Examen de Química PAU Madrid 2024 · Ordinaria

Considere los elementos A, B y C, con números atómicos Z, Z+1 y Z+2, respectivamente. Sabiendo que B es el gas noble del segundo periodo, responda a las siguientes preguntas:

a)

[0,5 puntos] Para cada elemento identifique su nombre y símbolo, escriba su configuración electrónica, e indique cuántos electrones desapareados tiene.

b)

[0,5 puntos] Justifique cuál es el ion más estable de los elementos A y C, indicando el tipo de ion y el símbolo.

c)

[0,5 puntos] Razone cuál de ellos tiene el mayor radio iónico.

d)

[0,5 puntos] Formule y nombre el compuesto formado con los elementos A y C, y explique qué tipo de enlace presenta.

Responda a las siguientes cuestiones:

a)

[0,75 puntos] Indique cuál o cuáles de los siguientes compuestos presenta isomería geométrica. Escriba la fórmula desarrollada y el nombre de cada isómero.

i) Propeno

ii) But-1-eno

iii) Pent-2-eno

iv) Propen-2-ol

b)

[0,75 puntos] Complete las siguientes reacciones, nombre todos los compuestos orgánicos, e indique el tipo de reacción.

c)

[0,5 puntos] Nombre los siguientes compuestos e indique cuál es el grupo característico principal.

La siguiente reacción es de orden 2 respecto al monóxido de carbono y de orden 1 respecto al cloro:

$$2\text{ NO (g)} + \text{Cl}_2\text{ (g)} \rightarrow 2\text{ NOCl (g)}$$

Datos (a 25 °C)

$\Delta H^\circ_\text{f}\text{ (kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\text{)}$: $\text{NOCl} = 51{,}7$; $\text{NO} = 90{,}3$

$S^\circ\text{ (J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}\text{)}$: $\text{NO} = 210{,}6$; $\text{Cl}_2 = 223{,}0$; $\text{NOCl} = 261{,}7$

a)

[0,5 puntos] Escriba la ecuación de velocidad para dicha reacción, y deduzca las unidades de la constante de velocidad si las concentraciones se miden en $\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$ y el tiempo en s.

b)

[0,5 puntos] A partir de la ecuación de Arrhenius, explique cómo afecta a la velocidad de la reacción un aumento de temperatura.

La siguiente reacción es de orden 2 respecto al monóxido de carbono y de orden 1 respecto al cloro:

$$2\text{ NO (g)} + \text{Cl}_2\text{ (g)} \rightarrow 2\text{ NOCl (g)}$$

Datos (a 25 °C)

$\Delta H^\circ_\text{f}\text{ (kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\text{)}$: $\text{NOCl} = 51{,}7$; $\text{NO} = 90{,}3$

$S^\circ\text{ (J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}\text{)}$: $\text{NO} = 210{,}6$; $\text{Cl}_2 = 223{,}0$; $\text{NOCl} = 261{,}7$

c)

[0,5 puntos] Determine la variación de energía de Gibbs estándar de la reacción a 25 °C.

d)

[0,5 puntos] Justifique si la reacción es espontánea o no a dicha temperatura.

Se han preparado disoluciones acuosas 0,20 M de los siguientes compuestos a 25 °C: hidróxido de sodio, ácido propanoico, cloruro de amonio, cloruro de potasio y etanoato de sodio.

Datos

pKa (ácido propanoico) = 4,9; pKa (ácido acético) = 4,75; pKb (amoníaco) = 4,75.

a)

(1 punto) Calcule el pH de las disoluciones de hidróxido de sodio y ácido propanoico.

b)

(1 punto) Ordene las disoluciones de cloruro de amonio, cloruro de potasio y etanoato de sodio de mayor a menor carácter ácido. Justifique la respuesta formulando las reacciones de ionización de cada especie, y las de hidrólisis del ion que lo requiera.

El dicromato de potasio reacciona con el cloruro de hierro(II) en disolución de ácido clorhídrico, obteniéndose como productos: cloruro de cromo(III), cloruro de hierro(III), cloruro de potasio y agua.

Datos

Masas atómicas (u): O = 16,0; K = 39,1; Cr = 52,0.

a)

(1 punto) Formule y ajuste por el método del ion electrón las semirreacciones de oxidación y reducción. Indique las especies oxidante y reductora. Ajuste la reacción iónica y la molecular.

b)

(1 punto) Determine qué masa de dicromato de potasio se necesitará para que reaccione completamente con 50 mL de disolución de cloruro de hierro(II) 0,60 M.

