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la cuevadel empollón
QuímicaBalearesPAU 2023Ordinaria

Química · Baleares 2023

10 ejercicios

Instrucciones

Datos
  • R=0,082 atm L mol−1 K−1=8,3 J mol−1 K−1R = 0{,}082\,\text{atm L mol}^{-1}\,\text{K}^{-1} = 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 cuestión. La nota del examen es la suma de las puntuaciones.

Ejercicio 1 · Opción A

1Opción A
2 puntos
a
El premio Nobel de Química del año 2022 fue concedido a los investigadores Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal y K. Barry Sharpless (figura 1), por el descubrimiento de nuevas técnicas, como por ejemplo la química del clic, las cuales permiten construir moléculas complejas, utilizadas como fármacos y también como nuevos materiales, a partir de moléculas mucho más sencillas. Uno de los reactivos de estructura sencilla utilizados por estos investigadores fue el acetato de cobre (II) (figura 2), el cual se puede obtener a partir del ácido acético o ácido etanoico (CHX3COOH\ce{CH3COOH}). Para determinar la concentración del ácido acético, en el laboratorio se lleva a cabo una valoración con NaOH\ce{NaOH}. Propón, de manera razonada, qué indicador de la siguiente tabla utilizarías para identificar el punto final de la valoración y justifica qué cambio de color observarías.
Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal y K. Barry Sharpless
Estructura química del acetato de cobre (II)
IndicadorIntervalo de pH de cambio de colorCambio de coloración
Violeta de metilo0,5 - 1,6Amarillo-azul
Azul de timol1,2 - 2,8Rojo-amarillo
Fenolftaleína8,2 - 10,0Incoloro-rosa
b
Nombra los compuestos siguientes: i) Cu(NOX3)X2\ce{Cu(NO3)2} ii) CHX3CHX2CHX2COONa\ce{CH3CH2CH2COONa}
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Ejercicio 1 · Opción B

1Opción B
2 puntos
El monóxido de nitrógeno (NO) destruye la capa de ozono de la atmósfera porque cataliza la descomposición del ozono según la reacción química siguiente:OX3(g)+NO(g)→NOX2(g)+OX2(g);ΔH0=−198,7 kJ mol−1\ce{O3(g) + NO(g) -> NO2(g) + O2(g)} ; \Delta H^0 = -198{,}7\,\text{kJ mol}^{-1}Se han llevado a cabo diferentes experimentos en el laboratorio y se ha comprobado que la reacción química anterior es de primer orden tanto respecto al ozono (OX3\ce{O3}) como al monóxido de nitrógeno (NO).
ExperimentoConc. inicial OX3\ce{O3} (mol L−1\text{mol L}^{-1})Conc. inicial NO\ce{NO} (mol L−1\text{mol L}^{-1})Velocidad inicial (mol L−1s−1\text{mol L}^{-1}\text{s}^{-1})
10,0200,02542,0
20,015x12,6
a
Escribe la expresión de la velocidad de reacción para este proceso químico.
b
¿Cuál es el orden total de la reacción? Justifica la respuesta.
c
Determina el valor de la constante de velocidad con sus unidades.
d
Determina el valor de la concentración inicial de NO(g)\ce{NO(g)} en el experimento 2 de la tabla anterior.
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Ejercicio 2 · Opción A

2Opción A
2 puntos
El difluoruro de azufre, SFX2\ce{SF2}, a temperatura ambiente es un gas incoloro muy inestable, el cual reacciona de forma muy rápida con el agua.
a
Escribe la configuración electrónica del azufre (S) e indica a qué bloque y periodo de la tabla periódica pertenece.
b
Ordena, de manera razonada, los dos elementos, F\ce{F} y S\ce{S}, de mayor a menor radio atómico.
c
Explica la geometría de la molécula de SFX2\ce{SF2} según la teoría de la repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV).
d
Indica si la molécula de SFX2\ce{SF2} es polar o apolar. Justifica la respuesta.
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Ejercicio 2 · Opción B

