Examen de Química PAU Madrid 2025 · Ordinaria

1) Responda a las siguientes preguntas:

a)

[0,75 puntos] El nitrato de amonio es un compuesto con muchas aplicaciones, cuya síntesis se realiza por reacción directa de ácido nítrico y amoniaco. Escriba la reacción ajustada que se produce y, haciendo uso de la Tabla, calcule $\Delta G_r^\circ$ a 300 K. Justifique la espontaneidad de la reacción.

b)

[0,75 puntos] Una de las aplicaciones del nitrato de amonio es como explosivo, ya que en ciertas condiciones (temperaturas por encima de 175 °C) se produce de forma explosiva la reacción de descomposición que da lugar a óxido de dinitrógeno y agua. Escriba la reacción ajustada y con los datos de la Tabla calcule $\Delta H_r^\circ$ y $\Delta S_r^\circ$. Determine $\Delta G_r^\circ$ a 450 K para dicha reacción. Considere que $\Delta H_r^\circ$ y $\Delta S_r^\circ$ no cambian con la temperatura. Justifique si la reacción es exotérmica y espontánea.

c)

[0,5 puntos] Escriba la ley de velocidad de la reacción de descomposición del nitrato de amonio considerando que las unidades de su constante de velocidad son $\text{s}^{-1}$, e indique el orden de la reacción.

d)

[0,5 puntos] Explique cómo afecta a la velocidad de la reacción de descomposición del nitrato de amonio una disminución de la temperatura.

Tabla. Datos termodinámicos a 300K. Compuesto · $\Delta G_f^\circ$ ($\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$) · $\Delta H_f^\circ$ ($\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$) · $S^\circ$ ($\text{J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$)

$\text{NH}_4\text{NO}_3$ · $-184$ · $-366$ · $151$

$\text{HNO}_3$ · $-81$

$\text{NH}_3$ · $-17$

$\text{N}_2\text{O}$ · · $82$ · $220$

$\text{H}_2\text{O}$ · · $-241$ · $189$

2A) Dadas las configuraciones electrónicas de tres elementos en estado fundamental $\text{X: [Ar]}4s^2$, $\text{Y: [Ne]}3s^2 3p^2$ y $\text{Z: [He]}2s^2 2p^5$:

a)

(0,5 puntos) Determine su posición en la tabla periódica (periodo y grupo).

Grupo:

Periodo:

Grupo:

Periodo:

Grupo:

Periodo:

b)

(0,5 puntos) Indique nombre y símbolo de los elementos Y y Z.

c)

(0,75 puntos) Justifique si es posible o no cada una de las siguientes combinaciones de números cuánticos. En los casos afirmativos, razone si puede corresponder al electrón más externo de alguno de los elementos del enunciado, indicando a cuál:

d)

(0,75 puntos) Defina electronegatividad y justifique cuál de los elementos X, Y o Z es el más electronegativo.

2B) Considere las siguientes moléculas, cuyas temperaturas de ebullición se indican entre paréntesis: $\text{CH}_3\text{OH}$ (338 K), $\text{HCHO}$ (254 K) y $\text{CH}_4$ (111 K):

a)

[0,5 puntos] Dibuje la estructura de Lewis de los tres compuestos.

b)

[0,75 puntos] Indique la hibridación del átomo de carbono y la geometría de cada una de las moléculas del enunciado utilizando el modelo de RPECV.

c)

[0,75 puntos] Justifique los diferentes valores de las temperaturas de ebullición indicadas.

d)

[0,5 puntos] ¿Cuál/es es/son soluble/s en agua? Justifique la respuesta.

