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la cuevadel empollón
QuímicaBalearesPAU 2022Extraordinaria

Química · Baleares 2022

10 ejercicios

Instrucciones

Datos
  • R=0,082 atm L mol−1 K−1=8,3 J mol−1 K−1R = 0{,}082\,\text{atm L mol}^{-1}\,\text{K}^{-1} = 8{,}3\,\text{J mol}^{-1}\,\text{K}^{-1}
El examen incluye tabla periódica como anexo. 1. Rellenad la carátula con el número del documento de identidad, nombre y apellidos. 2. ES IMPORTANTE que marquéis correctamente todas las casillas correspondientes al documento de identidad, código de materia y opción. La marca debe quedar como esta: □ Fijaos bien que marcáis correctamente la fila y la columna correspondientes al número que debéis marcar. Un error frecuente es marcar el 1 en la fila 0. Después de rellenar las casillas del documento de identidad y el código de examen, revisad que las habéis marcado correctamente. 3. Indicad en la página 1 el nombre de la materia y marcad el código. 4. Independientemente de las preguntas que contestéis, debéis marcar obligatoriamente la opción A. 5. Empezad a responder el examen por la página 2, siguiendo la numeración y no debéis escribir fuera de los márgenes superior (por encima del código de barras) e inferior (después del pie de página). 6. Si termináis la prueba antes de que expire el tiempo asignado, debéis levantar el brazo para esperar instrucciones. 7. No debéis quitar la grapa de la hoja de respuestas. Contesta hasta un máximo de 5 preguntas de entre todas las propuestas en las opciones A y B del examen. Puedes usar la calculadora.

Ejercicio 1 · Opción A

1Opción A
2 puntos
El premio Nobel de Química del año 2021 fue concedido a los investigadores Benjamin List y David WC MacMillan (figura 1) por el desarrollo de un nuevo tipo de catalizadores, los cuales regulan la obtención de moléculas de una forma más eficiente y más respetuosa con el medio ambiente. En concreto, estos investigadores utilizaron la prolina (figura 2) como catalizador para la producción de nuevos compuestos de gran interés para la industria farmacéutica.
Figura 1. Benjamin List y David WC MacMillan
Figura 2. Estructura química de la prolina
a
Nombra los grupos funcionales que aparecen en la prolina.
b
Indica, de forma razonada, la veracidad de la afirmación siguiente: «el uso de un catalizador disminuye la constante de velocidad de la reacción».
c
Nombra los compuestos siguientes: HNOX3\ce{HNO3} y NHX4Cl\ce{NH4Cl}.
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Ejercicio 1 · Opción B

1Opción B
2 puntos
Una industria química obtiene aluminio metálico, Al(s)\ce{Al(s)}, a partir del mineral criolita. Posteriormente, y para protegerlo de la corrosión, la capa superficial de aluminio metálico se transforma en AlX2OX3(s)\ce{Al2O3(s)} mediante la reacción química no ajustada siguiente:Al(s)+CrX2OX7X2−(aq)+HX+(aq)→AlX2OX3(s)+CrX3+(aq)+HX2O(l)\ce{Al(s) + Cr2O7^{2-}(aq) + H+(aq) -> Al2O3(s) + Cr^{3+}(aq) + H2O(l)}
Datos
  • potenciales estándar de reducción a 25 ∘C25\,^{\circ}\text{C}
  • E0(AlX3+/Al)=−1,66 VE^0(\ce{Al^{3+}/Al}) = -1{,}66\,\text{V}
  • E0(MgX2+/Mg)=−2,37 VE^0(\ce{Mg^{2+}/Mg}) = -2{,}37\,\text{V}
a
Ajusta la reacción iónica mediante el método ión-electrón.
b
Indica cuál es la especie que actúa como oxidante. Justifica la respuesta.
c
Explica, de forma razonada, por qué en las mismas condiciones ambientales es más fácil que se corroa el magnesio (Mg\ce{Mg}) que el aluminio.
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Ejercicio 2 · Opción A

