INSTRUCCIONES GENERALES Y VALORACIÓN

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1 La PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD CURSO MATERIA: QUÍMICA INSTRUCCIONES GENERALES Y VALORACIÓN Se ha de elegir UNA de las dos PROPUESTAS presentadas. Cada propuesta consta de cinco preguntas. Cada cuestión o problema será calificada sobre un máximo de dos puntos. El tiempo disponible para la realización de la prueba es de 1.5 horas. PROPUESTA I 1.- Un átomo (X) tiene 35 electrones, 35 protones y 45 neutrones y otro átomo (Y) posee 20 electrones, 20 protones y 20 neutrones. a) Calcule el número atómico y másico de cada uno de ellos. b) Justifique cual de los dos es más electronegativo. c) Razone las valencias con las que pueden actuar ambos elementos. d) Tipo de enlace que se produce entre X e Y y fórmula del compuesto resultante. a) El número atómico viene dado por el número de electrones que es igual que el número de protones al ser un elemento neutro. Por lo tanto en número atómico de X es Z = 35. El número másico viene dado por el número de protones y de neutrones, luego para X, tenemos que A = = 80. Procediendo de igual forma tenemos que para Y, Z = 20 y A = 40. b) Para determinar cuál de ellos es el más electronegativo escribimos las correspondientes configuraciones electrónicas: Z = 35: X 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 Z = 20: Y 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 De acuerdo con su configuración electrónica el elemento tiene 7 electrones en la capa más externa (4s 2 4p 5 ) es decir, le falta un electrón para adquirir la configuración de gas noble luego tiende a capturar un electrón. Por el contrario el elemento Y tiene 2 electrones en la capa más externa (4s 2 ) luego tiende a ceder los 2 electrones para adquirir la configuración de gas noble en la capa anterior, por lo tanto el elemento más electronegativo es X (Z = 35). c) El elemento X puede capturar un electrón para adquirir la configuración de gas noble y por tanto puede tener valencia -1. Pero también puede compartir 1 electrón y tener valencia covalente +1. Pero si desaparea sus electrones del nivel 4, también puede actuar con valencias covalentes +3, +5 y +7. 4s 4p 4d Por su parte el elemento Y tiene dos electrones en la capa externo y tiende a cederlos por lo tanto actuará con valencia +2. d) Como se ha indicado el elemento X tiende a adquirir un electrón para así adquirir la configuración de gas noble formando un anión X -, mientras que el elemento Y tiende a ceder los dos electrones formando un catión Y 2+, por lo tanto el enlace entre los dos elemento será un enlace iónico y la fórmula de dicho compuesto será entonces YX 2. Puntuación máxima por apartado: 4s 4p 4d 4s 4p 4d 4s 4p 4d Comparte 1 valencia covalente +1 Comparte 3 valencia covalente +3 Comparte 5 valencia covalente +5 Comparte 7 valencia covalente +7 1

