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la cuevadel empollón
QuímicaMadridPAU 2015Ordinaria

Química · Madrid 2015

5 ejercicios90 min de duración

Instrucciones

Tiempo
1 hora y 30 minutos
Después de leer atentamente todas las preguntas, el alumno deberá escoger una de las dos opciones propuestas y responder a las cuestiones de la opción elegida. CALIFICACIÓN: Cada pregunta se valorará sobre 2 puntos. TIEMPO: 90 minutos.
Elige una opción

Ejercicio 1

1
2 puntos
Considere los átomos X e Y, cuyas configuraciones electrónicas fundamentales terminan en 3s13s^1 y 4p44p^4, respectivamente:
Datos
  • h=6,626⋅10−34 J⋅sh = 6{,}626 \cdot 10^{-34}\,\text{J} \cdot \text{s}
  • c=3⋅108 m⋅s−1c = 3 \cdot 10^8\,\text{m} \cdot \text{s}^{-1}
  • 1 nm=10−9 m1\,\text{nm} = 10^{-9}\,\text{m}
  • NA=6,022⋅1023 mol−1N_A = 6{,}022 \cdot 10^{23}\,\text{mol}^{-1}
a
Escriba sus configuraciones electrónicas y razone cuáles son sus iones más estables.0,5 pts
b
Si estos dos elementos se combinaran entre sí, determine la fórmula del compuesto formado y justifique el tipo de enlace que presentaría.0,5 pts
c
Determine la longitud de onda máxima (en nm) de la radiación necesaria para ionizar un átomo del elemento X, sabiendo que su primer potencial de ionización es 419 kJ⋅mol−1419\,\text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}.1 pt
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Ejercicio 2

2
2 puntos
Justifique si cada una de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa:
a
El ion HCOX3X−\ce{HCO3-} es una especie anfótera, mientras que NHX4X+\ce{NH4+} únicamente puede actuar como ácido.0,5 pts
b
La sal procedente de un ácido débil y una base fuerte siempre tiene carácter básico.0,5 pts
c
El pH de una disolución obtenida al mezclar disoluciones de ácido clorhídrico e hidróxido de sodio siempre es neutro.0,5 pts
d
Si una disolución A tiene pH=3\text{pH} = 3 y otra B tiene pOH=6\text{pOH} = 6, [OHX−]\ce{[OH-]} en B es 1000 veces la de A.0,5 pts
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Ejercicio 3

3
2 puntos
Para la reacción de combustión del 1,3-butadieno:
Datos
  • ΔHf∘(kJ⋅mol−1)\Delta H_f^\circ (\text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}): butadieno (g)=108,8(\text{g}) = 108{,}8
  • ΔHf∘(kJ⋅mol−1)\Delta H_f^\circ (\text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}): COX2(g)=−393,5\ce{CO2}(\text{g}) = -393{,}5
  • ΔHf∘(kJ⋅mol−1)\Delta H_f^\circ (\text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}): HX2O(l)=−285,8\ce{H2O}(\text{l}) = -285{,}8
a
Escriba y ajuste la reacción.0,5 pts
b
Calcule la entalpía de la reacción e indique si es exotérmica o endotérmica.0,5 pts
c
Justifique cuál será el signo de la variación de entropía de la reacción.0,5 pts
d
Razone si la reacción es espontánea a temperaturas altas o bajas.0,5 pts
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Ejercicio 4

4
2 puntos
El SbX2OX5\ce{Sb2O5} se obtiene en la reacción SbX2SX3+10 HNOX3→SbX2OX5+3 S+10 NOX2+5 HX2O\ce{Sb2S3} + \ce{10 HNO3} \mathrel{\ce{->}} \ce{Sb2O5} + \ce{3 S} + \ce{10 NO2} + \ce{5 H2O}. Si reaccionan 5,0 g5{,}0\,\text{g} de SbX2SX3\ce{Sb2S3} con 0,75 mL0{,}75\,\text{mL} de ácido nítrico (67%67\% de riqueza en masa y densidad 1,41 g⋅mL−11{,}41\,\text{g} \cdot \text{mL}^{-1}):
Datos
  • R=0,082 atm⋅L⋅mol−1⋅K−1R = 0{,}082\,\text{atm} \cdot \text{L} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot \text{K}^{-1}
  • Masas atómicas: H=1,0H = 1{,}0
  • Masas atómicas: N=14,0N = 14{,}0
  • Masas atómicas: O=16,0O = 16{,}0
  • Masas atómicas: S=32,0S = 32{,}0
  • Masas atómicas: Sb=121,8Sb = 121{,}8
a
Justifique, utilizando números de oxidación, qué especies se oxidan y qué especies se reducen en esta reacción.0,5 pts
b
Razone cuál es el reactivo limitante de esta reacción.0,5 pts
c
Calcule la masa de azufre obtenida.0,5 pts
d
Calcule el volumen de dióxido de nitrógeno que se obtendrá, medido a 298 K298\,\text{K} y 0,8 atm0{,}8\,\text{atm}.0,5 pts
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Ejercicio 5

5
2 puntos
Para llevar a cabo la siguiente reacción de descomposición en fase gaseosa, NX2OX4⇌2 NOX2\ce{N2O4 <=> 2 NO2}, se introduce en un reactor 1 mol1\,\text{mol} de NX2OX4\ce{N2O4}, alcanzándose el equilibrio de la reacción a 45 ∘C45\,^{\circ}\text{C} y 2 atm2\,\text{atm}.
Datos
  • R=0,082 atm⋅L⋅mol−1⋅K−1R = 0{,}082\,\text{atm} \cdot \text{L} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot \text{K}^{-1}
a
Determine el valor de KpK_p para esta reacción sabiendo que Kc=0,67K_c = 0{,}67.0,5 pts
b
Calcule las fracciones molares en el equilibrio.1 pt
c
Justifique si la presión total debería aumentar o disminuir para que la mezcla en el equilibrio fuera equimolar.0,5 pts
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Ejercicio 1

