Química · Cataluña 2015

Calcule la constante de equilibrio en concentraciones, $K_c$, y la constante de equilibrio en presiones, $K_p$, de la reacción anterior a $327^{\circ}\text{C}$.

¿Conseguiríamos producir más monóxido de nitrógeno si añadimos un catalizador a la mezcla gaseosa en equilibrio? ¿Y si aumentamos el volumen del recipiente? Explique razonadamente las respuestas.

Valoramos $5{,}0\,\text{mL}$ de un desatascador comercial líquido que contiene $\ce{NaOH}$ con una solución de ácido clorhídrico $0{,}902\,\text{M}$ y se requieren $41{,}5\,\text{mL}$ de esta solución ácida para llegar al punto final. Escriba la reacción de valoración y calcule la concentración de $\ce{NaOH}$ que contiene el desatascador comercial líquido, expresada en $\text{g L}^{-1}$.

Explique el procedimiento experimental que seguiría en el laboratorio para llevar a cabo esta valoración e indique el material y los reactivos que utilizaría.

De todas las pilas que podemos montar, justifique cuál tendrá la fuerza electromotriz máxima. Calcule dicha fuerza electromotriz.

Explique cómo montaría en el laboratorio una pila en la que los electrodos fuesen el níquel y el hierro, y mencione el material y los reactivos necesarios. Dibuje un esquema de la pila e indique la polaridad de los electrodos.

Una dosis de nitroglicerina para tratar la angina de pecho es de $0{,}60\,\text{mg}$. Si suponemos que esta cantidad se acaba descomponiendo totalmente en el organismo según la reacción química anterior, calcule qué volumen de oxígeno obtendríamos, medido a $1{,}0\,\text{bar}$ y a $298\,\text{K}$, y qué cantidad de calor se liberaría a presión constante, en condiciones estándar y a $298\,\text{K}$.

Calcule la entalpía estándar de formación de la nitroglicerina a $298\,\text{K}$.

Explique la diferencia de radio atómico entre el átomo de berilio y el de estroncio. Justifique cuál de estos dos elementos tiene la primera energía de ionización más grande.

El cloruro de potasio es un compuesto iónico que contiene los iones $\ce{K+}$ y $\ce{Cl-}$ en la red cristalina. Explique razonadamente si el radio del catión $\ce{K+}$ es más grande o más pequeño que el radio del átomo de $\ce{K}$, y si el radio del anión $\ce{Cl-}$ es más grande o más pequeño que el radio del átomo de $\ce{Cl}$.

Cuando hacemos incidir sobre átomos de xenón una radiación electromagnética con una longitud de onda máxima de $1{,}020 \times 10^{-6}\,\text{m}$, se provoca la formación del catión $\ce{Xe+}$. ¿Cuál es la frecuencia de esta radiación electromagnética? ¿Qué valor tiene la primera energía de ionización del xenón, expresado en $\text{kJ mol}^{-1}$?

Escriba la configuración electrónica, en estado fundamental, de los átomos de cesio y de xenón. A partir de las configuraciones electrónicas y del modelo atómico de cargas eléctricas, compare el radio atómico y la primera energía de ionización del cesio y del xenón.

Calcule la constante de acidez, $K_a$, del ácido acetilsalicílico a $25^{\circ}\text{C}$.

Valoramos $25{,}0\,\text{mL}$ de otra solución de ácido acetilsalicílico con hidróxido de sodio $0{,}0250\,\text{M}$ y gastamos $14{,}2\,\text{mL}$ de esta base para llegar al punto final. Escriba la reacción de valoración y calcule la concentración de la solución de ácido acetilsalicílico, expresada en $\text{g L}^{-1}$.

Realizamos un experimento en un recipiente cerrado, a volumen constante y a la temperatura de $430^{\circ}\text{C}$, introduciendo $\ce{NO}$, $\ce{O2}$ y $\ce{NO2}$ hasta que la presión parcial de cada gas es $2{,}1 \times 10^{-3}\,\text{bar}$, $1{,}1 \times 10^{-2}\,\text{bar}$ y $1{,}4 \times 10^{-1}\,\text{bar}$, respectivamente. Justifique, a partir de los cálculos necesarios, por qué la reacción química no está en equilibrio. ¿La presión parcial del $\ce{NO2}$ será más alta o más baja cuando la reacción alcance el equilibrio? Justifique la respuesta.

