Química · Cataluña 2016

El yoduro de plomo(II) ($\ce{PbI2}$) es una sal de color amarillo, bastante insoluble en agua fría, que se puede obtener mezclando disoluciones acuosas de nitrato de plomo(II) ($\ce{Pb(NO3)2}$) y de yoduro de potasio ($\ce{KI}$).

El ibuprofeno, que podemos representar como $\ce{C12H17COOH}$, es un antiinflamatorio que se utiliza para combatir el dolor y los estados febriles. Es un ácido monoprótico débil que contiene un solo grupo ácido carboxílico (—COOH) en su molécula. Hemos preparado en el laboratorio una solución acuosa $0{,}200\,\text{M}$ de este ácido y, al medir el pH, obtenemos un valor de $2{,}95$ a $25\,^{\circ}\text{C}$.

La figura siguiente representa el diagrama de fases del agua.

La electrólisis es un proceso en el que se aporta energía eléctrica para que se produzca una reacción redox no espontánea. Mediante la electrólisis de una solución acuosa de cloruro de cobre(II), empleando dos electrodos inertes de grafito, se obtiene $\ce{Cl2(g)}$ en el ánodo y se deposita $\ce{Cu(s)}$ en el cátodo.

Por electrólisis de una disolución acuosa de cloruro de oro(III) ($\ce{AuCl3}$), se obtiene cloro gaseoso y se deposita oro.

Muchos ésteres tienen un aroma característico y, por esta razón, se utilizan frecuentemente como aromatizantes artificiales y aditivos alimentarios. Uno de estos ésteres es el butanoato de etilo, llamado habitualmente butirato de etilo, que tiene un aroma parecido al de la piña tropical. Lo podemos obtener por reacción entre el ácido butanoico y el etanol, de acuerdo con la ecuación química siguiente: $$\ce{CH3CH2CH2COOH(l) + CH3CH2OH(l) <=> CH3CH2CH2COOCH2CH3(l) + H2O(l)}$$ La constante de equilibrio, $K_c$, de esta reacción tiene un valor de $4{,}0$ a la temperatura de $50\,^{\circ}\text{C}$. Un recipiente contiene una mezcla formada por $0{,}40\,\text{mol}$ de ácido butanoico, $0{,}40\,\text{mol}$ de etanol, $0{,}50\,\text{mol}$ de butanoato de etilo y $0{,}50\,\text{mol}$ de agua.

El consumo de sustancias estupefacientes conlleva un grave problema de salud pública. Estas sustancias permanecen acumuladas en diferentes partes del cuerpo durante un cierto tiempo, que varía desde días hasta meses. Por ejemplo, podemos detectar la cocaína ($\ce{C17H21NO4}$) y la anfetamina ($\ce{C9H13N}$) en el cabello de una persona hasta pasados noventa días de haber consumido mediante la técnica de espectrometría de masas. En la figura siguiente se puede ver el espectro de masas obtenido a partir del cabello de una persona de la cual sospechamos que ha tomado una de estas drogas.

El óxido de calcio o cal viva es un compuesto inorgánico muy importante en el ámbito industrial. En el control de la contaminación se utiliza para eliminar el dióxido de azufre generado en algunas centrales eléctricas mediante la reacción siguiente: $$\ce{2CaO(s) + 2SO2(g) + O2(g) -> 2CaSO4(s)}$$

Para calcular la energía reticular del cloruro de magnesio ($\ce{MgCl2}$) es necesario conocer los datos termodinámicos que aparecen en la tabla siguiente:

El biogás es una mezcla de metano y dióxido de carbono que podemos obtener a partir de las reacciones metabólicas de las bacterias metanógenas. Estas bacterias llevan a cabo diversas reacciones para descomponer la materia orgánica, la última de las cuales es la transformación siguiente del ácido acético: $$\ce{CH3COOH(l) -> CH4(g) + CO2(g)} \quad \Delta H^0 (\text{a } 298\,\text{K}) = 18{,}10\,\text{kJ}$$

La síntesis del amoníaco se produce por reacción entre el nitrógeno y el hidrógeno, según la ecuación química siguiente: $$\ce{N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)}$$ Introducimos $1{,}0\,\text{mol}$ de nitrógeno y $3{,}0\,\text{mol}$ de hidrógeno en un reactor cerrado de $1{,}3\,\text{L}$. Cuando calentamos la mezcla gaseosa a $528\,\text{K}$, observamos que la presión en el equilibrio es de $80{,}0\,\text{atm}$. Calcule, a $528\,\text{K}$:

Conocer la velocidad de una reacción química y determinar de qué depende es muy útil cuando se diseña el proceso de fabricación de una sustancia nueva. Los ingenieros químicos deben buscar, en cada caso, cómo se puede mejorar el rendimiento de una reacción, pero también cómo se puede acelerar la reacción. En un reactor, a volumen constante y a la temperatura de $60\,^{\circ}\text{C}$, se ha realizado un estudio de la cinética de la reacción siguiente: $$\ce{A(g) + 2B(g) -> C(g)}$$ Las datos experimentales obtenidas demuestran que la reacción es de primer orden respecto de A y de orden cero respecto de B.

La única manera de determinar la ecuación de velocidad de una reacción es realizando experimentos para medir el efecto que produce la variación de concentración de los reactivos sobre la velocidad. A continuación, puede ver una reacción y los resultados obtenidos, a una temperatura determinada, cuando estudiamos su cinética mediante el método de las velocidades iniciales: $$\ce{2H2(g) + 2NO(g) -> 2H2O(g) + N2(g)}$$

Uno de los ríos principales que suministran agua a la ciudad de Barcelona es el río Llobregat. En una analítica rutinaria del agua de este río obtenemos los datos siguientes: