Examen de Química PAU Madrid 2024 · Modelo

Considere los elementos A ($Z = 11$), B ($Z = 13$) y C ($Z = 16$):

a)

[0,5 puntos] Escriba su configuración electrónica.

b)

[0,5 puntos] Identifíquelos con el nombre, símbolo, grupo y periodo.

c)

[0,5 puntos] Razone cuál es el ion más estable de cada elemento, indicando símbolo y carga.

d)

[0,5 puntos] Razone qué elemento tiene el menor radio atómico.

Complete las siguientes reacciones, nombre todos los compuestos orgánicos e indique el tipo de reacción:

a)

[0,5 puntos] $\mathrm{CH_3-CH_2-CHOH-CH_2-CH_3 + H_2SO_4 / calor \rightarrow}$

b)

[0,5 puntos] $\mathrm{CH_3-COOH + CH_3-CHOH-CH_3 + H^+ \rightarrow}$

c)

[0,5 puntos] $\mathrm{CH_3-CHBr-CH_3 + NaOH / EtOH \rightarrow}$

d)

[0,5 puntos] $\mathrm{CH_3-CH=CH_2 + H_2O / H^+ \rightarrow}$

El clorato de potasio (sólido) se descompone para dar cloruro de potasio (sólido) y oxígeno molecular (gas). Para esta reacción de descomposición a $25\ \text{°C}$, calcule:

Propiedades termodinámicas a $25\ \text{°C}$

Especies

$\Delta H^\circ_{\text{f}}\ (\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})$

$\Delta G^\circ_{\text{f}}\ (\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})$

$S^\circ\ (\text{J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1})$

$\text{KClO}_3\text{ (s)}$

$-391{,}2$

$-289{,}9$

$143{,}0$

$\text{KCl (s)}$

$-435{,}9$

$-408{,}3$

$82{,}7$

$\text{O}_2\text{ (g)}$

$0$

$0$

$205{,}0$

a)

La variación de entalpía estándar [0,5 puntos].

b)

La variación de entropía estándar [0,5 puntos].

c)

La variación de energía de Gibbs estándar, y razone si la reacción es espontánea [0,5 puntos].

d)

Determine si a $100\ \text{°C}$ la reacción es espontánea o no. Considere $\Delta H^\circ$ e $\Delta S^\circ$ constantes con la temperatura [0,5 puntos].

Para el equilibrio: $\text{A}_2\text{ (g)} + \text{B}_2\text{ (g)} \rightleftharpoons 2\text{ AB (g)}$, $K_p = 5$ a $25\ ^\circ\text{C}$ y $K_p = 36$ a $300\ ^\circ\text{C}$.

A la temperatura de $300\ ^\circ\text{C}$, en un recipiente de $5{,}0\text{ L}$, calentamos $2{,}0\text{ mol}$ de $\text{A}_2$ y $2{,}0\text{ mol}$ de $\text{B}_2$.

a)

[0,5 puntos] Razone si la formación de AB es exotérmica o endotérmica.

b)

[1 punto] Calcule las concentraciones de todas las sustancias implicadas en el equilibrio a $300\ ^\circ\text{C}$.

c)

[0,5 puntos] Con los datos disponibles, calcule $K_p$ a $300\ ^\circ\text{C}$ para el equilibrio:

$$\frac{1}{2}\text{ A}_2\text{ (g)} + \frac{1}{2}\text{ B}_2\text{ (g)} \rightleftharpoons \text{AB (g)}$$

El dicromato de potasio en presencia de ácido clorhídrico reacciona con el cloruro de estaño(II), obteniéndose cloruro de estaño(IV) y cloruro de cromo(III).

a)

(1 punto) Formule y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción utilizando el método del ion electrón, indicando cuál es el cátodo y el ánodo y las especies oxidante y reductora. Escriba la reacción completa iónica y molecular.

b)

(1 punto) Determine la riqueza en % masa de la disolución de $\mathrm{HCl}$ comercial de densidad $1{,}18\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}$ que se ha utilizado para preparar el ácido clorhídrico empleado en la reacción sabiendo que $25{,}0\ \mathrm{mL}$ de la disolución de ácido clorhídrico reaccionan con $12{,}0\ \mathrm{g}$ de cloruro de estaño(II).

