Química · Cataluña 2021

¿Justifique, cuantitativamente, que esta reacción no será espontánea en condiciones estándar y a $25^\circ\text{C}$? ¿A partir de qué temperatura lo sería, suponiendo que los valores de entalpía y de entropía estándar no varían con la temperatura?

La descomposición en fase gaseosa del óxido nitroso se produce mediante el mecanismo de reacción siguiente, que consta de dos etapas elementales: Etapa 1 (lenta): $\ce{N2O -> N2 + O}$ Etapa 2 (rápida): $\ce{N2O + O -> N2 + O2}$ Dibuje, de una manera aproximada, un gráfico de la energía respecto a la coordenada de reacción; indique en el gráfico las energías de activación, los estados de transición y la variación de entalpía de la reacción global. A partir de las etapas del mecanismo de reacción, justifique que la reacción global es de primer orden.

En un reactor de $1{,}00\,\text{L}$, y a la temperatura de $298\,\text{K}$, conseguimos obtener $0{,}51\,\text{mol}$ de óxido de etileno haciendo reaccionar $2{,}5\,\text{mol}$ de etileno y $1{,}0\,\text{mol}$ de oxígeno en presencia de plata. Determine el valor de la constante de equilibrio en concentraciones ($K_c$) a $298\,\text{K}$. Diga si el valor de la constante de equilibrio en presiones ($K_p$) es igual o diferente que el valor de la constante de equilibrio en concentraciones a $298\,\text{K}$, y justifique la respuesta.

¿Tendremos un rendimiento de la reacción más favorable si la llevamos a cabo en un reactor de $1{,}00\,\text{L}$ y a la temperatura de $400\,\text{K}$? ¿Y si la llevamos a cabo en un reactor de $0{,}50\,\text{L}$ y a la temperatura de $298\,\text{K}$? Si mantenemos el volumen y la temperatura del reactor ($1{,}00\,\text{L}$ y $298\,\text{K}$), pero no introducimos plata, ¿disminuiría la concentración de óxido de etileno cuando se alcanzara el equilibrio? Razone las respuestas.

A partir de la electrólisis del cloruro de sodio en solución acuosa obtenemos cloro gaseoso en el ánodo, mientras que en el cátodo el agua forma hidrógeno gaseoso e iones hidroxilo. Escriba e iguale las semirreacciones que tienen lugar en cada electrodo, así como la reacción global de este proceso electrolítico. Indique las polaridades de cada electrodo.

Un aparato comercial de cloración salina, adecuado para una piscina que contiene $50\,\text{m}^3$ de agua, genera $0{,}24\,\text{mg L}^{-1}$ de cloro cada hora. ¿Qué intensidad de corriente debe pasar por la celda electrolítica?

Defina los términos número atómico, energía de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad de un elemento químico.

La primera energía de ionización de tres elementos químicos es $418\,\text{kJ mol}^{-1}$, $497\,\text{kJ mol}^{-1}$ y $736\,\text{kJ mol}^{-1}$. Sabemos que estos valores corresponden al magnesio, al potasio y al sodio, pero desconocemos qué valor corresponde a cada uno. Escriba la configuración electrónica de los tres elementos y justifique qué valor de la energía de ionización asignaría al magnesio y cuál al sodio. Compare razonadamente el radio del átomo de $\ce{Na}$ con el del ion $\ce{Na+}$.

Justifique, a partir de los cálculos necesarios, la formación del precipitado. Considere aditivos los volúmenes de las soluciones acuosas.

Mediante un proceso de filtración, los estudiantes separan el precipitado de carbonato de calcio de la solución acuosa. De esta solución, hacen cuatro partes y las colocan en tubos de ensayo. Añaden al primer tubo una solución de $\ce{Na2CO3}$, al segundo una solución de $\ce{Ca(NO3)2}$, al tercero una solución de ácido clorhídrico, y al cuarto tubo no añaden nada, pero lo calientan hasta $70^\circ\text{C}$. Explique razonadamente si en alguno de los cuatro tubos aparece un precipitado de carbonato de calcio.

Escriba e iguale la reacción de combustión del acetileno gaseoso. ¿Qué cantidad de calor se desprenderá al quemar, a presión constante, $100\,\text{L}$ de acetileno con $500\,\text{L}$ de oxígeno, ambos gases medidos a $1{,}0\,\text{atm}$ y $298\,\text{K}$? Nota: Suponga que en la reacción de combustión se forma agua en estado líquido y dióxido de carbono en estado gaseoso.

Calcule la entalpía estándar de formación del acetileno gaseoso a $298\,\text{K}$. Razone si se desprende más calor en la formación de un mol de acetileno a presión constante o a volumen constante.

Un yogur contiene $8{,}1\,\text{g/L}$ de ácido láctico. Calcule el pH del yogur a $25^\circ\text{C}$, considerando que el único ácido presente y responsable de su acidez es el ácido láctico.

Podemos determinar la cantidad de ácido láctico en un yogur por volumetría empleando hidróxido de sodio $0{,}100\,\text{M}$ como solución valorante. En primer lugar, añadimos agua a una cantidad conocida de yogur; en segundo lugar, lo agitamos para homogeneizarlo, y, finalmente, iniciamos el proceso de valoración. — Escriba la reacción de valoración. — Explique cómo realizaría en el laboratorio esta valoración, e indique el material y otras sustancias que utilizaría.