,5 PUNTOS]

b)

Nombre dichos compuestos. [0,5 PUNTOS]

c)

Escriba una reacción de oxidación de uno de ellos y nombre el producto. [0,5 PUNTOS]

c)

Escriba una reacción de reducción de uno de ellos y nombre el producto. [0,5 PUNTOS]