Examen de Química PAU Madrid 2020 · Extraordinaria

Considere los siguientes elementos: A (nitrogenoide del periodo 3), B ($Z = 11$), C (subnivel 3p con solo dos electrones) y D (periodo 2, grupo 15).

a)

Identifique cada elemento con su nombre y símbolo.

b)

Determine la configuración electrónica de cada elemento.

c)

Justifique si la segunda energía de ionización del elemento A es menor que la del B.

Considere los siguientes elementos: A (nitrogenoide del periodo 3), B ($Z = 11$), C (subnivel 3p con solo dos electrones) y D (periodo 2, grupo 15).

d) Formule el compuesto formado por los elementos A y B y razone si presenta conductividad eléctrica en estado fundido.

Sí

No

A.2 (2 puntos) Se preparan las siguientes disoluciones acuosas: $\text{NH}_4^+$, $\text{CH}_3\text{COO}^-$, $\text{HClO}_4$ y $\text{KCN}$.

Datos. $K_a(\text{ácido acético}) = 1{,}8\times 10^{-5}$; $K_a(\text{ácido cianhídrico}) = 4{,}9\times 10^{-10}$; $K_b(\text{amoniaco}) = 1{,}8\times 10^{-5}$.

a)

Escriba las reacciones de disociación en agua de cada una de las especies. [0,5 puntos]

b)

Justifique sin hacer cálculos si el pH de cada disolución es ácido, básico o neutro. [0,75 puntos]

c)

Si se parte de la misma concentración inicial, explique cuál de las disoluciones tiene mayor basicidad. [0,75 puntos]

A.3 (2 puntos) Se mezclan 0,250 L de disolución de sulfato de potasio $3{,}00\times 10^{-2}\text{ M}$ con 0,250 L de disolución de nitrato de bario $2{,}00\times 10^{-3}\text{ M}$. Considere los volúmenes aditivos.

Dato. $K_s\text{ (sulfato de bario)} = 1{,}1\times 10^{-10}$.

a)

Escriba el equilibrio de solubilidad que tiene lugar.

b)

Justifique numéricamente si se forma algún precipitado.

c)

Explique cómo varía la solubilidad del sulfato de bario cuando se le añade una disolución de sulfato de amonio.

Considere los electrodos: $\text{Sn}^{2+}/\text{Sn}$, $\text{MnO}_4^-/\text{Mn}^{2+}$ (en medio ácido clorhídrico), $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$ y $\text{Ce}^{4+}/\text{Ce}^{3+}$.

Datos. $E^0(\text{V})$: $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn} = -0,76$; $\text{Sn}^{2+}/\text{Sn} = -0,14$; $\text{MnO}_4^-/\text{Mn}^{2+} = 1,51$; $\text{Ce}^{4+}/\text{Ce}^{3+} = 1,61$.

a)

Razone qué dos electrodos forman la pila a la que corresponde el proceso con menor $\Delta G^0$.

b)

Haga los cálculos pertinentes que le permitan razonar si un recipiente de zinc se deteriora al almacenar en él una disolución de $\text{KMnO}_4$ en medio ácido.

c)

Ajuste por el método del ion-electrón la ecuación iónica y molecular del proceso redox del apartado b).

A.5 (2 puntos) Considere los compuestos propan-2-ol, propanal, etil metil éter y ácido propanoico:

a)

Formúlelos con su fórmula semidesarrollada.

b)

Escriba la reacción de formación de un éster a partir de algún o algunos de los compuestos del enunciado y nombre el producto.

c)

Escriba la reacción de formación de un alqueno a partir de algún compuesto del enunciado y utilizando ácido sulfúrico en caliente. Nombre el alqueno y el tipo de reacción.

d)

Indique cuáles son isómeros de función.

B.1 (2 puntos) Responda las siguientes cuestiones:

a)

Para la molécula $\text{NF}_3$, indique la hibridación del átomo central, número de orbitales híbridos y número de electrones en cada orbital híbrido.

b)

Justifique si la molécula $\text{NF}_3$ es polar o apolar.

c)

Explique la solubilidad del propan-2-ol en agua en función de las fuerzas intermoleculares existentes.

B.2 (2 puntos) Se ha llevado a cabo la reacción: $\mathrm{A\,(g) + 2\,B\,(g) \rightarrow 2\,C\,(g)}$ en dos condiciones experimentales diferentes, obteniéndose la ecuación de velocidad $v = k[\mathrm{B}]$ y los siguientes valores de energías:

Experimento

Ea / $\mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$

$\Delta H$ / $\mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$

1

2

$-0,3$

2

0,5

$-0,3$

a)

Justifique en cuál de los experimentos la reacción es más lenta.

b)

Explique cómo se modifica la velocidad de la reacción al duplicar la concentración inicial de A.

c)

Determine el orden total de la reacción y las unidades de la constante de velocidad.

d)

Justifique cómo afecta a la velocidad de reacción un aumento de temperatura.

B.3 (2 puntos) En medio ácido sulfúrico, reaccionan una disolución de dicromato de potasio con una disolución de sulfato de hierro (II), y se obtiene sulfato de cromo (III), sulfato de hierro (III), sulfato de potasio y agua.

a)

Ajuste la reacción iónica global por el método del ion-electrón e indique cuál es la especie oxidante y cuál la reductora.

b)

Ajuste la reacción molecular por el método del ion-electrón.

c)

Calcule el rendimiento con el que transcurre esta reacción si a partir de $4{,}0\text{ g}$ de dicromato de potasio se obtienen $12{,}0\text{ g}$ de sulfato de hierro (III).

Datos:

Masas atómicas: $\text{O} = 16{,}0$; $\text{S} = 32{,}1$; $\text{K} = 39{,}1$; $\text{Cr} = 52{,}0$; $\text{Fe} = 55{,}8$.

%

Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y c); 0,5 puntos apartado b).

B.4 (2 puntos) A 30 °C se introducen 138 g de $\text{N}_2\text{O}_4$ en un matraz de 50,0 L, transcurriendo la siguiente reacción: $\text{N}_2\text{O}_4\text{ (g)} \rightleftharpoons 2\ \text{NO}_2\text{ (g)}$, con $K_p = 0{,}21$.

Datos. Masas atómicas: $\text{N} = 14$; $\text{O} = 16$. $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$.

a)

Escriba el equilibrio y exprese el número de moles en equilibrio de cada compuesto en función del grado de disociación.

b)

Obtenga el grado de disociación.

c)

Justifique, sin realizar cálculos, si el grado de disociación aumenta, disminuye o permanece constante cuando la reacción tiene lugar a la misma temperatura, pero a menor presión.

B.5 (2 puntos) Responda las siguientes cuestiones:

a)

Formule o nombre los siguientes compuestos, según proceda:

b)

Formule la reacción, indique de qué tipo es, y nombre los compuestos orgánicos implicados:

$\text{CH}_3\!-\text{CH}_2\!-\text{CHO} + \text{oxidante} \rightarrow$

c)

Formule la reacción, indique de qué tipo es, y nombre los compuestos orgánicos implicados:

$\text{CH}_3\!-\text{CH}_2\!-\text{CH}_2\text{OH} + \text{CH}_3\!-\text{COOH} \text{ (en medio ácido)} \rightarrow$