1
2 puntos
Una corriente de 6,5 A6{,}5\,\text{A} circula durante 3 horas3\,\text{horas} a través de dos celdas electrolíticas que contienen sulfato de cobre(II) y tricloruro de aluminio fundidos, respectivamente.
Datos
  • F=96485 CF = 96485\,\text{C}
  • Masas atómicas: Al=27,0Al = 27{,}0
  • Masas atómicas: Cu=63,5Cu = 63{,}5
a
Escriba y ajuste las semirreacciones que tienen lugar en el cátodo de cada celda. Indique si se trata de una reacción de oxidación o de reducción.1 pt
b
Calcule la masa de metal depositado en cada una de ellas.1 pt
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Ejercicio 2

2
2 puntos
A 25 ∘C25\,^{\circ}\text{C}, una reacción química del tipo A(g)→B(g)+C(g)\ce{A(g)} \mathrel{\ce{->}} \ce{B(g)} + \ce{C(g)} tiene una constante cinética k=5⋅1012 L⋅mol−1⋅s−1k = 5 \cdot 10^{12}\,\text{L} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}. Conteste a las siguientes preguntas, justificando en todos los casos su respuesta:
a
¿Cuáles son las unidades de la velocidad de reacción?0,5 pts
b
¿Cuál es el orden global la reacción?0,5 pts
c
¿Qué le ocurre a la constante cinética si disminuye la temperatura del sistema?0,5 pts
d
¿Se trata de una reacción elemental?0,5 pts
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Ejercicio 3

3
2 puntos
Complete las siguientes reacciones y nombre en cada caso el reactivo y el producto mayoritario obtenido, e indique el tipo de reacción:
a
CHX3−CHOH−CHX2−CHX3+HX2SOX4→\ce{CH3}{-}\allowbreak\ce{CHOH}{-}\allowbreak\ce{CH2}{-}\allowbreak\ce{CH3} + \ce{H2SO4} \mathrel{\ce{->}}0,5 pts
b
CHX3−COOH+NHX3→\ce{CH3}{-}\allowbreak\ce{COOH} + \ce{NH3} \mathrel{\ce{->}}0,5 pts
c
CHX2=CH−CHX3+HX2O\ce{CH2=CH-CH3 + H2O} (medio ácido) →\rightarrow0,5 pts
d
CHX2=CH−CHX2−CHX3+BrX2→\ce{CH2}{=}\allowbreak\ce{CH}{-}\allowbreak\ce{CH2}{-}\allowbreak\ce{CH3} + \ce{Br2} \mathrel{\ce{->}}0,5 pts
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Ejercicio 4

4
2 puntos
Considerando como combustibles el metano y el propano:
Datos
  • Masas atómicas: H=1H = 1
  • Masas atómicas: C=12C = 12
  • Masas atómicas: O=16O = 16
  • ΔHf∘(metano, g)=−74,8 kJ⋅mol−1\Delta H_f^\circ (\text{metano, g}) = -74{,}8\,\text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}
  • ΔHf∘(propano, g)=−103,8 kJ⋅mol−1\Delta H_f^\circ (\text{propano, g}) = -103{,}8\,\text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}
  • ΔHc∘(C,s)=−393,6 kJ⋅mol−1\Delta H_c^\circ (C, s) = -393{,}6\,\text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}
  • ΔHc∘(hidroˊgeno molecular, g)=−285,8 kJ⋅mol−1\Delta H_c^\circ (\text{hidrógeno molecular, g}) = -285{,}8\,\text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}
a
Escriba y ajuste sus reacciones de combustión.0,5 pts
b
Calcule las entalpías de las reacciones de combustión del metano y del propano.0,5 pts
c
Determine los gramos de COX2\ce{CO2} que se desprenden cuando se quema 1 kg1\,\text{kg} de cada combustible.0,5 pts
d
Justifique si se obtiene más energía al quemar 1 kg1\,\text{kg} de metano o 1 kg1\,\text{kg} de propano.0,5 pts
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Ejercicio 5

5
2 puntos
Se tienen cuatro disoluciones 0,1 M0{,}1\,\text{M} de HNOX3\ce{HNO3}, HNOX2\ce{HNO2}, NHX4Cl\ce{NH4Cl} y KCl\ce{KCl}, respectivamente.
Datos
  • Ka(HNOX2)=4,5⋅10−4K_a(\ce{HNO2}) = 4{,}5 \cdot 10^{-4}
  • Kb(NHX3)=1,7⋅10−5K_b(\ce{NH3}) = 1{,}7 \cdot 10^{-5}
a
Determine el pH de la disolución de HNOX3\ce{HNO3}.0,5 pts
b
Determine el pH de la disolución de HNOX2\ce{HNO2}.0,5 pts
c
Ordene justificadamente las disoluciones del enunciado de menor a mayor pH.0,5 pts
d
¿Qué volumen de hidróxido de sodio 0,25 M0{,}25\,\text{M} hay que utilizar para neutralizar 25 mL25\,\text{mL} de la disolución de HNOX3\ce{HNO3}?0,5 pts
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