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la cuevadel empollón
QuímicaBalearesPAU 2021Extraordinaria

Química · Baleares 2021

10 ejercicios

Instrucciones

Datos
  • R=0,082 atm L mol−1 K−1R = 0{,}082\,\text{atm L mol}^{-1}\text{ K}^{-1}
  • R=8,3 J mol−1 K−1R = 8{,}3\,\text{J mol}^{-1}\text{ K}^{-1}
El examen incluye tabla periódica como anexo. Contesta hasta un máximo de 5 preguntas de entre todas las propuestas en las opciones A y B del examen. Puedes usar la calculadora. La puntuación máxima de cada pregunta está indicada al inicio de la pregunta. La nota del examen corresponde a la suma de las puntuaciones de cada una de las preguntas.

Ejercicio 1 · Opción A

1Opción A
2 puntos
a) El premio Nobel de Química del año 2020 fue concedido a dos investigadoras, Emmanuelle Charpentier y Jennifer A. Doudna (figura 1), por el desarrollo de la técnica CRISPR-Cas9, o tijeras genéticas, la cual permite cortar el ADN en una posición concreta. Uno de los componentes estructurales del ADN es la desoxirribosa, que presenta la estructura química que se muestra en la figura 2: b) Formula los compuestos siguientes: dietil éter y ácido fosfórico.
a
El premio Nobel de Química del año 2020 fue concedido a dos investigadoras, Emmanuelle Charpentier y Jennifer A. Doudna (figura 1), por el desarrollo de la técnica CRISPR-Cas9, o tijeras genéticas, la cual permite cortar el ADN en una posición concreta. Uno de los componentes estructurales del ADN es la desoxirribosa, que presenta la estructura química que se muestra en la figura 2:
Emmanuelle Charpentier y Jennifer A. Doudna
Estructura química de la desoxirribosa con carbonos numerados del 1 al 5
a.i
Calcula el peso molecular de la desoxirribosa.
a.ii
¿Qué tipo de hibridación presenta el átomo de carbono indicado con el número 3 en la figura de la estructura química de la desoxirribosa? Justifica la respuesta.
b
Formula los compuestos siguientes: dietil éter y ácido fosfórico.
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Ejercicio 1 · Opción B

1Opción B
2 puntos
Considerando los átomos siguientes: S\ce{S}, Cl\ce{Cl}, Ca\ce{Ca} y Fe\ce{Fe}; indica de forma razonada si las afirmaciones siguientes son verdaderas o falsas.
a
La primera energía de ionización del átomo de S\ce{S} es mayor que la del átomo de Cl\ce{Cl}.
b
El radio atómico del átomo de Cl\ce{Cl} es mayor que el radio atómico del átomo de Ca\ce{Ca}.
c
El átomo de Fe\ce{Fe} tiene mayor afinidad electrónica que el átomo de Cl\ce{Cl}.
d
El átomo de S\ce{S} es más electronegativo que el átomo de Ca\ce{Ca}.
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Ejercicio 2 · Opción A

2Opción A
2 puntos
Considera las moléculas de BClX3\ce{BCl3} (tricloruro de boro) y NHX3\ce{NH3} (amoniaco)
a
Escribe la estructura de Lewis de ambas moléculas.
b
Indica la geometría de la molécula de tricloruro de boro según la Teoría de la Repulsión de Pares Electrónicos de la Capa de Valencia (TRPECV).
c
Explica la polaridad de la molécula de amoniaco.
d
¿Cuál de las dos moléculas consideradas puede presentar enlaces de hidrógeno? Justifica la respuesta.
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Ejercicio 2 · Opción B

