Examen de Química PAU Castilla y León 2023 · Ordinaria

Para las moléculas siguientes: i) $\text{CO}_2$ ii) $\text{SO}_2$ iii) $\text{NH}_3$ iv) $\text{BF}_3$

a.

Represente las estructuras de Lewis e indique la geometría molecular según el modelo de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia. Justifique la respuesta.

b.

Justifique la polaridad de las moléculas (indique si son polares o apolares):

El permanganato potásico, $\text{KMnO}_4$, reacciona con el sulfito de sodio, $\text{Na}_2\text{SO}_3$, en medio ácido, $\text{H}_2\text{SO}_4$, produciendo sulfato de manganeso (II), $\text{MnSO}_4$, sulfato de potasio, $\text{K}_2\text{SO}_4$, y sulfato de sodio, $\text{Na}_2\text{SO}_4$.

a.

Ajuste la reacción iónica que se produce mediante el método del ion-electrón y escriba la ecuación molecular ajustada, justificando cuál es la especie reductora y oxidante.

b.

Calcule la masa de permanganato potásico necesaria para obtener 125 g de sulfato de manganeso (II) si el rendimiento de la operación es del 70 %.

El monóxido de nitrógeno (NO) es un contaminante atmosférico capaz de descomponer las moléculas de ozono ($\text{O}_3$) en la atmósfera alta. En nuestro entorno, se genera, por ejemplo, a través del funcionamiento de los motores de combustión de los automóviles dado que se produce la reacción entre el oxígeno y el nitrógeno atmosférico.

La constante de equilibrio $K_c$ para la reacción $\text{N}_2\text{ (g)} + \text{O}_2\text{ (g)} \rightleftharpoons 2\,\text{NO (g)}$ es $8{,}8\cdot 10^{-4}$ a 2200 K. Si 2 moles de $\text{N}_2\text{ (g)}$ y 1 mol de $\text{O}_2\text{ (g)}$ se introducen en un recipiente de 2,00 litros y se calienta a 2200 K:

a.

Calcule los moles de cada una de las especies en el equilibrio.

b.

Identifique si la reacción es exotérmica o endotérmica sabiendo que la constante de equilibrio $K_c$ es $8{,}8\cdot 10^{-4}$ a 2200 K y es $10^{-30}$ a 25 °C.

Se dispone de 70 mL de una disolución acuosa de $\text{KOH}$ 0,30 M a la que se añade una disolución acuosa de $\text{HCl}$ 0,15 M. Calcule, suponiendo volúmenes aditivos:

a.

El pH cuando se han añadido 50 mL de la disolución acuosa de $\text{HCl}$.

b.

El volumen de la disolución acuosa de $\text{HCl}$ que es necesario añadir a la disolución inicial de $\text{KOH}$ para neutralizarla y justifique el valor final del pH.

Conteste razonadamente las siguientes cuestiones:

a)

Escriba la fórmula semidesarrollada de las sustancias propuestas a continuación, y comente si tienen la fórmula molecular $\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_2$.

b)

Defina isomería y justifique cuáles de los compuestos escritos son isómeros entre sí y de qué tipo.

6. Dados los elementos A, B y C, con números atómicos: A: $Z = 13$; B: $Z = 16$; C: $Z = 37$

a)

¿Cuál será el número de oxidación más probable para dichos elementos? Razónelo en base a su configuración electrónica. (Hasta 0,6 puntos)

b)

Indique razonadamente si $(4, 0, 0, ½)$ puede ser un conjunto de números cuánticos válido para el electrón más externo del elemento C. (Hasta 0,4 puntos)

c)

Establezca razonadamente el orden creciente del radio atómico de los mismos. (Hasta 1,0 puntos)

7. Considere la siguiente reacción química: $2\,\mathrm{NO_2(g)} \rightarrow 2\,\mathrm{NO(g)} + \mathrm{O_2(g)}$ cuya velocidad de reacción viene dada por la expresión: $v = k\,[\mathrm{NO_2}]^2$. Conteste razonadamente a las siguientes cuestiones:

a)

¿Cuál es el orden total de reacción y cuáles son las unidades de $k$? (Hasta 0,5 puntos)

b)

Si se duplica la concentración de $\mathrm{NO_2}$, ¿la velocidad también se duplicará? (Hasta 0,5 puntos)

c)

¿Se trata de una reacción elemental? (Hasta 0,5 puntos)

d)

¿Cómo variará la constante de velocidad $k$ si se aumenta la temperatura? (Hasta 0,5 puntos)

8. Se mezclan 0,200 L de disolución de nitrato de aluminio, $\mathrm{Al(NO_3)_3}$ 0,100 M con 0,100 L de disolución de hidróxido de sodio, $\mathrm{NaOH}$, 0,400 M. Considerando los volúmenes aditivos.

a.

Justifique numéricamente si se produce la precipitación del hidróxido de aluminio ($\mathrm{Al(OH)_3}$).

[Hasta 1,5 puntos]

b.

Explique cómo se podrá disolver un precipitado de hidróxido de aluminio.

[Hasta 0,5 puntos]

DATO:

$K_{ps}\text{ hidróxido de aluminio} = 3,00\cdot 10^{-34}$

9. En un recipiente de $2\text{ L}$ se introducen $92{,}4\text{ g}$ de $\mathrm{CO_2}$ y $3{,}2\text{ g}$ de $\mathrm{H_2}$, y se calienta la mezcla a $1800\text{ }^\circ\mathrm{C}$. Una vez alcanzado el siguiente equilibrio: $$\mathrm{CO_2(g) + H_2(g) \rightleftharpoons CO(g) + H_2O(g)}$$ se analiza la mezcla, encontrándose que hay $0{,}9\text{ moles}$ de $\mathrm{CO_2}$.

a)

Calcule $K_c$ y $K_p$ a $1800\text{ }^\circ\mathrm{C}$. (Hasta 1,5 puntos)

b)

Explique cómo afectaría al equilibrio una disminución del volumen del recipiente, a temperatura constante. (Hasta 0,5 puntos)

10. Conteste razonadamente las siguientes cuestiones:

a)

Justifique de forma razonada la veracidad, o en su caso la falsedad, de cada una de las siguientes afirmaciones:

i)

En el compuesto $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH(CH}_3\text{)-CH}_3$ existen carbonos que se llaman primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios.

ii)

El 1–propanol y el 2–propanol son isómeros de función mientras que el propanal y la propanona son isómeros de posición.

iii)

Un aldehído se puede obtener por oxidación de un alcohol secundario pero nunca por oxidación de un alcohol primario.

b)

Completar las siguientes reacciones nombrando las sustancias implicadas e indicando de qué tipo es cada una:

i)

$\text{CH}_3\text{-CH=CH}_2 + \text{H}_2 \rightarrow$

ii)

$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{OH} + \text{(deshidratante)} \rightarrow$