Examen de Química PAU Madrid 2021 · Modelo

Considere los elementos cuyas configuraciones electrónicas son: A: $1s^2 2s^2 2p^4$; B: $1s^2 2s^2$; C: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2$; D: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$.

a)

Identifique el nombre y símbolo de cada elemento, e indique el grupo y periodo a los que pertenece.

b)

Para los elementos A y B, justifique cuál de ellos tiene mayor radio atómico.

c)

Indique el estado o estados de oxidación más probable(s) de cada elemento.

d)

Justifique qué elemento, C ó D, tiene mayor energía de ionización.

Se introducen $46{,}0\text{ g}$ de tetraóxido de dinitrógeno en un recipiente de $1{,}00\text{ L}$ a $359{,}5\text{ K}$ y se cierra. Cuando se alcanza el equilibrio, $\mathrm{N_2O_4}\,(\mathrm{g}) \rightleftharpoons 2\,\mathrm{NO_2}\,(\mathrm{g})$, la presión parcial de $\mathrm{NO_2}$ es $10{,}0\text{ atm}$.

Datos:

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

a)

Calcule la presión total de la mezcla en el equilibrio.

b)

Calcule $K_p$ y $K_c$.

c)

Si aumenta la presión, por disminución de volumen, ¿en qué sentido se desplaza el equilibrio?

Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.

a)

La deshidratación de un alcohol con ácido sulfúrico en caliente conduce a un alquino.

b)

La oxidación de propanal con dicromato de potasio conduce a propan-1-ol.

c)

Las amidas se producen por reacción de amoniaco y un compuesto ácido.

d)

La polimerización de cloruro de vinilo (cloroeteno) produce polietileno y cloro.

Se disuelven $23{,}0\text{ g}$ de ácido metanoico en agua hasta obtener $10{,}0\text{ L}$ de disolución, cuyo pH es $2{,}52$. Calcule:

Datos:

Masas atómicas: $\mathrm{H} = 1$; $\mathrm{C} = 12$; $\mathrm{O} = 16$.

a)

El grado de disociación del ácido metanoico.

b)

$K_a$ del ácido metanoico.

c)

$K_b$ de la especie conjugada.

d)

El volumen de una disolución de hidróxido de potasio $0{,}20\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}$ necesario para neutralizar $10{,}0\text{ mL}$ de la disolución de ácido metanoico.

A.5 (2 puntos) Se construye una celda galvánica con un electrodo de manganeso y un electrodo de plata.

Datos

$E^0(\text{V}): \text{Mn}^{2+}/\text{Mn} = -1{,}18$; $\text{Ag}^+/\text{Ag} = 0{,}80$.

a)

Formule las semirreacciones de oxidación y reducción que se producen. Ajuste la reacción global por el método del ion-electrón.

b)

Determine el potencial de la celda galvánica.

c)

Justifique qué ocurre si se introduce una barra de plata en una disolución de manganeso (II).

B.1 (2 puntos) Considere las moléculas $\text{BF}_3$ y $\text{NH}_3$.

a)

Escriba su estructura de Lewis. [0,5 puntos]

b)

Indique su geometría molecular utilizando la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia. [0,5 puntos]

c)

Indique cuál es la hibridación del átomo central de cada una de ellas. [0,5 puntos]

d)

Explique la polaridad de ambas moléculas. [0,5 puntos]

B.2 (2 puntos) Para una reacción del tipo $2\text{A (g)} + \text{B (g)} \rightarrow \text{C (g)}$ a una temperatura determinada, se han obtenido los siguientes datos:

Experimento

$[\text{A}]_\text{inicial}$ ($\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$)

$[\text{B}]_\text{inicial}$ ($\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$)

Velocidad inicial ($\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$)

1 · 0,020 · 0,010 · 0,028

2 · 0,020 · 0,020 · 0,057

3 · 0,040 · 0,020 · 0,224

a)

Determine el orden total de la reacción y escriba su ley de velocidad. [0,5 puntos]

b)

Calcule la constante de velocidad. [0,5 puntos]

c)

Justifique, mediante la ecuación de Arrhenius, cómo afecta a la velocidad de reacción una disminución de temperatura. [0,5 puntos]

d)

Explique cómo modifica la energía de activación la adición de un catalizador. [0,5 puntos]

B.3 (2 puntos) Justifique si el pH de cada una de las disoluciones obtenidas al disolver en agua las siguientes sustancias es ácido, básico o neutro.

Datos:

$K_a (\text{HF}) = 6,8\cdot 10^{-4}$; $K_a (\text{HNO}_2) = 4,4\cdot 10^{-4}$; $K_b (\text{NH}_3) = 1,8\cdot 10^{-5}$

a)

Fluoruro de amonio. [0,5 puntos]

b)

Nitrito de sodio. [0,5 puntos]

c)

Nitrato de potasio. [0,5 puntos]

d)

Cloruro de amonio. [0,5 puntos]

B.4 (2 puntos) Nombre y formule los siguientes compuestos:

a)

Dos hidrocarburos saturados, isómeros de cadena, de fórmula molecular $\text{C}_5\text{H}_{12}$. [0,5 puntos]

b)

Dos alcoholes, isómeros de posición, de fórmula molecular $\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}$. [0,5 puntos]

c)

Dos isómeros lineales, de fórmula molecular $\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_2$ y con un grupo carboxilato. [0,5 puntos]

d)

Dos hidrocarburos aromáticos de fórmula molecular $\text{C}_8\text{H}_{10}$. [0,5 puntos]

En presencia de ácido sulfúrico, el óxido de manganeso (IV) reacciona con el yoduro de potasio y se forma yodo molecular, sulfato de manganeso (II), sulfato de potasio y agua.

Datos

Masas atómicas: $\text{O} = 16$; $\text{Mn} = 55$; $\text{I} = 127$

a)

Escriba y ajuste por el método del ion-electrón las reacciones iónica y molecular. [1 punto]

b)

Calcule la masa, en gramos, de yodo molecular que se obtiene si reaccionan 2,0 kg de pirolusita, mineral que contiene un 75% en masa de óxido de manganeso (IV). [1 punto]