2Opción B
2 puntos
Los fascinantes colores del nitrato de cobre (Cu(NOX3)X2\ce{Cu(NO3)2}) hacen que esta sal se utilice como aditivo en las cerámicas, en las superficies metálicas, en algunos fuegos artificiales y también en la industria textil. Una de las maneras de obtener esta sal es a partir de la reacción del cobre metálico con ácido nítrico (HNOX3\ce{HNO3}) según la siguiente reacción química ajustada:3 Cu(s)+8 HNOX3(aq)→2 NO(g)+3 Cu(NOX3)X2(s)+4 HX2O(l)\ce{3Cu(s) + 8HNO3(aq) -> 2NO(g) + 3Cu(NO3)2(s) + 4H2O(l)}
a
Indica el número de oxidación del nitrógeno en las especies Cu(NOX3)X2\ce{Cu(NO3)2} y NO.
b
¿Cuál es la especie oxidante? ¿Y la especie reductora? Razona las respuestas.
c
¿Qué volumen de HNOX3\ce{HNO3}, del 30%30\% en peso y densidad 1,18 g mL−11{,}18\,\text{g mL}^{-1}, se necesita para reaccionar completamente con 12,7 g12{,}7\,\text{g} de cobre?
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Ejercicio 3 · Opción A

3Opción A
2 puntos
El cloruro de nitrosilo (NOCl) es un gas de color amarillo que se encuentra como componente del agua regia (nombre que los alquimistas del siglo XVI dieron a una mezcla de ácido clorhídrico y ácido nítrico, en proporción volumétrica de 3 a 1, la cual es capaz de disolver metales como el oro y el platino). Este gas se disocia y da monóxido de nitrógeno (NO) y dicloro (ClX2\ce{Cl2}) según el siguiente equilibrio químico:2 NOCl(g)⇌2 NO(g)+ClX2(g)con ΔH<0\ce{2NOCl(g) <=> 2NO(g) + Cl2(g)} \quad \text{con } \Delta H < 0En un recipiente de 11 litro, inicialmente vacío, se introducen 131 g131\,\text{g} de NOCl y se calientan a 450 ∘C450\,^{\circ}\text{C}, de manera que, una vez alcanzado el equilibrio, el NOCl se disocia en un 33%33\%.
a
Determina la constante de equilibrio en concentraciones (KcK_c) a 450 ∘C450\,^{\circ}\text{C}.
b
¿Qué efecto tendrá sobre la concentración de ClX2\ce{Cl2}, presente en la mezcla gaseosa en equilibrio, un aumento de la temperatura del sistema? Justifica la respuesta.
c
¿En qué sentido se desplazará el equilibrio químico si, una vez alcanzado el equilibrio, añadimos más moles de NOCl, sin variar ni el volumen ni la temperatura? Justifica la respuesta.
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Ejercicio 3 · Opción B

3Opción B
2 puntos
El pentacloruro de fósforo (PClX5\ce{PCl5}) es un compuesto químico que se utiliza para fabricar numerosas sustancias en diferentes campos como la metalurgia o la industria farmacéutica. En un recipiente vacío de un litro de capacidad se introducen 0,010{,}01 moles de PClX5\ce{PCl5} y se calientan hasta los 250 ∘C250\,^{\circ}\text{C}. Cuando se alcanza el equilibrio químico siguiente:PClX5(g)⇌PClX3(g)+ClX2(g)\ce{PCl5(g) <=> PCl3(g) + Cl2(g)}se comprueba que se han formado 0,0050{,}005 moles de PClX3\ce{PCl3}.
a
Calcula el valor de la presión parcial de ClX2\ce{Cl2} en el equilibrio.
b
Calcula el valor de la constante de equilibrio en presiones (KpK_p) a 250 ∘C250\,^{\circ}\text{C}.
c
Para conseguir una mayor disociación del PClX5\ce{PCl5}, ahora el proceso se lleva a cabo en un recipiente de más volumen sin variar ninguna otra condición. Justifica por qué se hace esta operación.
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Ejercicio 4 · Opción A

