Química · Cataluña 2019

Determine el orden de reacción respecto a cada reactivo y la constante de velocidad de la reacción a $325\,^{\circ}\text{C}$. Escriba la ecuación de velocidad de la reacción a $325\,^{\circ}\text{C}$.

¿Qué sucede con la velocidad de la reacción si aumentamos la temperatura y mantenemos constante el volumen? ¿Y si aumentamos el volumen y mantenemos constante la temperatura? Justifique las respuestas utilizando el modelo cinético de colisiones.

Indique si la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno es espontánea en condiciones estándar y a $298\,\text{K}$, y si la espontaneidad de la reacción depende de la temperatura. Justifique las respuestas. Nota: Suponga que la entalpía y la entropía estándar no varían en función de la temperatura.

En uno de los experimentos se demostró que las nanopartículas adquieren más velocidad cuando son iluminadas con radiaciones electromagnéticas con longitudes de onda de $633\,\text{nm}$ y $405\,\text{nm}$. ¿Cuál de las dos radiaciones es más energética? ¿Con qué tipo de radiación electromagnética estamos iluminando las nanopartículas? Razone las respuestas.

Escriba las semirreacciones que se producen en cada electrodo, y especifique cuál es el ánodo y cuál el cátodo. Escriba también la notación de la pila.

Razone hacia dónde se mueven los iones del puente salino. Calcule la fuerza electromotriz (FEM) de la pila en condiciones estándar y a $298\,\text{K}$.

Justifique los resultados experimentales, identifique el metal que reacciona con el ácido y escriba la reacción.

En otro experimento construyen, en condiciones estándar y a $25\,^{\circ}\text{C}$, una pila formada por los pares redox $\ce{Mg^{2+}/Mg}$ y $\ce{Cu^{2+}/Cu}$. Escriba las reacciones que tienen lugar en el ánodo y en el cátodo, y la reacción iónica global de la pila. Calcule también la fuerza electromotriz (FEM) de esta pila.

Cuando se quema $1{,}0\,\text{L}$ de isooctano a presión constante, en condiciones estándar y a $298\,\text{K}$, se obtienen $31\,842\,\text{kJ}$ de energía en forma de calor. Escriba la reacción de combustión del etanol líquido y justifique, a partir de los cálculos necesarios, si al quemar $1{,}0\,\text{L}$ de etanol en las mismas condiciones se obtiene más o menos energía en forma de calor.

Explique de qué peligros nos alertan estos cuatro pictogramas que encontramos en la etiqueta de un bidón de gasolina E5:

Cuando disolvemos un fármaco con un poco de agua obtenemos una solución acuosa de codeína $0{,}020\,\text{M}$. Calcule el pH de esta solución a $25\,^{\circ}\text{C}$.

Valoramos un jarabe incoloro que contiene codeína con una solución de ácido clorhídrico. Indique, razonadamente, si el pH en el punto de equivalencia es ácido, neutro o básico. Diga cuáles de los indicadores siguientes podríamos utilizar para detectar el punto final de esta valoración y justifique las respuestas.

Calcule el pH, a $25\,^{\circ}\text{C}$, de una solución acuosa de amoníaco $0{,}20\,\text{M}$.

Escriba la reacción que se produce al mezclar una solución acuosa de amoníaco con salfumán. Explique el procedimiento experimental que seguiría en el laboratorio para determinar la entalpía de esta reacción e indique el material que utilizaría.

Dibuje, de manera aproximada, un gráfico de la energía respecto a la coordenada de reacción para el mecanismo A, y otro gráfico para el mecanismo B. Indique en los gráficos las energías de activación, los estados de transición (complejo activado) y la variación de entalpía de la reacción global.

Los estudios cinéticos demuestran que la oxidación del dióxido de azufre a trióxido de azufre es una reacción de orden 1 respecto al oxígeno, y de orden 2 respecto al dióxido de azufre. Escriba la ecuación de velocidad de la reacción y deduzca las unidades de la constante de velocidad. Explique qué función realiza el monóxido de nitrógeno en el mecanismo B.

Dibuje el diagrama de fases aproximado del benceno e indique en él los puntos de los cuales tenemos datos experimentales.

Justifique si el proceso de vaporización del benceno en condiciones estándar y a $70\,^{\circ}\text{C}$ es espontáneo. Suponga que las variaciones de entalpía y entropía estándar del proceso de vaporización del benceno se mantienen constantes en el intervalo de temperatura entre $25\,^{\circ}\text{C}$ y $70\,^{\circ}\text{C}$.

Defina el término punto triple de una sustancia. Haga un dibujo aproximado del diagrama de fases del oxígeno, y marque en él los cuatro puntos que figuran en la tabla.

La ficha de seguridad del oxígeno contiene los símbolos siguientes: ¿Qué quieren decir estos símbolos y de qué peligros nos advierten?

¿En qué consiste el proceso de corrosión de un metal? Justifique por qué el magnesio protege las tuberías de hierro subterráneas.

El magnesio metálico se puede obtener mediante la electrólisis de cloruro de magnesio fundido. Justifique qué sustancia gaseosa se produce en el ánodo en este proceso electrolítico. ¿Qué volumen de este gas obtendremos, medido a $2{,}0\,\text{atm}$ y $25\,^{\circ}\text{C}$, si se hace pasar una corriente de $2{,}50\,\text{A}$ durante $550\,\text{minutos}$ a través del cloruro de magnesio fundido?

Escriba las reacciones de combustión del propano y del butano. Queremos obtener $1500\,\text{kJ}$ de energía en forma de calor mediante la combustión de butano o propano a una presión constante de $1{,}0\,\text{bar}$. ¿Cuál de los dos procesos de combustión genera menos cantidad de dióxido de carbono?

Calcule la masa de agua a $20\,^{\circ}\text{C}$ que se puede calentar hasta $80\,^{\circ}\text{C}$ si quemamos $145\,\text{g}$ de butano a una presión constante de $1{,}0\,\text{bar}$.

Para fabricar la máxima cantidad de acetona, ¿conviene trabajar a temperaturas altas o bajas? ¿A presiones altas o bajas? Justifique las respuestas.

En el laboratorio, a una temperatura de $25\,^{\circ}\text{C}$, tenemos una muestra líquida que queremos etiquetar, pero no sabemos si se trata de la acetona o del propan-2-ol. Mediante un espectrofotómetro de infrarrojo obtenemos el gráfico siguiente para la muestra líquida: Explique en qué se basa la espectroscopia infrarroja y qué representan los picos que se obtienen con esta técnica. A partir del gráfico anterior y de los datos de la tabla siguiente, indique a qué sustancia corresponde la muestra líquida y justifique la respuesta.

Escriba la semirreacción que tiene lugar en el otro electrodo e indique la polaridad de cada electrodo. ¿Qué gas se produce en el ánodo y cuál en el cátodo? ¿En todos los procesos electrolíticos es necesario suministrar energía mediante una pila? Justifique las respuestas.

El número de Avogadro ($N_A$), que indica el número de partículas que contiene un mol de partículas, se puede obtener de manera experimental mediante una electrólisis. En el laboratorio hemos llevado a cabo una electrólisis de agua; hemos suministrado a la celda electrolítica una corriente eléctrica de $2{,}0\,\text{A}$ durante $60\,\text{minutos}$ y hemos obtenido $419\,\text{mL}$ de oxígeno, medidos a $1{,}0\,\text{atm}$ y $273\,\text{K}$. Calcule el número de Avogadro.