Examen de Química PAU Madrid 2023 · Extraordinaria

Considere los elementos: A ($Z = 17$) y B ($Z = 12$).

a)

Escriba la configuración electrónica e indique el nombre, símbolo, grupo y periodo de ambos elementos.

b)

Justifique cuál es el elemento de mayor energía de ionización.

c)

Justifique cuál es el ion más estable de cada elemento y escriba sus configuraciones electrónicas.

d)

Explique si el radio del ion más estable de cada elemento es mayor o menor que el de su respectivo átomo neutro.

Responda a las siguientes cuestiones:

a)

Formule el compuesto 3-bromo-4-metilpentanal. Formule y nombre un isómero de función.

b)

Formule y nombre dos isómeros de posición del éter con fórmula molecular $\mathrm{C_4H_{10}O}$.

c)

d)

Escriba la reacción de obtención del ácido 2-metilbutanoico a partir del aldehído necesario, indicando el tipo de reacción que se produce y nombrando dicho aldehído.

Responda a las siguientes cuestiones:

Datos

$K_s(\mathrm{MgF_2}) = 5{,}2\cdot 10^{-11}$; Masas atómicas (u): $\mathrm{F} = 19{,}0$; $\mathrm{Mg} = 24{,}3$.

a)

Formule el equilibrio de solubilidad del fluoruro de magnesio, indicando el estado de cada especie. Escriba la expresión para $K_s$ en función de la solubilidad molar $s$.

b)

c)

d)

Justifique cómo varía la solubilidad del fluoruro de magnesio al añadirle un exceso de ácido fluorhídrico.

La reacción en fase gaseosa $2\,\mathrm{A} \rightarrow 2\,\mathrm{B} + \mathrm{C}$ es de segundo orden. Cuando la concentración de $\mathrm{A}$ es $0{,}050\text{ M}$ presenta una velocidad de $7{,}8\cdot 10^{-4}\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$.

a)

Escriba la ecuación de velocidad y deduzca las unidades de la constante de velocidad.

b)

c)

Justifique cómo afecta a la velocidad de la reacción la presencia de un catalizador.

d)

Justifique, mediante la ecuación de Arrhenius, cómo afecta a la constante de velocidad un aumento de la temperatura.

La reacción entre dióxido de azufre y sulfato de cobre(II), en presencia de cloruro de sodio, permite preparar cloruro de cobre(I), produciéndose también sulfato de sodio y ácido sulfúrico.

a)

Formule y ajuste por el método del ion electrón las semirreacciones de oxidación y reducción que tienen lugar. Indique las especies que actúan como oxidante y reductora.

b)

Ajuste las reacciones iónica y molecular.

c)

Calcule el volumen de $\mathrm{SO_2}$ que reacciona con $7{,}0\text{ g}$ de sulfato de cobre(II), a $1{,}0\text{ atm}$ y $25\text{ }^\circ\mathrm{C}$.

Datos. Masas atómicas (u): $\mathrm{O = 16{,}0}$; $\mathrm{S = 32{,}0}$; $\mathrm{Cu = 63{,}5}$. $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\mathrm{L}\cdot\mathrm{mol}^{-1}\cdot\mathrm{K}^{-1}$.

B.1 Para las moléculas: $\text{NH}_3$ y $\text{SH}_2$.

a)

[0,5 puntos] Indique y represente la geometría molecular aplicando el método de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (RPECV).

b)

[0,5 puntos] Indique la hibridación del átomo central.

c)

[0,5 puntos] Justifique su polaridad.

d)

[0,5 puntos] Justifique la fuerza intermolecular más importante que presenta cada una de ellas.

B.2 Formule los reactivos y el producto mayoritario de las siguientes reacciones. Indique el tipo de reacción, la regla que sigue si es el caso, y nombre los productos.

a)

[0,75 puntos] 3-metilpent-2-eno + HCl →

b)

[0,75 puntos] 3-metilpentan-2-ol + H 2 SO 4 (concentrado) →

c)

[0,5 puntos] Ácido pentanoico + etanol →

B.3 Cuando se calientan $0{,}20\text{ mol}$ de $\text{HCONH}_2$ a $127\text{ }^\circ\text{C}$ en un reactor de $5{,}0\text{ L}$, tiene lugar la siguiente reacción:$$\text{HCONH}_2\text{ (g)} \rightleftharpoons \text{NH}_3\text{ (g)} + \text{CO (g)} \quad (\Delta H = +29{,}4\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1})$$alcanzándose en el equilibrio una presión total de $1{,}6\text{ atm}$.

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

a)

[0,75 puntos] Calcule las concentraciones de cada especie en el equilibrio.

b)

[0,75 puntos] Calcule $K_c$, $K_p$ y la fracción molar del reactivo que queda sin descomponer.

c)

[0,5 puntos] Justifique lo que ocurrirá en el equilibrio al aumentar la temperatura.

B.4 Responda a las siguientes cuestiones:

a)

[1 punto] La biotina es un ácido monoprótico, $\text{HA}$. Una disolución de biotina $0{,}010\text{ M}$ tiene un $\text{pH}$ de $3{,}3$. Determine la constante de disociación y el grado de disociación.

b)

[1 punto] Determine el volumen de una disolución de hidróxido de sodio $0{,}050\text{ M}$ necesario para neutralizar $100\text{ mL}$ de la disolución de $\text{HA}$.

A través de una celda electrolítica que contiene una disolución acuosa de $\mathrm{CdSO_4}$, se hace pasar una corriente de $2{,}50\text{ A}$ durante $90\text{ minutos}$, observándose que se deposita $\mathrm{Cd}$ y se desprende oxígeno molecular.

Datos:

$E^\circ(\mathrm{Cd^{2+}/Cd}) = -0{,}40\text{ V}$; $E^\circ(\mathrm{O_2/H_2O}) = 1{,}23\text{ V}$. $F = 96485\text{ C}\cdot\text{mol}^{-1}$. Masa atómica (u): $\mathrm{Cd} = 112{,}4$.

a)

[1 punto] Escriba las reacciones que se producen en el ánodo y en el cátodo, y la reacción iónica y molecular, ajustadas por el método del ion electrón, indicando el estado de las especies.

b)

[1 punto] Calcule los gramos de $\mathrm{Cd}$ depositados.