PAAU (LOXSE) Xuño 2004

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1 PAAU (LOXSE) Xuño 24 Código: 31 OPCIÓN 1 QUÍMICA CALIFICACIÓN: CUESTIÓN 1=2,5 P.; CUESTIÓN 2=2,5 P.; CUESTIÓN 3=3 P. Y CUESTIÓN 4=2 P (a) Justifique la polaridad de las siguientes moléculas: HCl, I 2 y CH 2 Cl 2 y comente la naturaleza de las fuerzas intermoleculares presentes. (b) Indique, mediante un ejemplo, una propiedad característica que diferencie un compuesto iónico sólido de un compuesto molecular sólido Considere la configuración electrónica: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2. (a) A qué elemento corresponde? (b) Cuál es su situación en el sistema periódico? (c) Indique los valores de los números cuánticos del último electrón. (d) Nombre dos elementos cuyas propiedades sean semejantes a éste. Razone las respuestas La entalpía de combustión del propano(gas) es -526,3 kcal. Las H de formación del dióxido de carbono(gas) y del agua(líquida) son respectivamente -94,3 y -68,3 kcal/moi. Calcular: (a) La entalpía de formación del propano. (b) Los kilogramos de carbón que habría que quemar (con un rendimiento del 8%), para producir la misma cantidad de energía que la obtenida en la combustión de 1 kg de propano. Dato: La entalpía de combustión del carbón es de 5 kcal/g Disponemos de 2mL de una disolución,1 M de ácido clorhídrico, que se neutralizan exactamente con 1 ml de hidróxido de sodio de concentración desconocida. Determine la concentración de la base describiendo con detalle, el material, indicador y las operaciones a realizar en el laboratorio. OPCIÓN (a) Defina el concepto de velocidad de reacción Cuáles son las unidades de la velocidad de reacción? De qué factores depende? (b) Justifique la influencia de la temperatura sobre la velocidad de reacción En una reacción A + B AB, en fase gaseosa, la constante K p vale 4,3 a la temperatura de 25 ºC y tiene un valor de 1,8 a 275 ºC. (a) Enuncie el principio de Le Chatelier. (b) Razone si dicha reacción es exotérmica o endotérmica. (c) En qué sentido se desplazará el equilibrio al aumentar la temperatura Dado un ácido débil monoprótico,1 M y sabiendo que se ioniza en un 13%, calcular: (a) La constante de ionización. (b) El ph de la disolución. (c) Qué volumen de disolución,2 M de hidróxido sódico serán necesarios para neutralizar completamente 1 ml de la disolución del ácido anterior? 2.4. Dibuje un esquema de una cuba o célula electrolítica con un ejemplo práctico. Indique sus elementos constitutivos explicando la función que desempeña cada elemento en el proceso electrolítico.

2 OPCIÓN 1 Soluciones a) Justifique la polaridad de las siguientes moléculas: HCl, I 2 y CH 2O 2 y comente la naturaleza de las fuerzas intermoleculares presentes. b) Indique, mediante un ejemplo, una propiedad característica que diferencie un compuesto iónico sólido de un compuesto molecular sólido. Rta.: a) HCl polar, Cl más electronegativo que H. I 2 apolar: misma electronegatividad. CH 2 Cl 2, polar, forma casi tetraédrica, pero asimétrica. HCl y CH 2 Cl 2, fuerzas dipolo-dipolo. I 2, fuerzas de dispersión (Van der Waals). b) Los compuestos iónicos son más duros y de puntos de fusión más altos Considere la configuración electrónica: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2. a) A qué elemento corresponde? b) Cuál es su situación en el sistema periódico? c) Indique los valores de los números cuánticos del último electrón, d) Nombre dos elementos cuyas propiedades sean semejantes a éste. Razone las respuestas. Rta.: a) Ni; b) Gr: 1, Per.: 4, Metal transición; c) 4 s 2 (4,,, ±½) ó 3 d 8 (3, 2, m, ±½) (m =, ±1, ± 2) d) Pd y Pt La entalpía de combustión del propano(gas) es 526,3 kcal. Las ΔHº de formación del dióxido de carbono(gas) y del agua(líquida) son respectivamente 94,3 y 68,3 kcal/moi. Calcular: a) La entalpía de formación del propano. b) Los kilogramos de carbón que, serán necesarios quemar (con un rendimiento del 8%), para producir la misma cantidad de energía que la obtenida en la combustión de 1 kg de propano. Dato: La entalpía de combustión del carbón es de 5 kcal/g. Rta.: a) (C 3 H 8 ) = -29, kcal/mol C 3 H 8 ; b) 3 kg carbón Datos Cifras significativas: 4 C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (l) C (graf.) + O 2 (g) CO 2 (g) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O (l) entalpía de combustión del carbón rendimiento de la combustión del carbón r = 8,% masa de propano que se quema Incógnitas ΔH c (C 3 H 8 ) = 526,3 kcal/mol (CO 2 ) = 94,3 kcal/mol (H 2 O) = 68,3 kcal/mol Q = 5, kcal/g carbón m p = 1, kg entalpía de formación del propano (C 3 H 8 ) (C 3 H 8 ) masa de carbón que produzca la misma energía que 1 kg C 3 H 8 Ecuaciones Ley de Hess m C ΔH = ΔH PRODUC ΔH REACTIV