2Opción A
2 puntos
El trihidruro de fósforo, PHX3\ce{PH3} (también conocido como fosfina), a temperatura ambiente es un gas incoloro que se reconoce fácilmente por el fuerte olor a ajo.
a
Explica la geometría de la molécula de PHX3\ce{PH3} según la teoría de la repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV).
b
Indica si se trata de una molécula polar o apolar. Justifica la respuesta.
c
Justifica, de forma razonada, por qué el punto de ebullición del amoníaco, NHX3\ce{NH3} (−33 ∘C-33\,^{\circ}\text{C}), es más elevado que el punto de ebullición del PHX3\ce{PH3} (−87,7 ∘C-87{,}7\,^{\circ}\text{C}).
d
¿Cuál es el significado del siguiente pictograma, el cual aparece en la ficha técnica del PHX3\ce{PH3}?
Pictograma de seguridad (llama sobre una línea horizontal)
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Ejercicio 2 · Opción B

2Opción B
2 puntos
El ácido salicílico (CX7HX6OX3\ce{C7H6O3}) es un compuesto que se encuentra presente en muchos productos utilizados en medicina. A una temperatura de 473 K473\,\text{K}, este ácido se descompone y produce fenol (CX6HX6O\ce{C6H6O}) y dióxido de carbono, según la reacción química ajustada siguiente:
Reacción de descomposición del ácido salicílico en fenol y dióxido de carbono con ΔH < 0
a
Al laboratorio, introducimos 0,345 g0{,}345\,\text{g} de ácido salicílico en un recipiente de 50 mL50\,\text{mL} y lo calentamos a 473 K473\,\text{K}. Una vez la mezcla alcanza el equilibrio químico, recogemos el COX2\ce{CO2} gaseoso obtenido en otro recipiente y comprobamos que este gas ocupa un volumen de 48,9 mL48{,}9\,\text{mL}, medido a 1 atm1\,\text{atm} y a 298 K298\,\text{K}. Calcula la constante de equilibrio en concentraciones (KcK_c) correspondiente a la reacción de descomposición del ácido salicílico a 473 K473\,\text{K}.
b
Si hiciéramos el mismo experimento en un recipiente de 1000 mL1000\,\text{mL}, manteniendo la temperatura a 473 K473\,\text{K}, ¿aumentaría la descomposición de ácido salicílico? Justifica la respuesta.
c
Indica, de forma razonada, si este proceso es espontáneo a cualquier temperatura.
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Ejercicio 3 · Opción A

3Opción A
2 puntos
El tolueno (CX7HX8\ce{C7H8}) es un hidrocarburo aromático que se utiliza para la producción de explosivos, como el TNT, colorantes, detergentes y otros productos. El tolueno se puede obtener a partir de la deshidrogenación del metilciclohexano (CX7HX14\ce{C7H14}) mediante la reacción química siguiente:CX7HX14(g)⇌CX7HX8(g)+3 HX2(g);ΔH>0\ce{C7H14(g) <=> C7H8(g) + 3H2(g)}; \Delta H > 0En un recipiente de 1 litro, inicialmente vacío, se introducen 0,60{,}6 moles de metilciclohexano y se calientan a 700 K700\,\text{K}, de forma que, una vez alcanzado el equilibrio, hay 0,450{,}45 moles de dihidrógeno dentro de la mezcla gaseosa.
a
Determina la constante de equilibrio en concentraciones (KcK_c) y la constante de equilibrio en presiones (KpK_p), ambas a 700 K700\,\text{K}.
b
¿Qué efecto tendrá sobre la concentración de tolueno presente en la mezcla gaseosa en equilibrio un aumento de la temperatura? Justifica la respuesta.
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Ejercicio 3 · Opción B