3A) Responda a las siguientes cuestiones:

a)

[0,5 puntos] Nombre los siguientes compuestos, e indique a qué tipo de compuesto orgánico pertenecen:

i) $\text{CH}_3\text{-CH}(\text{CH}_3)\text{-CH}_2\text{-C}(\text{CH}_2\text{CH}_3)(\text{CH}_3)\text{-CH}_2\text{-CHO}$

ii) $\text{CH}_2=\text{CH-O-CH}_2\text{-CH}_3$

b)

[1 punto] Escriba la fórmula semidesarrollada de los siguientes compuestos, nombrando el/los grupo/s funcional/es presente/s:

i) 3-etil-3,5-dimetilhexan-2-ol

ii) ácido 4-etenilhept-2-enoico

iii) 4-etilhexan-3-ona

iv) 3-etil-4-metilheptanamida

c)

[1 punto] Formule y nombre dos isómeros de cadena no cíclicos del hexano:

3B) Responda a las siguientes cuestiones:

a)

[1 punto] Para el compuesto $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CHOH-CH}_3$ indique si son verdaderas o falsas las afirmaciones, justifique y escriba reacciones correspondientes:

i) Al reaccionar con $\text{H}_2\text{SO}_4$ concentrado da prioritariamente dos compuestos isómeros geométricos.

Afirmación i:

Verdadera

Falsa

ii) Puede adicionar agua para dar butano.

Afirmación ii:

Verdadera

Falsa

b)

[0,5 puntos] Formule, en cada caso, el compuesto que presente las siguientes condiciones:

i) Un aldehído de tres carbonos que contenga átomos con hibridación sp.

ii) Una amina secundaria de tres átomos de carbono, con el átomo de nitrógeno unido a un carbono con hibridación $\text{sp}^3$ y a otro carbono con hibridación $\text{sp}^2$.

c)

[1 punto] Dados los compuestos $\text{CH}_3\text{-CHOH-CH}_3$ y $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_3$:

i) Justifique cuál tiene mayor temperatura de fusión:

ii) Formule la reacción de obtención de $\text{CH}_3\text{-CHOH-CH}_3$ a partir del alqueno correspondiente, indicando medio, tipo de reacción y si se trata del producto mayoritario o minoritario y la regla que sigue:

4A) Equilibrio ácido-base del ácido butanoico

El ácido butanoico ($\text{C}_3\text{H}_7\text{COOH}$) es un ácido monoprótico débil que se utiliza en muchas aplicaciones de la vida cotidiana. A $25\ ^\circ\text{C}$ se preparan $250\text{ mL}$ de una disolución $0,250\text{ M}$ de este ácido con $\text{pH} = 2,72$.

a)

[1,5 puntos] Escriba ajustada la reacción de disociación en agua y calcule el porcentaje de disociación del ácido y el $\text{p}K_a$.

%

b)

[0,5 puntos] A $25\ ^\circ\text{C}$ se prepara una disolución de butanoato de sodio ($\text{C}_3\text{H}_7\text{COONa}$). Razone si su $\text{pH}$ será mayor, menor o igual que el de la disolución del enunciado:

Mayor

Igual

Menor

c)

[0,5 puntos] Justifique si se formaría una disolución reguladora al mezclar la disolución del enunciado con una disolución de butanoato de sodio:

Sí

No

En un recipiente de $2{,}50\text{ L}$ se introducen $0{,}0200\text{ mol}$ de $\text{N}_2$ y $0{,}0300\text{ mol}$ de $\text{H}_2$. Se eleva la temperatura hasta $400\text{ }^\circ\text{C}$, y la reacción $\text{N}_2\text{ (g)} + 3\text{ H}_2\text{ (g)} \rightleftharpoons 2\text{ NH}_3\text{ (g)}$ alcanza el equilibrio, obteniéndose $\Delta H_r < 0$ y una concentración de $\text{NH}_3\text{ (g)}$ de $0{,}00375\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}$.

Dato: $R = 0{,}0820\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$.

a)

Calcule las presiones parciales de cada sustancia en el equilibrio y la presión total.

b)

Obtenga $K_p$ y $K_c$.

c)

Justifique si el rendimiento del proceso aumenta realizándolo a menor temperatura.

d)

Razone cómo varía la concentración de $\text{N}_2$ cuando se añade al equilibrio un gas inerte como el $\text{Ar}$ a volumen y temperatura constantes.