Datos: Masas atómicas (u): $\mathrm{H} = 1{,}0$; $\mathrm{Cl} = 35{,}5$; $\mathrm{Sn} = 118{,}7$

%

Para las siguientes moléculas: $\text{CCl}_4$, $\text{NF}_3$ y $\text{H}_2\text{O}$.

a)

[0,5 puntos] Dibuje sus estructuras de Lewis.

b)

[0,5 puntos] Escriba el tipo de geometría molecular que presentan según la TRPECV.

c)

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

d)

[0,5 puntos] Justifique su polaridad.

Para los compuestos: dietil éter, but-2-eno, butan-2-ol y butanal, conteste las siguientes cuestiones utilizando siempre las fórmulas semidesarrolladas de todos los compuestos orgánicos implicados.

a)

[0,5 puntos] ¿Cuáles son isómeros de función? Indique el/los tipo/s de compuesto/s implicado/s y su fórmula molecular.

b)

[0,5 puntos] ¿Cuál presenta isomería geométrica? Justifique la respuesta escribiendo la fórmula desarrollada y asignando el nombre preciso para cada isómero.

c)

[0,5 puntos] ¿Cuál puede dar un alqueno al tratarlo con ácido sulfúrico? Escriba la reacción y nombre los posibles productos indicando el mayoritario.

d)

[0,5 puntos] ¿Cuál puede dar un ácido por oxidación? Escriba la fórmula y el nombre del ácido.

El cloruro de oro(III) es una sal muy poco soluble en agua. Responda a las siguientes cuestiones:

a)

[0,5 puntos] Escriba el equilibrio de solubilidad del cloruro de oro(III) en agua, detallando el estado de las especies, y la expresión de $K_s$ en función de su solubilidad.

b)

[0,75 puntos] Sabiendo que la sal presenta una solubilidad de $0{,}010\text{ mg}$ en $100\text{ mL}$ de agua a $20\ ^\circ\text{C}$, calcule la constante del producto de solubilidad a esa temperatura.

Datos: Masas atómicas (u): $\text{Cl} = 35{,}5$; $\text{Au} = 197{,}0$.

c)

[0,75 puntos] Calcule la nueva solubilidad si se añade sulfuro de oro(III) a la disolución del enunciado, hasta alcanzar una concentración total de $\text{Au(III)}$ de $0{,}1\text{ M}$. Razone y explique el efecto que tiene lugar.

B.4 A partir de los valores de potenciales normales de reducción, responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

a)

[0,75 puntos] Determine el potencial de una pila galvánica formada por un electrodo de platino sumergido en una disolución de permanganato de potasio en medio ácido sulfúrico y un electrodo de plomo sumergido en una disolución de nitrato de plomo(II). Ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción, indicando el ánodo y el cátodo.

b)

[0,5 puntos] Ordene las especies $\text{MnO}_4^-$, $\text{Pb}^{2+}$, $\text{Cu}^+$ y $\text{Fe}^{2+}$ de menor a mayor poder oxidante.

c)

[0,75 puntos] Explique el proceso que tiene lugar si una pieza de hierro metálico se introduce en una disolución de cobre(I). Razone su espontaneidad.

Datos

$E^\circ(\text{V}):\ \text{Fe}^{2+}/\text{Fe} = -0{,}44;\ \text{Pb}^{2+}/\text{Pb} = -0{,}13;\ \text{Cu}^+/\text{Cu} = 0{,}52;\ \text{MnO}_4^-/\text{Mn}^{2+} = 1{,}52$.

B.5 Se preparan disoluciones acuosas de igual concentración de los siguientes compuestos a $25\,^\circ\mathrm{C}$: ácido metanoico, cloruro de potasio, cianuro de sodio y nitrato de amonio.

Datos

$K_a\text{ (ácido cianhídrico)} = 10^{-11}$; $K_b\text{ (amoniaco)} = 10^{-5}$; $K_a\text{ (ácido metanoico)} = 10^{-4}$.

a)

(0,75 puntos) Sin hacer cálculo, justifique el carácter ácido, básico o neutro de cada una. Escriba las reacciones de ionización para cada uno de ellos, y las de hidrólisis del ion que lo requiera.

b)

(0,5 puntos) Haciendo uso de los datos de las constantes de acidez y basicidad, justifique cuál es la disolución más ácida y la más básica, y escriba la reacción que se produce al mezclar ambas.

c)

(0,75 puntos) Calcule el pH de una disolución $0{,}125\text{ M}$ de ácido metanoico.