Examen de Química PAU La Rioja 2025 · Extraordinaria

1A) Dados los valores de números cuánticos $(4, 2, 3, ½)$, $(3, 2, 1, -½)$, $(3, 3, -1, ½)$, $(2, 1, -1, -½)$ y $(1, 0, 0, ½)$:

a)

Indique si son valores permitidos o no permitidos y razone su respuesta. [1 punto]

Valores $(n, l, m_l, m_s)$

¿Permitido o no permitido?

b)

Indique para los estados permitidos, el tipo de orbital atómico en el que se encontraría el electrón. [0,5 puntos]

c)

Justifique cuál de dichos orbitales tiene mayor energía. [0,5 puntos]

Pregunta 1.- 1B)

Dadas las siguientes especies: i) NH₃, ii) H₂O y iii) BCl₃.

a)

Determine la geometría molecular utilizando el método que considere oportuno (TEV y/o TRPECV):

Especie · Geometría molecular

NH₃

H₂O

BCl₃

b)

Indique el tipo de hibridación del átomo central en cada sustancia:

Especie · Átomo central · Hibridación

NH₃ · N

H₂O · O

BCl₃ · B

c)

Pregunta 2.- 2A)

El hidrógeno molecular reacciona con dióxido de carbono según el siguiente equilibrio químico:$$\text{H}_2\,(\text{g}) + \text{CO}_2\,(\text{g}) \rightleftharpoons \text{CO}\,(\text{g}) + \text{H}_2\text{O}\,(\text{g})$$Si se introducen $0{,}85\text{ moles de CO}_2$ y $1{,}25\text{ moles de H}_2$ en un recipiente de $10\text{ litros}$, y se calienta el sistema hasta los $1400\ ^\circ\text{C}$, se forman $0{,}62\text{ moles de CO}$.

Dato: $R = 0{,}082\text{ L}\cdot\text{atm}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$

a)

Determine la $K_c$, la $K_p$ y las presiones parciales de cada gas en el equilibrio a esa temperatura.

b)

Tras añadir al sistema anterior $0{,}8\text{ moles de H}_2\text{O}$, ¿hacia dónde se desplazará el equilibrio?

Hacia los reactivos (izquierda)

Hacia los productos (derecha)

No se desplaza

Pregunta 2.- 2B)

En una reacción genérica del tipo:$$\text{A} + \text{B} \rightleftharpoons \text{C} + \text{D}$$La energía de activación para la reacción directa es de $30\text{ kJ/mol}$ y la energía de activación para la reacción inversa es de $55\text{ kJ/mol}$.

a)

Realice un esquema del diagrama energético de la reacción indicando la energía de activación directa e inversa, así como la diferencia de energía entre reactivos y productos ($\Delta H^\circ$).

Exotérmica

Endotérmica

b)

Si se añade un catalizador que acelera la reacción, indique cómo variarán las energías de activación directa e inversa:

Disminuyen ambas en la misma cantidad

Disminuye solo la directa

Aumentan ambas

c)

Si se añade un catalizador, razone cómo variará la diferencia de energía ($\Delta H^\circ$) entre reactivos y productos:

No varía (permanece constante)

Disminuye

Aumenta

Pregunta 3. - Opción 3A

a)

Ajuste la siguiente ecuación molecular por el método del ion-electrón:

$\mathrm{MnO_2\,(s) + KClO_3\,(ac) + KOH\,(ac) \longrightarrow KMnO_4\,(ac) + KCl\,(ac) + H_2O\,(l)}$

b)

$3\text{ gramos}$ de una muestra de dióxido de manganeso ($\mathrm{MnO_2}$) se añaden a un matraz que contiene $500\text{ mL}$ de una disolución de clorato de potasio ($\mathrm{KClO_3}$) en medio básico ($\mathrm{KOH}$) en exceso. Tras finalizar la reacción, la concentración de permanganato de potasio ($\mathrm{KMnO_4}$) es $0{,}05\text{ M}$. Calcule la pureza en dióxido de manganeso ($\mathrm{MnO_2}$) de la muestra inicial.

c)

¿Cuál es el agente oxidante de la reacción?