2Opción B
2 puntos
El metanol (CHX3OH\ce{CH3OH}) es el alcohol de cadena más corta que se puede formular. En la industria química, la síntesis del metanol se produce por hidrogenación del monóxido de carbono (CO\ce{CO}), según la siguiente reacción química ajustada que se da en fase gaseosa:CO(g)+2 HX2(g)⇌CHX3OH(g)\ce{CO(g) + 2H2(g) <=> CH3OH(g)}En un reactor, se alcanza el equilibrio químico anterior a una temperatura de 673 K673\,\text{K}, y se comprueba que la presión parcial del CO(g)\ce{CO(g)} es de 0,27 atm0{,}27\,\text{atm} y la del CHX3OH(g)\ce{CH3OH(g)} es de 0,20 atm0{,}20\,\text{atm}, siendo la presión total de una atmósfera.
a
Calcula las constantes de equilibrio KpK_p y KcK_c, ambas a 673 K673\,\text{K}.
b
Indica de forma razonada qué efectos tendrían sobre la formación de metanol las acciones siguientes:
b.i
Aumentar la presión total del sistema.
b.ii
Aumentar la concentración de CO(g)\ce{CO(g)}.
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Ejercicio 3 · Opción A

3Opción A
2 puntos
El sulfato de cobre (CuSOX4\ce{CuSO4}) se utilizó durante muchos años como aditivo en piscinas para la eliminación de algas. Este compuesto se puede preparar tratando el cobre metálico con ácido sulfúrico (HX2SOX4\ce{H2SO4}) según la siguiente reacción química no ajustada:CuX (s)+HX2SOX4(aq)→CuSOX4(aq)+SOX2(g)+HX2OX (l)\ce{Cu_{(s)} + H2SO4(aq) -> CuSO4(aq) + SO2(g) + H2O_{(l)}}
a
Ajusta las reacciones iónica y molecular por el método del ion-electrón.
b
Calcula el volumen (en mL) de ácido sulfúrico, de densidad 1,98 kg/L1{,}98\,\text{kg/L} y riqueza del 95%95\% (en peso), necesario para reaccionar con 10 g10\,\text{g} de cobre metálico.
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Ejercicio 3 · Opción B

3Opción B
2 puntos
Indica de manera razonada si las afirmaciones siguientes son verdaderas o falsas:
a
El grado de disociación de un ácido débil aumenta cuando añadimos OHX−(aq)\ce{OH-(aq)} a la disolución.
b
El pH de una disolución acuosa de ácido nítrico (HNOX3\ce{HNO3}) es superior al pH de una disolución de la misma concentración de ácido clorhídrico (HCl\ce{HCl}).
c
El pictograma siguiente, el cual aparece en una botella de ácido clorhídrico (HCl\ce{HCl}) concentrado, nos indica que se trata de una sustancia peligrosa para el medio ambiente acuático.
Pictograma de peligro con signo de exclamación
d
Una disolución acuosa de cloruro amónico (NHX4Cl\ce{NH4Cl}) presenta un pH superior a 7.
Datos
  • Kb(NHX3)K_b(\ce{NH3}) a 25 ∘C=1,8⋅10−525\,^\circ\text{C} = 1{,}8 \cdot 10^{-5}
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Ejercicio 4 · Opción A

4Opción A
2 puntos
El naftaleno sólido, CX10HX8(s)\ce{C10H8(s)} (figura 3), se sublima en condiciones ambientales de presión y temperatura, y por eso se puede utilizar para fumigar espacios cerrados. El proceso de sublimación se representa según el equilibrio químico siguiente:CX10HX8(s)⇌CX10HX8(g)\ce{C10H8(s) <=> C10H8(g)}Inicialmente, se introducen 0,64 g0{,}64\,\text{g} de naftaleno sólido en un recipiente cerrado y vacío de 20,0 L20{,}0\,\text{L} a una temperatura de 298 K298\,\text{K}.
Datos
  • Kc(298 K)=4,29⋅10−6 mol L−1K_c(298\,\text{K}) = 4{,}29 \cdot 10^{-6}\,\text{mol L}^{-1}
  • ΔH0(298 K)=72,0 kJ/mol\Delta H^0(298\,\text{K}) = 72{,}0\,\text{kJ/mol}
Estructura química del naftaleno (dos anillos de benceno fusionados)
a
Calcula el número de moles de naftaleno presentes en estado gaseoso una vez que se ha alcanzado el equilibrio químico a 298 K298\,\text{K}.
b
Calcula el porcentaje de naftaleno sólido que habrá sublimado cuando se alcance el equilibrio químico.
c
¿De qué signo es la variación de entropía estándar (ΔS0\Delta S^0) del proceso de sublimación del naftaleno? Justifica la respuesta.
d
¿Qué efecto tiene la temperatura sobre la espontaneidad de este proceso? Justifica la respuesta.
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Ejercicio 4 · Opción B

