Examen de Química PAU Navarra 2023 · Ordinaria

Datos

Números atómicos: He, 2; N, 7; O, 8; F, 9; Ne, 10.

Litio: $\Delta H_{\text{sublimación}} = 155{,}2\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$; Energía de ionización $= 520{,}0\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$.

Cloro: $\Delta H_{\text{disociación}} = 242{,}6\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$; Afinidad electrónica $= -349{,}0\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$.

Cloruro de litio: $\Delta H_{\text{formación}} = -411{,}1\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$.

A1.

i)

Defina energía de ionización y electronegatividad (0,50 ptos.).

ii)

Ordene razonadamente los siguientes elementos en orden creciente de radio atómico: $\text{He}$, $\text{Ne}$, $\text{O}$, $\text{N}$ y $\text{F}$ (0,50 ptos.).

Datos

Números atómicos: He, 2; N, 7; O, 8; F, 9; Ne, 10.

Litio: $\Delta H_{\text{sublimación}} = 155{,}2\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$; Energía de ionización $= 520{,}0\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$.

Cloro: $\Delta H_{\text{disociación}} = 242{,}6\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$; Afinidad electrónica $= -349{,}0\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$.

Cloruro de litio: $\Delta H_{\text{formación}} = -411{,}1\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$.

A1. iii) Calcule la energía de red para el cloruro de litio (1,0 pto.).

iii)

A2. En un recipiente de $10\text{ litros}$ de volumen se introducen $2\text{ moles}$ de nitrógeno y $5\text{ moles}$ de hidrógeno. La mezcla se calienta hasta $250\text{ }^{\circ}\text{C}$ alcanzándose el siguiente equilibrio:

$$\mathrm{N_2(g) + 3\,H_2(g) \rightleftharpoons 2\,NH_3(g)}$$

siendo la presión total del recipiente en el equilibrio de $17{,}2\text{ atm}$.

Datos:

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

i)

Calcule las presiones parciales de los tres gases en el equilibrio [1,25 puntos].

ii)

Halle el valor de $K_p$ para el equilibrio [0,25 puntos].

iii)

Si aumenta la presión en el interior del recipiente explique cómo afectará al equilibrio [0,50 puntos].

A3. La metilamina, $\text{CH}_3\text{NH}_2$, es una base débil que en agua produce el catión $\text{CH}_3\text{NH}_3^{1+}$.

i)

Escriba la ecuación del equilibrio de la metilamina en agua y calcule su constante de basicidad ($K_b$) sabiendo que una disolución acuosa 0,25 M de esta base posee un $\text{pH} = 12$ (1,0 pto.).

ii)

Calcule el grado de ionización de la metilamina (0,25 ptos.).

iii)

Escriba la reacción de hidrólisis del catión $\text{CH}_3\text{NH}_3^{1+}$, calcule la constante de equilibrio de dicha reacción de hidrólisis y justifique si una disolución que contiene dicho catión será ácida, básica o neutra (0,75 ptos.).

Datos: $K_w = 1,0\cdot 10^{-14}$.

El dióxido de manganeso reacciona con clorato potásico en medio de hidróxido potásico para dar permanganato potásico, cloruro potásico y agua.

i)

Escriba la ecuación y ajústela por el método del ion-electrón (1,0 pto.).

ii)

Indique, justificando su respuesta, cuál es la especie oxidante y cuál la especie reductora (0,50 ptos.).

iii)

Calcule la masa de cloruro potásico que se obtendría si partimos de $1\text{ g}$ de muestra, la cual posee una riqueza en dióxido de manganeso del $49{,}7\%$ (0,50 ptos.).

Datos:

Masas atómicas: $\mathrm{O} = 16{,}00\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $\mathrm{Cl} = 35{,}45\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $\mathrm{K} = 39{,}10\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $\mathrm{Mn} = 54{,}94\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$.

i)

Formule los siguientes compuestos orgánicos: a) ácido propanoico, b) propanona, c) propanal y d) propan-2-ol (0,50 ptos.).

ii)

Identifique los grupos funcionales presentes en cada compuesto (0,50 ptos.).

iii)

Escriba la reacción que tendría lugar entre los compuestos a) y d), identifique de qué tipo de reacción se trata y nombre los productos que se obtendrían (0,75 ptos.).

iv)