Datos

Masas atómicas: $\mathrm{Mn = 54{,}9\,g/mol}$; $\mathrm{O = 16{,}0\,g/mol}$

Pregunta 3. - Opción 3B

La piridina ($\mathrm{C_5H_5N}$) es una base débil con $K_b = 1{,}7\cdot 10^{-9}$. En una disolución acuosa con concentración $0{,}0002\text{ M}$, determine:

a)

Calcule las concentraciones en el equilibrio de las especies iónicas correspondientes ($[\mathrm{C_5H_5NH^+}]$ y $[\mathrm{OH^-}]$).

b)

Determine el pH de la disolución.

c)

Si se realiza una valoración de una disolución de piridina con un ácido fuerte, como el $\mathrm{HCl}$, ¿la disolución resultante en el punto de equivalencia tendrá un carácter ácido, básico o neutro? Razone su respuesta.

Ácido

Neutro

Básico

Pregunta 4. - Opción 4A

En un compuesto orgánico de fórmula molecular $\mathrm{C_6H_4N_2O_2}$, donde todos los átomos de nitrógeno forman parte del grupo funcional ciano ($\mathrm{-CN}$) y todos los átomos de oxígeno forman parte del grupo funcional aldehído ($\mathrm{-CHO}$):

a)

Represente todos los isómeros estructurales que puede presentar dicho compuesto. (1,5 puntos)

b)

Identifique, razonadamente, si alguno de ellos puede presentar isomería óptica. (0,5 puntos)

Pregunta 4. - Opción 4B

Ponga un ejemplo de los siguientes tipos de reacciones orgánicas y nombre correctamente las especies orgánicas de dichas reacciones:

a)

Reacción de sustitución de un alcohol. (0,5 puntos)

b)

Reacción de oxidación de un aldehído. (0,5 puntos)

c)

Reacción de adición de $\mathrm{HCl}$ a un alqueno. (0,5 puntos)

d)

Reacción de combustión de un alcano (ajustando la reacción química). (0,5 puntos)

En el día a día, el análisis químico juega un papel fundamental para evaluar diferentes parámetros de calidad en diferentes productos cotidianos. Destaca por ejemplo el análisis de agua, que permite dar información sobre la calidad, la mineralización o dureza y la presencia de impurezas no deseadas, como los metales pesados. En la siguiente tabla, se presentan los resultados del análisis del agua de Logroño en diciembre de 2024:

Ion

Valor ($\text{mg}\\boldsymbol{\cdot}\text{L}^{-1}$)

$\text{Ca}^{2+}$

63,2

$\text{Na}^{+}$

8,6

Estos datos los aporta un laboratorio certificado con gran precisión. Por ello, utilizando dichos valores, se lleva a cabo la siguiente experiencia en el laboratorio:

En un vaso de precipitados con una muestra de agua de Logroño de dicho mes, se añade gota a gota una disolución concentrada de $\text{KOH}$. Con un instrumento de medida de pH (pHmetro) se mide el valor de pH cuando aparece un precipitado blanco, siendo el pH igual a 12,8. Sabiendo que el precipitado es un hidróxido metálico y que la solubilidad del hidróxido de sodio es $1{,}1\text{ Kg/L}$:

a)

Razone si el precipitado que aparece es $\text{NaOH}$ o $\text{Ca(OH)}_2$. [0,75 puntos]

b)

Calcule su producto de solubilidad. [0,75 puntos]

c)

El precipitado anterior se lava y se seca. Luego se añade a un vaso con $10\text{ mL}$ de agua. Razone si la disolución resultante será ácida, básica o neutra. [0,5 puntos]

Datos

Masas atómicas: $\text{H} = 1{,}0$; $\text{O} = 16{,}0$; $\text{Ca} = 40{,}1$; $\text{Na} = 23{,}0\text{ g/mol}$.