Examen de Química PAU Madrid 2022 · Extraordinaria

Considere los elementos A (un halógeno cuyo anión contiene $18\ \text{e}^-$), B (un metal alcalinotérreo del tercer periodo) y C (un elemento del grupo 16 que contiene $16\ \text{e}^-$).

a)

Identifique los elementos A, B y C con su nombre y símbolo, y escriba la configuración electrónica de cada uno de ellos en su estado fundamental.

b)

Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

b.1. El elemento C es el que presenta una mayor energía de ionización.

b.2. El elemento con mayor radio atómico es el B.

Razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y responda a las cuestiones:

a)

Los compuestos butanal y butanona son isómeros de función del but-3-en-1-ol. Escriba la fórmula semidesarrollada y nombre y señale el grupo funcional de cada uno de los tres compuestos.

Afirmación a):

b)

En la reacción de adición del ácido bromhídrico al propeno se obtiene como producto mayoritario 1-bromopropano. Formule la reacción e indique la regla que sigue.

Afirmación b):

c)

En la reacción de eliminación del pentan-2-ol con ácido sulfúrico y calor se obtiene como producto mayoritario pent-2-eno. Formule la reacción e indique la regla que sigue.

Afirmación c):

d)

El policloruro de vinilo (PVC) se obtiene a partir de cloroeteno o cloruro de vinilo mediante una reacción de polimerización por condensación.

Afirmación d):

Para la reacción $2\ \text{NO}\ (\text{g}) + 2\ \text{H}_2\ (\text{g}) \rightarrow \text{N}_2\ (\text{g}) + 2\ \text{H}_2\text{O}\ (\text{g})$ el orden parcial de cada reactivo es uno.

a)

b)

Para un valor inicial de $[\text{NO}]$ y $[\text{H}_2]$ de $0{,}0025\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$ y $0{,}075\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$, respectivamente, la velocidad es $4{,}5\times 10^{-4}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$. Determine la constante de velocidad y sus unidades.

c)

Una disolución acuosa de ácido benzoico ($\text{C}_6\text{H}_5-\text{COOH}$) $0{,}100\ \text{M}$ tiene un grado de disociación del $2{,}5\%$.

a)

Determine la constante de disociación del ácido y la constante de basicidad de su base conjugada.

b)

Calcule el pH de la disolución.

c)

Determine el volumen de disolución de $\text{NaOH}\ 0{,}0500\ \text{M}$ que habría que añadir a $50{,}0\ \text{mL}$ de la disolución del ácido para neutralizarlo completamente. Razone si el pH final será ácido, básico o neutro.

Ácido

Básico

Neutro

A.5 El permanganato de potasio reacciona con el ácido clorhídrico produciendo cloruro de potasio, cloruro de manganeso(II), agua y cloro molecular.

a)

(1 punto) Ajuste las reacciones iónica y molecular utilizando el método del ion-electrón. Indique las especies oxidante y reductora.

b)

(1 punto) Determine el volumen de ácido clorhídrico comercial del 36% de riqueza en peso y densidad $1{,}18\text{ g}\cdot\text{mL}^{-1}$ que se necesitará para que reaccionen completamente $5{,}00\text{ g}$ de permanganato de potasio.

Datos. Masas atómicas (u): $\text{H} = 1{,}0$; $\text{O} = 16{,}0$; $\text{Cl} = 35{,}5$; $\text{K} = 39{,}1$; $\text{Mn} = 55{,}0$.

Considere las moléculas $\text{NaBr}$, $\text{NH}_3$, $\text{CH}_4$ y $\text{HCl}$.

a)

[1 punto] Justifique, mediante el tipo de enlace y las distintas fuerzas intermoleculares presentes, qué punto de ebullición corresponde a cada molécula: $-33{,}3\ ^\circ\text{C}$, $-85{,}1\ ^\circ\text{C}$, $1396\ ^\circ\text{C}$ y $-161{,}6\ ^\circ\text{C}$.

b)

[1 punto] Indique la hibridación del átomo central y la geometría de las moléculas $\text{NH}_3$ y $\text{CH}_4$.

Escriba todos los productos de las siguientes reacciones orgánicas, indique el tipo de reacción y nombre los compuestos implicados.

a)

[0,5 puntos] $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-Cl} + \text{NaOH} \rightarrow$

b)

[0,5 puntos] $\text{CH}_3\text{-CHO} + \text{H}_2 \rightarrow$

c)

[0,5 puntos] $\text{-COOH} + \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-OH} \rightarrow$

d)

[0,5 puntos] $\text{CH}_3\text{-C(OH)(CH}_3\text{)-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4/\text{calor} \rightarrow$

En un reactor se introducen $0{,}46\text{ mol}$ de $\text{N}_2$ y $0{,}77\text{ mol}$ de $\text{H}_2$. Cuando se alcanza el equilibrio a $800\text{ K}$: $$\text{N}_2\text{ (g)} + 3\,\text{H}_2\text{ (g)} \rightleftharpoons 2\,\text{NH}_3\text{ (g)} \quad (\Delta H = -107{,}2\text{ kJ})$$

se han formado $0{,}012\text{ mol}$ de amoníaco y la presión total del recipiente es $13{,}1\text{ atm}$.

a)

[1 punto] Calcule el valor de $K_c$.

b)

[0,5 puntos] Determine el valor de $K_p$.

c)

[0,5 puntos] Razone cómo se modificará el rendimiento de la reacción si se realiza a $1200\text{ K}$. Dato: $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$.

Responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

a)

[1 punto] Tras la adición de hidróxido de sodio $0{,}20\text{ M}$ a $100\text{ mL}$ de ácido nítrico $0{,}050\text{ M}$ se obtiene una disolución de pH neutro. Escriba la reacción que tiene lugar y calcule el volumen que se añade de la base.

b)

[1 punto] El ácido láctico (HA) es un compuesto orgánico con una constante de acidez de $1{,}38\times 10^{-4}$ y masa molecular $90{,}0\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$. Se preparan $100\text{ mL}$ de una disolución de ácido láctico cuyo pH es el mismo que el de otra disolución de $\text{HCl } 0{,}0200\text{ M}$. Determine los gramos de ácido láctico necesarios para preparar la disolución.

Una pila en medio básico tiene la siguiente notación:

$\mathrm{Mn^{2+}(ac, 1\ M) \mid MnO_2(s) \parallel Au^{3+}(ac, 1\ M) \mid Au(s)}$

a)

[1 punto] Escriba ajustadas por el método ion-electrón las semirreacciones de oxidación y reducción, indicando el ánodo, el cátodo y qué especies actúan como oxidante y reductora.

b)

[1 punto] Determine el potencial de la pila y prediga la espontaneidad del proceso redox.

Datos

$E^0(\mathrm{V}): \mathrm{MnO_2/Mn^{2+}} = 1{,}23$; $\mathrm{Au^{3+}/Au} = 1{,}50$.