3Opción B
2 puntos
El ácido sulfúrico (HX2SOX4\ce{H2SO4}) es, probablemente, uno de los reactivos más utilizados en un laboratorio de química.
a
¿Qué volumen se necesita de una disolución de ácido sulfúrico concentrado, el cual tiene una riqueza del 96%96\% (en peso) y una densidad de 1,82 g/mL1{,}82\,\text{g/mL}, para preparar 250 mL250\,\text{mL} de una disolución de ácido sulfúrico de concentración 70 g/L70\,\text{g/L}?
b
Explica el procedimiento y el material de laboratorio necesario para preparar la disolución del apartado anterior.
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Ejercicio 4 · Opción A

4Opción A
2 puntos
La industria química produce grandes cantidades de ácido cianhídrico (HCN\ce{HCN}) en todo el mundo. Se utiliza para fabricar explosivos, fibras sintéticas, plásticos, pesticidas, etc. Una disolución acuosa de este compuesto, a 25 ∘C25\,^{\circ}\text{C}, presenta un pH=4,3\text{pH} = 4{,}3.
Datos
  • constante de acidez del ácido cianhídrico a 25 ∘C25\,^{\circ}\text{C}
  • Ka=6,2⋅10−10K_a = 6{,}2 \cdot 10^{-10}
a
Calcula la concentración, en mol/L, de esta disolución.
b
Calcula el grado de disociación del ácido cianhídrico.
c
Sin necesidad de hacer cálculos numéricos, explica si una disolución de NaCN\ce{NaCN} presentará un pH ácido, básico o neutro.
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Ejercicio 4 · Opción B

4Opción B
2 puntos
El ácido benzoico (CX6HX5COOH\ce{C6H5COOH}) es un ácido carboxílico monoprótico que se utiliza en la elaboración de cosméticos, tintes, plásticos y repelentes de insectos. La constante de acidez (KaK_a) del ácido benzoico, a 25 ∘C25\,^{\circ}\text{C}, presenta un valor de 6,4⋅10−56{,}4 \cdot 10^{-5}.
a
En el laboratorio se preparan 500 mL500\,\text{mL} de una solución acuosa que contiene 6,10 g6{,}10\,\text{g} de ácido benzoico. Calcula el pH de esta disolución a 25 ∘C25\,^{\circ}\text{C}.
b
Una industria química ha comprado una solución acuosa de ácido benzoico. Para conocer su concentración, se valoran 25 mL25\,\text{mL} de esta solución con una solución acuosa de hidróxido sódico (NaOH\ce{NaOH}) 0,115 M0{,}115\,\text{M}, y se consumen 38,6 mL38{,}6\,\text{mL} de esta base para llegar al punto final de la valoración. Escribe la reacción de neutralización que tiene lugar y calcula la concentración de la solución acuosa de ácido benzoico, expresada en g/L.
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Ejercicio 5 · Opción A

5Opción A
2 puntos
Indica, de forma razonada, la veracidad de las siguientes afirmaciones relacionadas con la estructura atómica y las propiedades periódicas de los elementos:
a
El valor del número cuántico principal, nn, está asociado a la energía y a la forma de un orbital.
b
El radio del átomo de sodio (Na\ce{Na}) es más grande que el radio de su catión (NaX+\ce{Na+}).
c
La siguiente combinación de números cuánticos (2,0,0,+1/2)(2,0,0,+1/2) corresponde a un electrón del orbital 2p2p.
d
El litio (Li\ce{Li}) es más electronegativo que el flúor (F\ce{F}).
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Ejercicio 5 · Opción B

5Opción B
2 puntos
Dos elementos químicos, A y B, presentan las configuraciones electrónicas siguientes:
a
Indica, de forma razonada, la posición (grupo y periodo) de cada uno de estos dos elementos en la tabla periódica.
b
Si se sabe que los valores de las primeras energías de ionización son 496496 y 1250 kJ/mol1250\,\text{kJ/mol}, justifica cuál es el valor que corresponde a cada uno de los dos elementos (A y B).
c
Razona cuál de los dos elementos presenta más tendencia a formar enlaces de carácter metálico.
d
Explica, de forma razonada, el tipo de enlace que presentará la molécula AX2\ce{A2}.
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