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la cuevadel empollón
QuímicaCataluñaPAU 2019Extraordinaria

Química · Cataluña 2019

7 ejercicios

Instrucciones

Responda a las cuestiones 1, 2 y 3. A continuación, elija UNA cuestión de entre la 4 y la 5 y UNA cuestión de entre la 6 y la 7, y conteste las dos que haya elegido.

Ejercicio 1

1
2 puntos
El poder oxidante del agua oxigenada (HX2OX2\ce{H2O2}) es debido a la facilidad de este compuesto para descomponerse en agua y oxígeno, según la reacción siguiente:2 HX2OX2(l)→2 HX2O(l)+OX2(g)ΔH∘(a 25∘C)=−196,0 kJ\ce{2H2O2(l) -> 2H2O(l) + O2(g)} \quad \Delta H^\circ (\text{a } 25^\circ\text{C}) = -196{,}0\,\text{kJ}
Datos
  • Entropía absoluta en condiciones estándar y a 25∘C25^\circ\text{C}
SustanciaOX2(g)\ce{O2(g)}HX2OX2(l)\ce{H2O2(l)}HX2O(l)\ce{H2O(l)}
S∘S^\circ (J K−1^{-1} mol−1^{-1})205,0109,670,0
a
Calcule la variación de entropía estándar de la reacción de descomposición del agua oxigenada a 25∘C25^\circ\text{C}. Justifique si la reacción es espontánea en condiciones estándar y a 25∘C25^\circ\text{C}.1 pt
Botella de agua oxigenada de 250 ml
b
El agua oxigenada se utiliza para limpiar heridas y desinfectarlas, ya que la sangre contiene catalasa, una enzima que hace de catalizador de la descomposición del agua oxigenada y la liberación de oxígeno. ¿Qué es un catalizador? A partir de un modelo cinético, explique cómo actúa la catalasa en esta reacción química.1 pt
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Ejercicio 2

2
2 puntos
Una industria de galvanoplastia genera aguas residuales que contienen una concentración muy alta del ion ZnX2+\ce{Zn^{2+}}. Para eliminar una buena parte de este ion, esta empresa industrial opta por añadir a las aguas residuales una solución básica que lo precipite en forma de Zn(OH)X2\ce{Zn(OH)2}.
Datos
  • Masa atómica relativa: Zn=65,4\text{Zn} = 65{,}4
  • Constant del producto de solubilidad del Zn(OH)X2\ce{Zn(OH)2} a 25∘C25^\circ\text{C}: Kps=3,3⋅10−17K_{ps} = 3{,}3 \cdot 10^{-17}
  • Constante de ionización del agua a 25∘C25^\circ\text{C}: Kw=1,0⋅10−14K_w = 1{,}0 \cdot 10^{-14}
a
Calcule la solubilidad del Zn(OH)X2\ce{Zn(OH)2} a 25∘C25^\circ\text{C}, expresada en mol/L.1 pt
b
¿A qué pH hay que ajustar las aguas residuales cuando provocamos la precipitación del Zn(OH)X2\ce{Zn(OH)2} si queremos que las aguas residuales que genera esta industria de galvanoplastia contengan, como máximo, 800 mg/m3800\,\text{mg/m}^3 de ZnX2+\ce{Zn^{2+}}?1 pt
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Ejercicio 3

3
2 puntos
Para el tratamiento de las molestias causadas por los golpes, se utilizan unas bolsas que se calientan o que se enfrían instantáneamente. En el caso de las bolsas que se enfrían, suelen contener nitrato de amonio y agua dispuestos en compartimentos separados; cuando golpeamos la bolsa, las dos sustancias entran en contacto y se produce el proceso de disolución siguiente:NHX4NOX3(s)→NHX4X+(aq)+NOX3X−(aq),ΔHdisolucioˊn>0\ce{NH4NO3(s) -> NH4+(aq) + NO3-(aq)}, \quad \Delta H_{\text{disolución}} > 0
a
Explique el procedimiento experimental que seguiría en el laboratorio para determinar la entalpía de disolución del nitrato de amonio en agua, e indique el nombre de todo el material de laboratorio que utilizaría. ¿Qué medidas experimentales y qué otros datos necesitamos para calcular la entalpía de este proceso de disolución?1 pt
b
Suponga que en el proceso de enfriamiento de la bolsa se disuelven 5 g5\,\text{g} de nitrato de amonio en 180 g180\,\text{g} de agua. Justifique, a partir del modelo de ácidos y bases de Brønsted-Lowry, si la solución resultante será ácida, neutra o básica. Razone si el pH aumentará o disminuirá si disolvemos el doble de gramos de nitrato de amonio en la misma cantidad de agua, suponiendo que el volumen total de la solución no varía.1 pt
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Ejercicio 4

4
2 puntos

Elija entre la cuestión 4 y la 5.

