Examen de Química PAU La Rioja 2024 · Extraordinaria

Pregunta 1

a)

Represente el ciclo de Born-Haber para el NaCl y señale la dependencia de la energía reticular con respecto a la carga de los iones y al radio de los mismos. [1 punto]

b)

Dados dos átomos con la siguiente configuración electrónica: $A$ ($1s^2 2s^2 2p^3$) y $B$ ($1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$):

i)

¿Qué molécula se formará favorablemente: $AB_3$ o $AB_4$? Razone su respuesta. [0,5 puntos]

ii)

Justifique la geometría de la molécula formada y su polaridad. [0,5 puntos]

Pregunta 2

Para el siguiente equilibrio químico:

$$\mathrm{I_2(g) + H_2(g) \rightleftharpoons 2\,HI(g)}$$

la constante de equilibrio $K_c$ es igual a $55{,}2$ a una temperatura de $698\,\mathrm{K}$.

a)

Si se introducen $14\,\mathrm{g}$ de $\mathrm{I_2}$, $2\,\mathrm{g}$ de $\mathrm{H_2}$ y $28\,\mathrm{g}$ de $\mathrm{HI}$ en un recipiente de $15\,\mathrm{L}$ y se calienta a $698\,\mathrm{K}$, ¿la reacción se desplazará hacia la formación de productos o de reactivos? Razone su respuesta. [0,75 puntos]

b)

Calcule las concentraciones de $\mathrm{I_2}$, $\mathrm{H_2}$ y $\mathrm{HI}$ tras alcanzar el equilibrio cuando se calientan a $698\,\mathrm{K}$, $120\,\mathrm{g}$ de $\mathrm{HI}$ en un recipiente de $20\,\mathrm{L}$. [0,75 puntos]

c)

Calcule la $K_p$ del equilibrio. [0,5 puntos]

Datos: Masas atómicas: $\mathrm{H} = 1{,}0$; $\mathrm{I} = 126{,}9\,\mathrm{g/mol}$. $R = 0{,}082\,\mathrm{L\cdot atm\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}}$

Pregunta 3

Dada la pila electroquímica $\mathrm{Mg(s) \mid Mg^{2+}(ac, 1M) \parallel Ag^+(ac, 1M) \mid Ag(s)}$:

a)

Ajuste la reacción química en forma iónica de la reacción que ocurre en la pila. [0,5 puntos]

b)

Calcule el potencial estándar de la pila y la variación de energía libre en condiciones estándar ($\Delta G^\circ$). [1 punto]

c)

Dibuje un esquema de la pila, indicando todos los elementos necesarios y la polaridad de los electrodos. [0,5 puntos]

Datos: Potenciales estándar de reducción: $E^\circ(\mathrm{Ag^+/Ag}) = 0{,}80\,\mathrm{V}$; $E^\circ(\mathrm{Mg^{2+}/Mg}) = -2{,}36\,\mathrm{V}$. $F = 96485\,\mathrm{C/mol}$

Pregunta 4.- Se prepara una disolución de 250 mL mediante la dilución de 2,5 mL de una disolución de ácido nítrico (HNO₃) 0,1 M en el agua necesaria para llegar hasta dicho volumen total. Calcule:

a)

El pH de esta nueva disolución. [0,5 puntos]

b)

La concentración necesaria de ácido metanoico (HCOOH) para que una disolución tenga el mismo pH que la disolución del apartado a). [0,75 puntos]

c)

El volumen necesario de ácido metanoico comercial, de concentración 85 %(m/m) y densidad = 1,2 g/mL, para preparar 500 mL de una disolución con pH = 3,0. [0,75 puntos]

Datos:

Masas atómicas: H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0 g/mol. pKa (ácido metanoico) = 3,68.

Pregunta 5.- a) Identifique y nombre correctamente (0,5 puntos por apartado):

i)

Un isómero de cadena del compuesto $\mathrm{CH_3-CH_2-CH_2-CH=CH_2}$ (pent-1-eno):

ii)

Un isómero de posición del compuesto $\mathrm{CH_3-CH_2-O-CH_2CH_3}$ (etoxietano):

iii)

Un isómero de función del compuesto: $\mathrm{CH_3COOH}$ (ácido etanoico):

iv)

Un isómero espacial geométrico del compuesto:

Pregunta 6

Razone, en función al tipo de enlace que presentan las siguientes especies, la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones: (0,5 puntos/apartado)

a)

El fluoruro de potasio (KF) es soluble en agua.

b)

El aluminio no conduce la electricidad y es un mal conductor térmico.

c)

El metano ($\text{CH}_4$) tiene un punto de fusión más alto que el amoniaco ($\text{NH}_3$).

d)

Los sólidos de red covalente, como el diamante, presentan un punto de fusión muy alto.

