Examen de Química PAU Madrid 2020 · Ordinaria

A.1 (2 puntos) Considere los elementos aluminio y magnesio.

a)

Escriba la configuración electrónica de cada elemento.

b)

Justifique qué elemento presenta mayor radio atómico.

c)

Explique si la segunda energía de ionización del aluminio es mayor, igual o menor que la primera.

d)

Sabiendo que la primera energía de ionización del magnesio es $738{,}1\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$, razone si es posible ionizar un mol de átomos de magnesio gaseosos con una energía de $500\text{ kJ}$.

A.2 (2 puntos) Justifique si el pH de las siguientes disoluciones acuosas es ácido, básico o neutro. Escriba las reacciones correspondientes y realice cálculos sólo cuando lo considere necesario.

Datos: $K_a\text{ (ácido acético)} = 1{,}8\times 10^{-5}$; $K_a\text{ (ácido hipobromoso)} = 2{,}3\times 10^{-9}$; $K_b\text{ (amoniaco)} = 1{,}8\times 10^{-5}$.

a)

$100\text{ mL}$ de ácido acético $0{,}2\text{ M} + 200\text{ mL}$ de hidróxido de sodio $0{,}1\text{ M}$.

b)

Amoniaco.

c)

$100\text{ mL}$ de ácido clorhídrico $0{,}2\text{ M} + 150\text{ mL}$ de hidróxido de sodio $0{,}2\text{ M}$.

d)

Hipobromito de sodio.

A.3 (2 puntos) Formule las reacciones propuestas, indique de qué tipo son y nombre los productos orgánicos obtenidos:

a)

But-2-eno + $\text{H}_2$/ catalizador $\rightarrow$

b)

Pentan-1-ol + $\text{KMnO}_4$ (oxidante fuerte) $\rightarrow$

c)

2-clorobutano + hidróxido de sodio (medio acuoso) $\rightarrow$

d)

Ácido propanoico + metanol (medio ácido) $\rightarrow$

A.4 (2 puntos) A $2600\text{ K}$ se introduce $1\text{ mol}$ de agua en un recipiente vacío de $100\text{ L}$, alcanzándose el siguiente equilibrio:

$$2\text{ H}_2\text{O (g)} \rightleftharpoons 2\text{ H}_2\text{ (g)} + \text{O}_2\text{ (g)},\quad\text{con } K_p = 4{,}2\times 10^{-5}$$

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

a)

Calcule $K_c$.

b)

Calcule el número de moles de $\text{O}_2$ en el equilibrio.

c)

Justifique cómo se modifica el equilibrio al aumentar la presión total por disminución de volumen.

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

a)

Se construye una pila galvánica con los electrodos $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$ y $\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}$. Escriba las semirreacciones que tienen lugar en el ánodo y en el cátodo y calcule el potencial.

b)

Se tratan $317{,}5\text{ g}$ de zinc, de $90\%$ de riqueza en masa, con una disolución de ácido nítrico diluido. Ajuste la reacción y calcule los litros de hidrógeno que se obtienen a $25\text{ }^\circ\text{C}$ y $1\text{ atm}$, si el rendimiento es del $80\%$.

Datos:

$E^0(\text{V}):\ \text{Zn}^{2+}/\text{Zn} = -0{,}76,\ \text{Fe}^{2+}/\text{Fe} = -0{,}44$; $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$. Masa atómica: $\text{Zn} = 65{,}4$.

B.1 Para las moléculas $\text{H}_2\text{O}$ y $\text{PF}_3$:

a)

Justifique el número de pares de electrones enlazantes y los pares libres del átomo central.

b)

Indique la hibridación que presenta el átomo central y su geometría.

c)

Explique su polaridad.

d)

Indique el tipo de fuerzas intermoleculares.

B.2 Formule y nombre los reactivos y todos los productos orgánicos de las siguientes reacciones:

a)

Deshidratación de pentan-2-ol con ácido sulfúrico y calor.

b)

Reducción de propanona.

c)

$\text{CH}_3-\text{CHOH}-\text{CH}_3 + \text{CH}_3-\text{COOH} \rightarrow$

d)

$\text{CH}_3-\text{CH}=\text{C}(\text{CH}_3)-\text{CH}_2-\text{CH}_3 + \text{HCl} \rightarrow$

B.3 Una disolución saturada de hidróxido de calcio presenta una solubilidad de $0{,}96\text{ g}\cdot\text{L}^{-1}$.

a)

Formule el equilibrio de solubilidad, indicando el estado de cada especie.

b)

Calcule el producto de solubilidad del hidróxido de calcio.

c)

Calcule el pH de la disolución.

d)

¿Cómo afecta a la solubilidad del hidróxido de calcio un aumento de pH?

Datos. Masas atómicas: $\text{H} = 1{,}0$; $\text{O} = 16{,}0$; $\text{Ca} = 40{,}1$.

B.4 Se hace reaccionar una disolución de cloruro de sodio con permanganato de potasio en medio ácido sulfúrico obteniéndose sulfato de manganeso (II), cloro, sulfato de potasio, sulfato de sodio y agua.

a)

Ajuste por el método del ion-electrón las semirreacciones de oxidación y reducción que tienen lugar, e indique las especies que actúan como oxidante y como reductora.

b)

Ajuste las reacciones iónica y molecular global.

c)

Calcule la masa, en kg, de cloruro de sodio necesaria para obtener $1\text{ m}^3$ de cloro, medido a $750\text{ mm de Hg}$ y $30\text{ }^\circ\text{C}$, sabiendo que el rendimiento de la reacción es del $80\%$.

Datos. Masas atómicas: $\text{Na} = 23{,}0$; $\text{Cl} = 35{,}5$. $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$.

B.5 (2 puntos) Se tiene una disolución de ácido peryódico 0,10 M.

Dato: $K_a \text{ (ácido peryódico)} = 2{,}3 \cdot 10^{-2}$.

a)

Calcule el pH de la disolución.

b)

Determine el volumen de la disolución del enunciado necesario para preparar 250 mL de disolución de ácido peryódico 0,02 M.

c)

A 200 mL de la disolución del enunciado se le añaden 125 mL de hidróxido de sodio 0,16 M. Justifique si el pH resultante es ácido, básico o neutro.