B.1 Considere las moléculas: $\text{PF}_3$ y $\text{OCS}$, y responda a las siguientes cuestiones:

a)

[0,75 puntos] Represente sus estructuras de Lewis e indique cuántos pares de electrones no enlazantes tiene el átomo central.

b)

[0,75 puntos] Indique y represente sus geometrías moleculares de acuerdo con la teoría RPECV, y escriba la hibridación del átomo central.

c)

[0,5 puntos] Justifique la polaridad de cada una.

B.2 Responda a las siguientes preguntas:

a)

[0,75 puntos] Escriba la fórmula semidesarrollada de los siguientes compuestos:

b)

[0,5 puntos] Formule una reacción de esterificación o condensación en la que se obtenga como producto 2-metilbutanoato de propilo, y nombre los reactivos.

c)

[0,75 puntos] Formule y ajuste la reacción de combustión de etanol. A partir de ella, determine la riqueza en etanol de una muestra de $17\text{ g}$ sabiendo que al reaccionar con exceso de oxígeno se obtienen $14,2\text{ L}$ de dióxido de carbono medidos a $25\ ^\circ\text{C}$ y $785\text{ mmHg}$.

Datos:

$R = 0,082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$. Masas atómicas (u): $\text{H} = 1,0$; $\text{C} = 12,0$; $\text{O} = 16,0$.

%

B.3 Se introduce cierta cantidad de $\text{COCl}_2$ en un recipiente de $1,0\text{ L}$ a $500\text{ K}$ y $0,94\text{ atm}$, produciéndose su descomposición según la reacción: $$\text{COCl}_2\ (\text{g}) \rightleftharpoons \text{CO}\ (\text{g}) + \text{Cl}_2\ (\text{g})$$ Sabiendo que a dicha temperatura el valor de $K_p$ es $0,19$, calcule:

Dato:

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

a)

[0,5 puntos] La concentración molar inicial de $\text{COCl}_2$.

b)

[0,75 puntos] Las concentraciones molares de cada especie en el equilibrio.

c)

[0,75 puntos] La presión parcial de cada uno de los gases en el equilibrio.

B.4 Una muestra que está contaminada con $8,3\times 10^{-4}\text{ mg}\cdot\text{L}^{-1}$ de $\text{Cd}^{2+}$, se hace reaccionar con un hidróxido para eliminar parte del $\text{Cd}^{2+}$, precipitándolo en forma de hidróxido de cadmio.

Datos:

$K_s\text{ (hidróxido de cadmio)} = 1,2\times 10^{-14}$; Masa atómica (u): $\text{Cd} = 112,4$.

a)

[0,75 puntos] Formule el equilibrio de solubilidad del hidróxido de cadmio en agua, detallando el estado de agregación de cada especie. Escriba la expresión de la $K_s$.

b)

[0,75 puntos] Calcule el $\text{pH}$ mínimo necesario para que se inicie la precipitación del hidróxido.

c)

[0,5 puntos] Tras la precipitación de cierta cantidad de hidróxido de cadmio, se añade cloruro de cadmio a la disolución. Razone qué efecto tiene lugar y cómo afecta a la solubilidad del hidróxido.

B.5 Considere los potenciales de reducción que se indican y conteste razonadamente:

Datos:

$E^\circ(\text{V}):\ \text{Mn}^{2+}/\text{Mn} = -1{,}18;\quad \text{Fe}^{2+}/\text{Fe} = -0{,}44;\quad \text{Pb}^{2+}/\text{Pb} = -0{,}125;\quad \text{Ag}^+/\text{Ag} = 0{,}80;\quad \text{Au}^{3+}/\text{Au} = 1{,}52.$

a)

[1 punto] Combinando dos electrodos de los especificados, justifique cuáles forman la pila con el potencial más positivo. Escriba las reacciones que tienen lugar en el ánodo y en el cátodo, y calcule el potencial de dicha pila.

b)

[1 punto] Se dispone de dos recipientes con disoluciones de nitrato de plata y nitrato de manganeso(II) y en cada uno se introduce una barra de hierro. ¿En cuál de ellos se formará una capa del otro metal sobre la barra de hierro? Razone la respuesta.