3 Solución: a) Por la ley de Hess: ΔH c (C 3 H 8 ) = 3 (CO 2 ) + 4 (H 2 O) (5 (O 2 ) + (C 3 H 8 ) ) 1 [mol C 3 H 8 ] ( 526,3 [kcal/mol C 3 H 8 ] ) = = 3 [mol CO 2 ](-94,3 [kcal/mol CO 2 ]) + 4 [mol H 2 O ](-68,3 [kcal/mol H 2 O]) 5 [mol O 2 ] (C 3 H 8 ) (C 3 H 8 ) = 28,99 kcal/mol C 3 H 8 b) La energía producida por 1 kg de propano es: Q 1 =1 g C 3 H 8 1 mol C 3 H 8 44,1 g C 3 H 8 526,3 kcal 1 mol C 3 H 8 =1, kcal/kg propano La energía producida por 1 kg de carbón es: Q 2 =1 g carbón 5, kcal 1g carbón =5, 13 kcal/kg carbón Si el rendimiento es del 8%, la energía producida realmente es: Q 3 = 8,% 5, 1 3 kcal/kg carbón = 4, 1 3 kcal/kg carbón Por lo que la masa de carbón necesaria es: m C =1, kg propano 1, kcal 1,kg propano 1, kg carbón =2,984 kg carbón 4, 1 3 kcal Análisis: Si se tuvieran en cuenta las cifras significativas de los datos para este apartado, (5 kcal/g), el resultado sólo tendría una cifra significativa y sería: 3 kg de carbón. También se podría haber usado el valor de (CO 2 ) ya que equivale a la entalpía de combustión del grafito. En ese caso el resultado hubiese sido: m c =1,91 kg grafito. La diferencia entre ambos resultados se debe a que el carbón (que no especifica si es hulla, antracita, etc.) contiene un porcentaje considerable de impurezas. OPCIÓN En una reacción A + B AB, en fase gaseosa, la constante K p vale 4,3 a la temperatura de 25 ºC y tiene un valor de 1,8 a 275 ºC. a) Enuncie el principio de Le Chatelier. b) Razone si dicha reacción es exotérmica o endotérmica. c) En qué sentido se desplazará el equilibrio al aumentar la temperatura. Rta.: a) Al T, mayor descomposición; b) Endotérmica; c) Mayor la descomposición Dado un ácido débil monoprótico,1 M y sabiendo que se ioniza en un 13%, calcular: a) La constante de ionización. b) El ph de la disolución. c) Qué volumen de disolución,2 M de hidróxido sódico serán necesarios para neutralizar completamente 1 ml de la disolución del ácido anterior? Rta.: a) K a = 1,9 1-4 ; b) ph = 2,9; c) V = 5 ml D NaOH

4 Datos Cifras significativas: 3 concentración de ácido débil monoprótico HA [HA] =,1 mol/dm 3 grado de ionización del ácido α = 13,% =,13 concentración del hidróxido de sodio [NaOH] =,2 mol/dm 3 volumen de ácido que se debe neutralizar Incógnitas ph de la disolución constante de acidez volumen de NaOH que neutralizan 1 ml de la disolución del ácido Otros símbolos concentración (moles/l) de ácido débil que se disocia cantidad de ácido disociado Ecuaciones constante de acidez del ácido monoprótico: HA (aq) H + (aq) + A (aq) V a = 1, ml ph K a V x n d K a = [ H+ ] a e [ A -a ] e [ H a A] e ph ph = log[h + ] poh poh = log[oh ] producto iónico del agua ph + poh = 14 grado de disociación α = n d / n Solución: a) Se han disociado: n d (HA) = α n (HA) =,13 [mol HA disociados / mol HA iniciales],1 [mol HA iniciales] = = 1,3 1 3 mol HA disociados por cada litro de disolución. Un ácido débil monoprótico se disociará en agua según la ecuación: La constante de equilibrio K a es: HA (aq) H + (aq) + A (aq) HA H + A [ ] mol/l,1 [ ] d mol/l 1, , ,3 1 3 [ ] e mol/l,1 1,3 1 3 =,87 1, ,3 1 3 K a = [ A- ] e [H + 3 ] e 1, ,3 1 = =1,9 1 4 [HA] e,87 b) ph = log[h + ] = log(1,3 1 3 ) = 2,89 c) La reacción de neutralización entre el ácido monoprótico HA y el hidróxido de sodio NaOH es: HA (aq) + NaOH (aq) NaA (aq) + H 2 O (aq) El volumen de disolución,2 mol/dm 3 de NaOH necesario para neutralizar 1, ml de disolución de HA es:

5 V =1, 1 3 dm 3,1mol HA D HA 1dm 3 D HA 1mol NaOH 1 mol HA V = 5, cm 3 D NaOH,2 mol/dm 3 1dm 3 D NaOH,2 mol NaOH =5, 1 3 dm 3 D NaOH Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (P.A.U.) en Galicia. Respuestas y composición de Alfonso J. Barbadillo Marán, alfbar@bigfoot.com, I.E.S. Elviña, La Coruña