Examen de Química PAU Valencia 2025 · Extraordinaria DANA

Ejercicio 1. (2 puntos)

Para la fabricación de compuestos como el amoníaco, se necesita hidrógeno molecular como reactivo. Hay diferentes formas de obtener este hidrógeno. El proceso de reformado de hidrocarburos produce el denominado hidrógeno marrón, mientras que la electrólisis del agua produce el denominado hidrógeno verde. En una de las etapas del reformado de hidrocarburos, tiene lugar la siguiente reacción:$$\mathrm{H_2O(g) + CO(g) \rightleftarrows H_2(g) + CO_2(g)} \quad K_c(1000\,^\circ\mathrm{C}) = 0{,}667$$En un recipiente de $20\text{ litros}$, se introducen $10\text{ moles}$ de $\mathrm{H_2O}$ y $10\text{ moles}$ de $\mathrm{CO}$ y se calienta a $1000\,^\circ\mathrm{C}$, estableciéndose el equilibrio correspondiente. Calcule:

a)

La cantidad, en moles, de cada gas en el equilibrio. (1 punto)

b)

El valor de $K_p$ y la presión parcial de cada gas en el equilibrio. (1 punto)

Ejercicio 2. Opción 2.A. (2 puntos)

La efedrina, $\mathrm{C_{10}H_{15}ON}$, se utiliza como descongestionante en algunos aerosoles nasales. Se trata de una base orgánica débil, con el siguiente equilibrio de basicidad:$$\mathrm{C_{10}H_{15}ON(ac) + H_2O(l) \longrightarrow C_{10}H_{15}ONH^+(ac) + OH^-(ac)}$$Una disolución de efedrina, de concentración inicial $0{,}035\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}$, tiene un $\mathrm{pH}$ de $11{,}33$ a $25\,^\circ\mathrm{C}$. Calcule:

a)

Las concentraciones en el equilibrio de efedrina, de su ácido conjugado y de $\mathrm{OH^-}$. (1 punto)

b)

El valor de la $K_b$ de la efedrina. (0,5 puntos)

c)

Calcule el volumen de una disolución de ácido nítrico, $\mathrm{HNO_3}$, de concentración $0{,}2\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}$, necesario para reaccionar completamente con $20{,}0\text{ mL}$ de la disolución de efedrina. (0,5 puntos)

Ejercicio 2. Opción 2.B. (2 puntos)

El tricloruro de aluminio, $\mathrm{AlCl_3}$, es un compuesto químico utilizado en multitud de aplicaciones, desde el craqueo catalítico del petróleo a la conservación de la madera o la producción de desinfectantes. Industrialmente se obtiene haciendo reaccionar aluminio con dicloro, de acuerdo con la ecuación química siguiente, no ajustada:$$\mathrm{Al(s) + Cl_2(g) \longrightarrow AlCl_3(s)}$$En un reactor de $4{,}5\text{ litros}$ de volumen, mantenido a $75\,^\circ\mathrm{C}$, se depositan $4{,}23\text{ g}$ de chatarra de aluminio que contiene un $87{,}3\,\%$ de este metal, y el resto son impurezas que no reaccionan con el cloro molecular. A continuación, se insufla una corriente de $\mathrm{Cl_2}$ hasta que la presión en el interior del recipiente alcanza $1{,}82\text{ atm}$. Calcule:

a)

Ajuste la ecuación química y calcule la cantidad, en gramos, de $\mathrm{AlCl_3}$ obtenida. (1,2 puntos)

b)

Las cantidades, en gramos, de $\mathrm{Al}$ y $\mathrm{Cl_2}$ que quedan sin reaccionar, una vez finalizada la reacción. (0,8 puntos)

Ejercicio 3. [1 punto]

Considere las moléculas $\text{NF}_3$ y $\text{F}_2\text{CO}$.

a)

Dibuje su estructura electrónica de Lewis y deduzca la geometría de cada molécula. [0,6 puntos]

b)

Discuta si estas moléculas son polares o no. [0,4 puntos]

Ejercicio 3 - Cuestión c1. [1 punto]

Aplicando la regla del octeto, deduzca la fórmula empírica del compuesto formado por dos átomos cuyos números atómicos son 17 y 20, respectivamente. Discuta el tipo de enlace que mantiene unidos a los átomos y si el compuesto será soluble en agua. [1 punto]

1.

2.

3.

4.