En la retina, los peces de agua dulce tienen el pigmento porfiropsina, mientras que los peces de aguas marinas profundas tienen el pigmento crisopsina. El pigmento porfiropsina absorbe una radiación electromagnética de 523 nm523\,\text{nm} y, en cambio, el pigmento crisopsina absorbe una radiación electromagnética de 485 nm485\,\text{nm}.
Datos
  • Constante de Planck: h=6,63×10−34 J sh = 6{,}63 \times 10^{-34}\,\text{J s}
  • Velocidad de la luz en el vacío: c=3,00×108 m s−1c = 3{,}00 \times 10^8\,\text{m s}^{-1}
  • 1 nm=10−9 m1\,\text{nm} = 10^{-9}\,\text{m}
Color de las radiacionesIntervalo de Frecuencia de las radiaciones (Hz)
violetade 7,90×10147{,}90 \times 10^{14} a 7,00×10147{,}00 \times 10^{14}
azulde 7,00×10147{,}00 \times 10^{14} a 6,00×10146{,}00 \times 10^{14}
ciande 6,00×10146{,}00 \times 10^{14} a 5,80×10145{,}80 \times 10^{14}
verdede 5,80×10145{,}80 \times 10^{14} a 5,30×10145{,}30 \times 10^{14}
amarillode 5,30×10145{,}30 \times 10^{14} a 5,10×10145{,}10 \times 10^{14}
naranjade 5,10×10145{,}10 \times 10^{14} a 4,80×10144{,}80 \times 10^{14}
rojode 4,80×10144{,}80 \times 10^{14} a 4,05×10144{,}05 \times 10^{14}
a
¿Qué fotón tiene más energía: el que es absorbido por el pigmento porfiropsina o el que es absorbido por el pigmento crisopsina? ¿Qué color ven mejor los peces de aguas marinas profundas? Justifique las respuestas.1 pt
b
¿Qué le sucede a una molécula cuando absorbe radiación visible? ¿Y cuando absorbe radiación infrarroja?1 pt
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Ejercicio 5

5
2 puntos

Elija entre la cuestión 4 y la 5.

El ácido salicílico es un aditivo importante que está presente en muchos productos empleados en medicina. A una temperatura de 473 K473\,\text{K}, este ácido se descompone y produce fenol y dióxido de carbono, según la ecuación química siguiente:
Datos
  • Massa molecular del ácido salicílico = 138,12 g mol−1138{,}12\,\text{g mol}^{-1}
  • Constante universal de los gases ideales: R=0,082 atm L K−1 mol−1R = 0{,}082\,\text{atm L K}^{-1}\,\text{mol}^{-1}
Reacción de descomposición del ácido salicílico en fenol y dióxido de carbono
a
En el curso de un experimento, introducimos 0,3453 g0{,}3453\,\text{g} de ácido salicílico en un recipiente de 50 mL50\,\text{mL} y lo calentamos a 473 K473\,\text{K}. Cuando la mezcla alcanza el equilibrio, la enfriamos y, a continuación, recogemos y medimos el COX2\ce{CO2} gaseoso obtenido; este gas ocupa un volumen de 48,9 mL48{,}9\,\text{mL}, medido a 1,0 atm1{,}0\,\text{atm} y a 298 K298\,\text{K}. Calcule la constante de equilibrio en concentraciones (KcK_c) de la reacción de descomposición del ácido salicílico a 473 K473\,\text{K}.1 pt
b
¿Se descompondría más o menos cantidad de ácido salicílico si hiciéramos el mismo experimento en un recipiente de 100 mL100\,\text{mL}, manteniendo la temperatura a 473 K473\,\text{K}? ¿Y si hiciéramos el mismo experimento a 550 K550\,\text{K}, manteniendo el volumen del recipiente en 50 mL50\,\text{mL}? Justifique las respuestas.1 pt
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Ejercicio 6

6
2 puntos

Elija entre la cuestión 6 y la 7.

El propano es un gas ampliamente utilizado como combustible. Cuando reacciona con oxígeno produce dióxido de carbono y agua, según la reacción exotérmica siguiente:CHX3CHX2CHX3(g)+5 OX2(g)→3 COX2(g)+4 HX2O(g),ΔH∘<0\ce{CH3CH2CH3(g) + 5O2(g) -> 3CO2(g) + 4H2O(g)}, \quad \Delta H^\circ < 0
Datos
  • Masas atómicas relativas: H=1,0H = 1{,}0
  • C=12,0C = 12{,}0
  • O=16,0O = 16{,}0
a
Calcule la entalpía estándar de esta reacción, a 298 K298\,\text{K}, a partir de los valores de la tabla siguiente:1 pt
EnlaceC-CC-HO-HO=OC=O
Entalpía de enlace, en condiciones estándar y a 298 K (kJ mol−1^{-1})348413463498804
b
Experimentalmente, hemos obtenido un valor de la entalpía estándar de combustión del propano de −2045 kJ mol−1-2045\,\text{kJ mol}^{-1}. ¿Qué cantidad de calor se desprenderá, a presión constante, si hacemos reaccionar 88 g88\,\text{g} de propano con 500 g500\,\text{g} de oxígeno?1 pt
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Ejercicio 7

7
2 puntos

Elija entre la cuestión 6 y la 7.

Una industria obtiene aluminio metálico, Al(s)\ce{Al(s)}, a partir del mineral criolita. Posteriormente, y para protegerlo de la corrosión, la capa superficial del aluminio metálico se transforma en AlX2OX3(s)\ce{Al2O3(s)} mediante la reacción química no ajustada siguiente:Al(s)+CrX2OX7X2−(aq)+HX+(aq)→AlX2OX3(s)+CrX3+(aq)+HX2O(l)\ce{Al(s) + Cr2O7^{2-}(aq) + H+(aq) -> Al2O3(s) + Cr^{3+}(aq) + H2O(l)}
Datos
  • Potenciales estándar de reducción a 25∘C25^\circ\text{C}: E∘(AlX3+/Al)=−1,66 VE^\circ(\ce{Al^{3+}/Al}) = -1{,}66\,\text{V}
  • E∘(MgX2+/Mg)=−2,37 VE^\circ(\ce{Mg^{2+}/Mg}) = -2{,}37\,\text{V}
a
Justifique que la reacción del aluminio metálico con el ion dicromato en un medio ácido es una reacción redox. Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y de reducción, y la reacción redox. Razone cuál de los reactivos es el oxidante.1 pt
b
Explique en qué consiste el proceso de corrosión de un metal e indique los factores ambientales que lo producen. Razone si, en las mismas condiciones ambientales, es más fácil que se corroa el aluminio o el magnesio.1 pt
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