Química · Cataluña 2023

Defina el término primera energía de ionización de un elemento e indique qué signo tiene. Escriba la configuración electrónica del sodio antes y después del proceso de ionización. Defina el término segunda energía de ionización e indique qué signo tiene. Explique razonadamente, basándose en las configuraciones electrónicas y el modelo atómico de cargas eléctricas: — si el radio del sodio será mayor o menor que el del ion sodio; — si la segunda energía de ionización del sodio será mayor o menor que la primera energía de ionización.

Si la energía de ionización del estado fundamental del sodio es $495{,}8\,\text{kJ mol}^{-1}$, calcule la longitud de onda de la radiación capaz de ionizar el sodio gaseoso. Calcule también la energía necesaria para ionizar $10\,\text{g}$ de sodio gaseoso desde su estado fundamental.

Si los valores de las entropías estándar a $298\,\text{K}$ son $\Delta S^\circ = +2{,}09\,\text{J K}^{-1}\,\text{mol}^{-1}$ y $\Delta S^\circ = -128{,}6\,\text{J K}^{-1}\,\text{mol}^{-1}$ para la primera y para la segunda reacción respectivamente, compruebe que las dos reacciones son espontáneas a la temperatura de $298\,\text{K}$. Justifique la respuesta. Explique qué indica, a escala microscópica, el signo de la variación de entropía estándar de estas dos reacciones.

Las fichas de seguridad del cloroetano (pictogramas 1 y 2) y del ácido clorhídrico (pictogramas 3 y 4) contienen los símbolos siguientes: ¿Qué quieren decir estos pictogramas de seguridad y de qué peligros nos advierten?

En la tabla adjunta se recogen los valores, a diferentes temperaturas, de la constante de equilibrio en concentraciones ($K_c$) de esta reacción. Razone cómo afecta al equilibrio y a la $K_c$ un incremento de temperatura, tanto si la reacción es endotérmica como si es exotérmica. Justifique si la reacción de formación de dióxido de azufre es exotérmica o endotérmica. Explique cómo afecta al equilibrio y al rendimiento de la reacción: — un aumento de la presión, manteniendo la temperatura constante; — un aumento del volumen, manteniendo la temperatura constante.

Colocamos una cantidad de trióxido de azufre en un recipiente cerrado de $0{,}80\,\text{L}$ a $1000\,\text{K}$. Comprobamos que en el equilibrio hay $2\,\text{mol}$ de oxígeno. Calcule las concentraciones de las sustancias presentes en el equilibrio.

Escriba las dos reacciones de valoración. Justifique qué curva de valoración corresponde a cada ácido según el pH en el punto de equivalencia.

Si para valorar $25{,}0\,\text{mL}$ de una solución de ácido acético se gastan $18{,}5\,\text{mL}$ de hidróxido de sodio $0{,}050\,\text{M}$, ¿cuál es la concentración del ácido acético? Razone si es una buena elección utilizar anaranjado de metilo como indicador en esta valoración.

Calcule la entalpía, la variación de entropía y la variación de energía de Gibbs de la reacción. Indique si se trata de un proceso espontáneo en estas condiciones, y en qué intervalo de temperaturas lo será. Suponga que la entalpía y la entropía no varían con la temperatura.

Haga una representación gráfica aproximada que muestre la energía en función de la coordenada de reacción. Suponga que la reacción de oxidación del monóxido de dinitrógeno es una reacción lenta y que su mecanismo solo tiene una etapa, y señale en ella la energía de activación, el estado de transición y la variación de entalpía de la reacción. Si añadimos un catalizador para acelerar la reacción, ¿modificaremos el valor de la energía de activación? ¿Y el valor de la entalpía de la reacción? Justifique las respuestas.

Indique las semirreacciones que tienen lugar en el cátodo y el ánodo en un proceso de electrólisis del agua. Indique la reacción global. Razone, cualitativamente, en cuál de los dos electrodos se liberará más gas a $1\,\text{atm}$ de presión y a $20\,^\circ\text{C}$.

Se prepara una celda electrolítica con una solución que contiene ácido sulfúrico ($\ce{H2SO4}$) y se hace pasar durante $2\,\text{h}$ una corriente eléctrica de $1{,}0\,\text{A}$. Calcule el volumen de hidrógeno producido, medido a $1\,\text{atm}$ de presión y a $20\,^\circ\text{C}$. Considere la solución suficientemente ácida y que el hidrógeno se comporta idealmente.

Escriba el equilibrio de solubilidad del yoduro de plomo(II) y calcule su solubilidad molar a $25\,^\circ\text{C}$. Explique razonadamente si la solubilidad del yoduro de plomo(II) en agua es mayor o menor que su solubilidad en una solución de yoduro de sodio ($\ce{NaI}$).

Calcule la concentración de ion plomo(II) necesaria para que precipite yoduro de plomo(II) a partir de una solución de yoduro de potasio ($\ce{KI}$) de concentración $2{,}0 \cdot 10^{-4}\,\text{M}$. Si tenemos dos soluciones de la misma concentración, una de yoduro de potasio y la otra de cloruro de potasio ($\ce{KCl}$), ¿cuál de las dos necesitará una concentración más alta de $\ce{Pb^{2+}}$ para empezar a precipitar, en el primer caso $\ce{PbI2}$ y en el segundo $\ce{PbCl2}$? Justifique la respuesta.