4Opción A
2 puntos
El ácido benzoico (CX6HX5−COOH\ce{C6H5-COOH}) es un ácido carboxílico monoprótico que se utiliza como conservante de los alimentos, ya que inhibe el crecimiento microbiano.
Datos
  • Constante de acidez del ácido benzoico a 25 ∘C25\,^{\circ}\text{C}
  • Ka=6,3×10−5K_a = 6{,}3 \times 10^{-5}
a
Calcula el pH de una disolución acuosa de ácido benzoico de concentración 8,19 g L−18{,}19\,\text{g L}^{-1}.
b
Una industria ha adquirido una disolución acuosa de ácido benzoico. Para conocer la concentración exacta de esta disolución se valoran 25,0 mL25{,}0\,\text{mL} con una disolución acuosa de hidróxido de sodio (NaOH). Escribe la reacción de valoración e indica qué material de vidrio utilizarías en el laboratorio para llevar a cabo esta valoración.
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Ejercicio 4 · Opción B

4Opción B
2 puntos
Dadas las moléculas siguientes:CFX4,LiF,FX2 y HF\ce{CF4}, \ce{LiF}, \ce{F2} \text{ y } \ce{HF}
a
¿Qué tipo de hibridación presenta el átomo de carbono en la molécula de CFX4\ce{CF4}? Justifica la respuesta.
b
¿Se puede afirmar que la molécula de FX2\ce{F2} es muy soluble en agua? Justifica la respuesta.
c
¿Cuál es el único compuesto que presenta enlaces iónicos? Razona la respuesta.
d
Comparando las moléculas FX2\ce{F2} y HF\ce{HF}, indica de manera razonada cuál presentará un punto de ebullición más elevado.
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Ejercicio 5 · Opción A

5Opción A
2 puntos
Dadas las siguientes reacciones químicas y los valores correspondientes a sus entalpías estándar (ΔH0\Delta H^0), contesta, de manera razonada, a las preguntas siguientes: (1) 2 HX2S(g)+SOX2(g)→3 S(s)+2 HX2O(l)ΔH0=−233,5 kJ mol−1\ce{2H2S(g)} + \ce{SO2(g)} \mathrel{\ce{->}} \ce{3S(s)} + \ce{2H2O(l)} \quad\allowbreak \Delta H^0 = -233{,}5\,\text{kJ mol}^{-1} (2) NX2(g)+3 ClX2(g)→2 NClX3(l)ΔH0=+230,0 kJ mol−1\ce{N2(g)} + \ce{3Cl2(g)} \mathrel{\ce{->}} \ce{2NCl3(l)} \quad\allowbreak \Delta H^0 = +230{,}0\,\text{kJ mol}^{-1} (3) IX2(s)⇌IX2(g)ΔH0=+62,2 kJ mol−1\ce{I2(s)} \mathrel{\ce{<=>}} \ce{I2(g)} \quad\allowbreak \Delta H^0 = +62{,}2\,\text{kJ mol}^{-1}
a
¿Cuál de las reacciones químicas anteriores no es un proceso redox?
b
¿En cuál de las reacciones químicas anteriores la variación de entropía presenta un valor positivo?
c
¿Cuál de las reacciones anteriores nunca será espontánea?
d
¿Cuál de las reacciones anteriores se desplazará hacia los productos cuando disminuya la temperatura?
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Ejercicio 5 · Opción B

5Opción B
2 puntos
a
Nombra el compuesto siguiente: CHX3CHX2CHX2CHX2CHX2COOH\ce{CH3CH2CH2CH2CH2COOH}
b
Formula un isómero de función del compuesto del apartado a).
c
Formula un isómero de cadena del compuesto del apartado a).
d
En la ficha de seguridad del compuesto del apartado a) aparece el siguiente pictograma. Explica su significado.
Pictograma de peligro para la salud (GHS08)
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