Pregunta 7.- La velocidad de reacción, a una temperatura de $298\text{ K}$, de la descomposición de $\mathrm{N_2O_5}$ en $\mathrm{NO_2}$ y $\mathrm{NO_3}$ se duplica al duplicar la concentración inicial de $\mathrm{N_2O_5}$.

Datos: Masas atómicas: $\mathrm{N = 14{,}0}$; $\mathrm{O = 16{,}0\text{ g/mol}}$.

a)

Determine la expresión de la ecuación de velocidad y el orden de reacción. (0,75 puntos)

b)

Si se introducen $7\text{ g}$ de $\mathrm{N_2O_5}$ en un recipiente de $1{,}5\text{ L}$, la velocidad de reacción es $2{,}2\cdot 10^{-4}\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$. Determine la constante de velocidad y sus unidades. (0,75 puntos)

c)

Si en esas mismas condiciones se introducen $10\text{ g}$ de $\mathrm{N_2O_5}$, indique, razonadamente, cómo variará la constante de velocidad y la velocidad de reacción inicial. (0,5 puntos)

Dada la siguiente reacción química:

$$\mathrm{N}_2\text{(g)} + 3\,\mathrm{H}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\,\mathrm{NH}_3\text{(g)}$$

Deduzca, razonadamente, la veracidad o falsedad de los siguientes enunciados:

a)

Cuando se alcanza el equilibrio químico para cualquier proporción inicial de gases, la concentración $[\mathrm{NH}_3]$ es siempre el doble que la concentración $[\mathrm{N}_2]$. (0,5 puntos)

b)

A temperatura constante, el equilibrio se desplazará hacia la formación de producto cuando se aumenta la presión del sistema. (0,5 puntos)

c)

Cuando se alcanza el equilibrio químico, la $K_c$ disminuirá a la mitad cuando se añade al sistema el doble de $\mathrm{N}_2$. (0,5 puntos)

d)

Sabiendo que la reacción directa es exotérmica, el equilibrio se desplazará hacia la formación de reactivos cuando calentamos el sistema. (0,5 puntos)

Pregunta 9.- El hidróxido de cobre(II) ($\mathrm{Cu(OH)_2}$) es un compuesto poco soluble en agua, cuya solubilidad molar es $1{,}77\cdot 10^{-7}\text{ mol/L}$ a $298\text{ K}$.

a)

Calcule el producto de solubilidad de dicho compuesto.

[0,5 puntos]

b)

Calcule el pH de una disolución saturada de dicho compuesto.

[0,5 puntos]

c)

Calcule la solubilidad, en g/L, del hidróxido de cobre(II), al añadir dicho compuesto a una disolución acuosa de $\mathrm{NaOH}$ cuyo pH inicial es 12.

[0,5 puntos]

g/L

d)

Si se añade un ácido fuerte a una disolución saturada de hidróxido de cobre(II), razone, cualitativamente, si se disolverá o precipitará más cantidad de dicho compuesto.

[0,5 puntos]

Datos: Masas atómicas: $\mathrm{Cu} = 63{,}5$; $\mathrm{O} = 16{,}0$; $\mathrm{H} = 1{,}0\text{ g/mol}$.

Pregunta 10.-

a)

Dados los compuestos orgánicos: $\mathrm{CH_3CH=CH_2}$, $\mathrm{CH_3COCH_3}$ y $\mathrm{CH_3CH_2CH_2OH}$:

i)

Nombre correctamente dichos compuestos. (0,25 puntos por compuesto)

ii)

Proponga una reacción orgánica para cada uno de los compuestos anteriores, identificando el tipo de reacción y los productos. (0,25 puntos por compuesto)

b)

Identifique un alcano con isomería óptica y dibuje sus dos isómeros. (0,5 puntos)