4Opción B
2 puntos
Considerando las siguientes especies químicas en condiciones estándar: Au(s)\ce{Au(s)}, Pb(s)\ce{Pb(s)}, Sn(s)\ce{Sn(s)}, Cd(s)\ce{Cd(s)}, Zn(s)\ce{Zn(s)}, AuX+(aq)\ce{Au+(aq)}, PbX2+(aq)\ce{Pb^{2+}(aq)}, SnX2+(aq)\ce{Sn^{2+}(aq)}, CdX2+(aq)\ce{Cd^{2+}(aq)}, ZnX2+(aq)\ce{Zn^{2+}(aq)} y los valores de la tabla 1, contesta a las preguntas siguientes, justificando todas las respuestas:
SemirreaccionesE0E^0 (voltios)
AuX+(aq)+1 eX−→Au(s)\ce{Au+(aq) + 1e- -> Au(s)}1,691{,}69
PbX2+(aq)+2 eX−→Pb(s)\ce{Pb^{2+}(aq) + 2e- -> Pb(s)}−0,13-0{,}13
SnX2+(aq)+2 eX−→Sn(s)\ce{Sn^{2+}(aq) + 2e- -> Sn(s)}−0,14-0{,}14
CdX2+(aq)+2 eX−→Cd(s)\ce{Cd^{2+}(aq) + 2e- -> Cd(s)}−0,40-0{,}40
ZnX2+(aq)+2 eX−→Zn(s)\ce{Zn^{2+}(aq) + 2e- -> Zn(s)}−0,76-0{,}76
a
¿Cuál es la especie química que presenta mayor poder reductor?
b
¿Cuál es la especie química con mayor poder oxidante?
c
¿Cuáles de las especies químicas consideradas tienen capacidad para reducir el SnX2+\ce{Sn^{2+}}?
d
¿Qué especies químicas combinarías para construir una pila galvánica que presentase el máximo valor para la fuerza electromotriz?
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Ejercicio 5 · Opción A

5Opción A
2 puntos
El ácido láctico (CHX3−CHOH−COOH\ce{CH3-CHOH-COOH}) es un compuesto orgánico sólido y de color blanco que se obtiene por síntesis química o por fermentación microbiana de diferentes carbohidratos. En solución acuosa actúa como un ácido monoprótico débil porque su molécula contiene un único grupo funcional carboxílico (−COOH-\ce{COOH}).
a
Sabiendo que el valor de la constante de acidez (KaK_a) del ácido láctico (a 25 ∘C25\,^\circ\text{C}) es de 1,41⋅10−41{,}41 \cdot 10^{-4}, calcula el pH de una disolución de ácido láctico 0,50 M0{,}50\,\text{M}.
b
En el laboratorio tenemos otra disolución de ácido láctico de concentración desconocida. Para determinar su concentración, se valoran 25,0 mL25{,}0\,\text{mL} utilizando una disolución acuosa de una base fuerte de concentración conocida. Indica cuáles de los materiales de la siguiente lista son necesarios para realizar esta valoración en el laboratorio y explica cuál es su función en el proceso de valoración: - balanza - matraz Erlenmeyer - bureta - pila - calorímetro - puente salino - espátula - voltímetro
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Ejercicio 5 · Opción B

5Opción B
2 puntos
La ecuación de velocidad para la siguiente reacción química:HX2(g)+IX2(g)→2 HI(g)\ce{H2(g) + I2(g) -> 2HI(g)}es de orden 1 respecto a la molécula de dihidrógeno y, también, de orden 1 respecto a la molécula de diyodo.
a
Escribe la ecuación de velocidad e indica qué unidades tendrá la constante de velocidad.
b
Explica de forma razonada cómo variará la velocidad de reacción si:
b.i
aumenta la temperatura,
b.ii
se añade un catalizador a la reacción.
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