Ejercicio 3 - Cuestión c2. [1 punto]

Considere los elementos de números atómicos 13 y 35. Escriba su configuración electrónica en el estado fundamental, así como la configuración electrónica correspondiente al ion más estable que cada uno de ellos puede formar. [1 punto]

Elemento · Configuración electrónica · Ion más estable · Configuración electrónica del ion

Al ($Z = 13$)

Br ($Z = 35$)

Ejercicio 4

En disolución acuosa, el peróxido de hidrógeno, $\text{H}_2\text{O}_2$, reacciona con ácido clorhídrico, $\text{HCl}$, dando lugar a cloro molecular, $\text{Cl}_2$, y agua, $\text{H}_2\text{O}$.

Datos: potencial estándar de reducción, $E^\circ\ (\text{V})$: $(\text{Cl}_2(\text{g}) \mid \text{Cl}^-(\text{ac})) = 1{,}36$; $(\text{H}_2\text{O}_2(\text{ac}) \mid \text{H}_2\text{O}(\text{l})) = 1{,}76$; $(\text{F}_2(\text{g}) \mid \text{F}^-(\text{ac})) = 3{,}05$.

Ejercicio 4. [1 punto]

a)

Escriba la ecuación química ajustada. [0,4 puntos]

b)

Justifique que la reacción química que tiene lugar es una reacción rédox e identifique la especie oxidante y la especie reductora. [0,6 puntos]

Ejercicio 4

En disolución acuosa, el peróxido de hidrógeno, $\text{H}_2\text{O}_2$, reacciona con ácido clorhídrico, $\text{HCl}$, dando lugar a cloro molecular, $\text{Cl}_2$, y agua, $\text{H}_2\text{O}$.

Datos: potencial estándar de reducción, $E^\circ\ (\text{V})$: $(\text{Cl}_2(\text{g}) \mid \text{Cl}^-(\text{ac})) = 1{,}36$; $(\text{H}_2\text{O}_2(\text{ac}) \mid \text{H}_2\text{O}(\text{l})) = 1{,}76$; $(\text{F}_2(\text{g}) \mid \text{F}^-(\text{ac})) = 3{,}05$.

c1)

Calcule la cantidad, en moles, de peróxido de hidrógeno que hay que añadir a 2 litros de una disolución de ácido clorhídrico que se encuentra a $\mathrm{pH} = 1{,}0$ para que, tras completarse la reacción, alcance el valor de $\mathrm{pH} = 2{,}0$. Considere que el volumen de la disolución no varía durante el proceso.

Ejercicio 4

En disolución acuosa, el peróxido de hidrógeno, $\text{H}_2\text{O}_2$, reacciona con ácido clorhídrico, $\text{HCl}$, dando lugar a cloro molecular, $\text{Cl}_2$, y agua, $\text{H}_2\text{O}$.

Datos: potencial estándar de reducción, $E^\circ\ (\text{V})$: $(\text{Cl}_2(\text{g}) \mid \text{Cl}^-(\text{ac})) = 1{,}36$; $(\text{H}_2\text{O}_2(\text{ac}) \mid \text{H}_2\text{O}(\text{l})) = 1{,}76$; $(\text{F}_2(\text{g}) \mid \text{F}^-(\text{ac})) = 3{,}05$.

c2)

Justifique que la reacción química del apartado a) tiene lugar de modo espontáneo en condiciones estándar, y deduzca si una reacción análoga tiene lugar o no cuando se sustituye el ácido clorhídrico por ácido fluorhídrico, $\mathrm{HF(ac)}$.

Ejercicio 5

Un compuesto orgánico tiene la fórmula empírica $\text{C}_3\text{H}_6\text{O}$.

a)

Escriba la fórmula estructural de 2 posibles isómeros, nómbrelos e indique el grupo funcional que posee cada compuesto. [1 punto]

Isómero 1

Isómero 2

Conteste a una de las siguientes cuestiones:

b1)

Complete las siguientes ecuaciones químicas. Nombre o formule los compuestos orgánicos implicados y diga el tipo de reacción que se produce.

i) $\mathrm{Propan-2-ol\ (o\ 2-propanol)} \xrightarrow{\mathrm{K_2Cr_2O_7,\, medio\ ácido}} \mathbf{A}$

ii) $\mathrm{Ácido\ butanoico} + \mathrm{etanol} \xrightarrow{medio\ ácido} \mathbf{B} + \mathbf{C}$

b2) Considere la reacción $2\text{ A} + \text{B} \rightarrow \text{C}$, que es de orden 2 respecto de A y de orden 1 respecto de B. [0,5 puntos cada subapartado]

i)

Si el tiempo se mide en minutos, deduzca las unidades de la constante de velocidad.

ii)

¿Es cierto que el valor de la constante de velocidad se duplica si se duplica la concentración de A? Justifique la respuesta.