Determinamos la constante de equilibrio en presiones, $K_p$, de la reacción anterior para diferentes temperaturas y obtenemos los datos de la tabla. ¿La reacción de oxidación del $\ce{NO}$ a $\ce{NO2}$ es exotérmica o endotérmica? Para favorecer la oxidación del $\ce{NO}$ a $\ce{NO2}$, a una temperatura determinada, ¿es preferible realizar el experimento en un reactor cerrado de $10\,\text{L}$ o de $100\,\text{L}$? Justifique las respuestas.

A partir de los datos termodinámicos de la tabla, calcule qué cantidad de energía en forma de calor proporciona al organismo la reacción de un mol de glucosa para formar etanol, si se produce a presión constante.

Justifique si la cantidad de energía en forma de calor que proporciona al organismo la reacción de un mol de glucosa para formar etanol, a volumen constante, sería igual, superior o inferior a la que proporcionaría la reacción si se efectuase a presión constante.

Cuando esta batería funciona como una pila, las semirreacciones que se producen en los electrodos son las indicadas. Justifique qué semirreacción se produce en el ánodo y cuál se produce en el cátodo, y escriba la reacción global. Calcule la fuerza electromotriz de la batería si sabemos que la variación de energía libre de la reacción global es $-357{,}1\,\text{kJ}$ por mol de $\ce{CoO2}$.

Cuando cargamos la batería, efectuamos un proceso electrolítico y regeneramos $\ce{CoO2}$ y $\ce{LiC6}$ en los electrodos, según las semirreacciones indicadas. Calcule la masa de $\ce{LiC6}$ que se formará en uno de los electrodos si cargamos la batería durante $2{,}5\,\text{h}$ y hacemos pasar una intensidad de corriente de $0{,}50\,\text{A}$.

Justifique el orden de la reacción respecto a cada reactivo y calcule la constante de velocidad.

Explique en qué se basa el modelo cinético de colisiones. Justifique a partir de este modelo cinético el efecto de la temperatura y del volumen del reactor en la velocidad de la reacción.

Escriba la reacción global de la síntesis del fluoruro de nitrilo. Justifique el orden de la reacción de la etapa 1 respecto de cada uno de los reactivos y escriba la ecuación de velocidad de la reacción de la etapa 1. Indique en qué unidades se expresa la velocidad de una reacción química.

Empleando el modelo de colisiones o el modelo del estado de transición (o complejo activado), explique el concepto energía de activación y la influencia de la temperatura en la velocidad de una reacción química.

¿Qué información nos dan el punto de fusión y el punto triple del bromo? Explique razonadamente qué observaremos si en un recipiente cerrado que contiene bromo, a $20^{\circ}\text{C}$ y $1{,}0\,\text{atm}$, vamos disminuyendo la presión mientras mantenemos la temperatura.

Podemos representar el proceso de transformación del bromo líquido en bromo gaseoso mediante la ecuación química siguiente: $$\ce{Br2(l) <=> Br2(g)} \quad \Delta H^{\circ} (\text{a } 298\,\text{K}) = 30{,}91\,\text{kJ}$$ Determine, expresada en $^{\circ}\text{C}$, la temperatura de ebullición del bromo a $1{,}0\,\text{atm}$, suponiendo que las variaciones de entalpía y de entropía estándar de este compuesto no cambian con la temperatura.

Escriba la reacción del equilibrio de solubilidad del fosfato de aluminio. Calcule la solubilidad de esta sal a $20^{\circ}\text{C}$, expresada en $\text{mol L}^{-1}$.

Se quiere verter un agua residual con una concentración muy alta de fosfatos en un acuífero donde, por exigencias legales, solo está permitido verter agua con una concentración de fosfatos menor de $0{,}20\,\text{mg L}^{-1}$. Por ello, antes de verterla se añade una cantidad de $\ce{AlCl3(s)}$ que consigue precipitar una parte del fosfato y deja una concentración en equilibrio del ion $\ce{Al^{3+}}$ en el agua de $2{,}6 \times 10^{-15}\,\text{mol L}^{-1}$. Justifique si el agua residual tratada cumple las exigencias legales para verterla al acuífero. Suponga que la temperatura del agua es de $20^{\circ}\text{C}$.