Pregunta 1 · Química PAU Galicia Ordinaria 2025

PREGUNTA 1. DESTREZAS BÁSICAS DE LA QUÍMICA / REACCIONES QUÍMICAS (2,5 puntos)

Suponga que usted trabaja en el departamento de emergencias de una fábrica que emplea ácido clorhídrico ($\mathrm{HCl}$) en el proceso de producción, y debe elaborar un procedimiento para neutralizar el ácido en caso de derrame accidental, para lo que dispone de una gran cantidad de disolución de hidróxido sódico ($\mathrm{NaOH}$) en el almacén de la fábrica. La reacción entre ambas sustancias genera un producto inocuo; $\mathrm{HCl(aq)} + \mathrm{NaOH(aq)} \rightarrow \mathrm{NaCl(aq)} + \mathrm{H_2O(l)}$. Sin embargo, usted sabe que al mezclar directamente un ácido y una base fuertes se desprende gran cantidad de calor que podría elevar la temperatura del derrame hasta límites peligrosos. Por ello, es importante cuantificar el calor desprendido en el proceso de neutralización teniendo en cuenta las condiciones de trabajo en la fábrica: todos los productos se almacenan a $25\,^\circ\mathrm{C}$ en disolución; la concentración de la disolución de $\mathrm{NaOH}$ es $1\,\mathrm{M}$ y la del $\mathrm{HCl}$ $2\,\mathrm{M}$.

1.1.

Diseñe un aparato para determinar, de forma aproximada, la entalpía de la reacción de neutralización del $\mathrm{HCl}$ con el $\mathrm{NaOH}$ en las condiciones del supuesto vertido, a $25\,^\circ\mathrm{C}$. Para llevar a cabo el diseño debe escoger el material que considere más apropiado de entre el que se indica a continuación, y describir cómo sería el procedimiento que realizaría para determinar la entalpía en el dispositivo diseñado. Material: vaso de precipitados, tela aislante, tapón de corcho del tamaño del vaso de precipitados, termómetro, tijeras, punzón para hacer agujeros, matraz aforado, tapón de vidrio del tamaño del matraz aforado, bureta, probeta, vara agitadora y cinta adhesiva. [1 punto]

1.2.

Suponga que llevó a cabo un experimento para determinar la entalpía de la reacción de neutralización con el aparato que diseñó, empleando $100\,\mathrm{mL}$ de la disolución de $\mathrm{HCl}$ y $200\,\mathrm{mL}$ de la disolución de $\mathrm{NaOH}$, y obtuvo los resultados mostrados en la Tabla I. A partir de estos datos calcule la entalpía de neutralización molar en las condiciones de trabajo de la fábrica. [1 punto]

Nota: considere que la densidad de la disolución resultante de mezclar el ácido con la base es $1\,\mathrm{g/cm^3}$, que su capacidad calorífica es igual a la del agua, $4{,}18\,\mathrm{J/(g\cdot ^\circ C)}$, y que los volúmenes son aditivos. Desprecie la capacidad calorífica del calorímetro.

Tabla I

Tiempo (segundos)

Temperatura ($^\circ\mathrm{C}$)

0 · 25,00

15 · 30,16

30 · 34,19

45 · 34,18

60 · 34,16

1.3.

En el caso de un vertido accidental se trabajaría con grandes volúmenes de ácido y base. ¿Alteraría este hecho la temperatura máxima que podría alcanzar la mezcla de neutralización? Teniendo esto en cuenta, discuta razonadamente si considera que este sería un buen método de neutralización. [0,5 puntos]