Indique con qué tipo de reacción es posible obtener el compuesto d) a partir del compuesto b) (0,25 ptos.).

i)

Explique las hibridaciones $\text{sp}^3$ y $\text{sp}^2$ utilizando el átomo de carbono [1,0 pto.].

ii)

Dibuje en tres dimensiones un ejemplo de molécula que contenga algún átomo con orbitales hibridados $\text{sp}^3$ y otro ejemplo de molécula que contenga átomos con orbitales hibridados $\text{sp}^2$, indicando los ángulos existentes entre los orbitales hibridados, así como los enlaces $\sigma$ y $\pi$ que estén presentes en dichas moléculas [1,0 pto.].

Datos

Número atómico:

$\text{C},\ 6$

B2. La velocidad de la reacción $2\text{H}_2\text{(g)} + 2\text{NO(g)} \rightarrow 2\text{H}_2\text{O(g)} + \text{N}_2\text{(g)}$ se ha estudiado a $298\text{ K}$ empleando diferentes concentraciones iniciales de $\text{H}_2$ y $\text{NO}$ de acuerdo con los resultados que se muestran en la tabla:

Experimento

$[\text{H}_2]_0\ (\text{mol}\cdot\text{L}^{-1})$

$[\text{NO}]_0\ (\text{mol}\cdot\text{L}^{-1})$

$v_0\ (\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1})$

1

$2{,}3\cdot 10^{-3}$

$1{,}2\cdot 10^{-4}$

$1{,}40\cdot 10^{-5}$

2

$4{,}6\cdot 10^{-3}$

$1{,}2\cdot 10^{-4}$

$1{,}40\cdot 10^{-5}$

3

$2{,}3\cdot 10^{-3}$

$3{,}6\cdot 10^{-4}$

$4{,}20\cdot 10^{-5}$

i)

Escriba la ecuación de la Ley de Velocidad para dicha reacción [0,75 ptos.].

ii)

Determine el valor de la constante cinética y expréselo empleando las unidades adecuadas [0,50 ptos.].

iii)

Razone de manera cualitativa cómo afectaría a la velocidad de la reacción una disminución de la temperatura a $273\text{ K}$ [0,25 ptos.].

iv)

Defina catalizador y explique brevemente cómo actúa en una reacción química [0,50 ptos.].

Para realizar la neutralización de $20\text{ mL}$ de una disolución de ácido metanoico se han empleado $15{,}2\text{ mL}$ de una disolución de hidróxido de sodio $0{,}5\text{ M}$.

i)

Escriba la reacción de neutralización y halle la concentración de ácido metanoico en la disolución inicial [0,50 ptos.].

ii)

Teniendo en cuenta que la sal formada en la reacción de neutralización se disocia completamente en sus iones en disolución acuosa, escriba todos los equilibrios presentes en dicha disolución y justifique si la disolución será ácida, básica o neutra [0,75 ptos.].

iii)

Calcule el valor del pH de la disolución inicial de ácido metanoico [0,75 ptos.].

Datos

$K_a\text{ ácido metanoico}$:

$1{,}85\cdot 10^{-4}$

$K_w$:

$10^{-14}$

Se considera que la electrólisis del agua es una de las metodologías más prometedoras para la obtención de hidrógeno empleando excedentes de electricidad procedentes de fuentes renovables.

i)

Ajuste la reacción de electrólisis del agua empleando el método del ion-electrón e indique qué semirreacción se produce en el ánodo y qué semirreacción se produce en el cátodo [0,75 ptos.].

ii)

Calcule el potencial de la reacción en condiciones estándar [0,25 ptos.].

iii)

Calcule qué masa de hidrógeno se produce en 5 minutos si la celda electrolítica opera con una intensidad de $3.000\text{ A}$ [1,0 pto.].

Datos

$E^\circ_{\text{O}_2/\text{H}_2\text{O}}$:

$1{,}23\text{ V}$

H, masa atómica:

$1\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$

$1\text{ F}$:

$96.500\text{ C}\cdot\text{mol}^{-1}$

i)

Explique el concepto de isomería [0,50 ptos.].

ii)

Dado un compuesto cuya fórmula molecular es $\mathrm{C_5H_{10}O_2}$, formule y nombre dos isómeros de función, dos isómeros ópticos y dos isómeros de cadena [1,5 ptos.].