2 2.- Para cada uno de los siguientes pares, justifique qué disolución acuosa 0,1 M tiene un ph más alto. a) Cloruro amónico (Cloruro de amonio), amoniaco (Trihidruro de nitrógeno) b) Acetato de sodio (Etanoato de sodio),cloruro sódico (Cloruro de sodio) c) Carbonato de potasio (Trioxocarbonato (IV) de potasio), carbonato de sodio (Trioxocarbonato (IV) de sodio) d) Nitrato de sodio (Trioxonitrato (V) de sodio), ácido clorhídrico (Cloruro de hidrógeno) a) El cloruro amónico es una sal que en disolución acuosa da lugar al ión cloruro (Cl - ) que como es el conjugado de un ácido fuerte (HCl) se comportará como una base débil y no sufre hidrólisis y por otro lado el ión amonio (NH + 4 ) que es el conjugado de una base débil (NH 3 ) y por lo tanto se comporta como un ácido fuerte y sufre hidrólisis: NH H 2 O NH 3 + H 3 O +, por lo tanto tiene carácter ácido. Como el amoniaco es un base tendrá un ph > 7, luego el ph más alto lo tiene el amoniaco. b) Tenemos ahora dos sales, el acetato de sodio que en disolución da lugar al ión acetato (CH 3 COO - ) que es la especie conjugada de un ácido débil como es el ácido acético, luego se comporta como una base fuerte que sufre hidrólisis: CH 3 COO - + H 2 O CH 3 COOH + OH -, mientras que el ión Na + es una ácido conjugado muy débil y no sufre hidrólisis y por lo tanto, tiene carácter básico. La disolución acuosa de NaCl da lugar al ión cloruro que se comporta como una base débil que no sufre hidrólisis y por otro lado el ión Na + que se comporta como un ácido conjugado débil que no sufre hidrólisis, en consecuencia tiene carácter neutro. Luego el ph más alto corresponde a la disolución de acetato sódico. c) La disolución de las dos sales de carbonato da lugar por un lado al ión carbonato CO 2-3 que proviene de un ácido débil (H 2 CO 3 ) y por lo tanto el ión se comporta como una base fuerte capaz de sufrir hidrolisis: 2- - CO 3 + H 2 O HCO 3 Por su parte los dos iones Na + y K + son los conjugados de unas bases fuertes como el NaOH y el KOH por lo tanto ambas disoluciones tendrán del mismo ph. d) En este caso la disolución del NaNO 3 dará lugar a una disolución de carácter neutro, mientras que el ácido clorhídrico es un ácido muy fuerte por lo cual tendrá mayor valor de ph la disolución de nitrato sódico. Puntuación máxima por apartado: 3.- Dada la siguiente reacción redox: NaI + H 2 SO 4 H 2 S + I 2 + Na 2 SO 4 + H 2 O a) Cuál es la especie oxidante y cuál es la reductora? Qué especie se oxida y cuál se reduce? b) Escribe las semirreacciones de oxidación y reducción, así como la reacción global. c) Nombra los siguientes compuestos que intervienen en la reacción anterior: NaI, H 2 SO 4,H 2 S, Na 2 SO 4 a) Para poder determinar la especie oxidante y reductora, y cual se oxida y cual se reduce, procedemos a determinar los números de oxidación de los elementos de las distintas especies químicas: NaI + H 2 SO 4 H 2 S + I 2 + Na 2 SO 4 + H 2 O Podemos observar que el iodo se oxida ya que su número de oxidación aumenta al pasar de -1 a 0, mientras que el elemento que se reduce es el azufre porque su número de oxidación se reduce de +6 a -2. Por tanto, teniendo en cuenta lo dicho, podemos afirmar que la especie oxidante es el H 2 SO 4, al reducirse, mientras que la especie reductora sería el NaI, al oxidarse. b) Las semirreacciones correspondientes serían entonces: 2 I - I e - (semirreacción oxidación) 2- SO H e - S H 2 O (semirreacción reducción) Hacemos el balance de las dos reacciones multiplicando la primera por 4 y luego sumando, con lo que nos queda: 8 I - + SO H + S I H 2 O Finalmente nos queda entonces que la reacción ajustada es: 8 NaI + 5 H 2 SO 4 H 2 S + 4 I Na 2 SO H 2 O c) NaI: Ioduro de sodio, ioduro sódico H 2 SO 4 : Acido Sulfúrico, Acido tetraoxosulfurico (IV), tetraoxosulfato(vi) de hidrógeno H 2 S: Acido Sulfhídrico, Sulfuro de hidrógeno Na 2 SO 4 : tetraoxosulfato (VI) de sodio, sulfato de sodio Puntuación máxima por apartado: a) 0.4 puntos; b) 1.2 puntos, c) 0,4 puntos. 2

3 4.- El CO 2 reacciona a 337 o C con H 2 S según: CO 2 (g) + H 2 S(g) COS(g) + H 2 O(g) En un reactor de 2,5 L se introducen 4,4 g de CO 2 y suficiente cantidad de H 2 S para que una vez alcanzado el equilibrio la presión total sea 10 atm y los moles de agua en equilibrio son 0,01. a) Calcule la composición de la mezcla en equilibrio. b) El valor de las constantes Kp y Kc. a) En primer lugar procedemos a determinar el número de moles de CO 2 n(co 2 ) = 4,4g/44 g/mol = 0,1 mol Procedemos a realizar el balance del equilibrio teniendo en cuenta la ecuación, teniendo en cuenta que no conocemos los moles iniciales del H 2 S, que llamamos a y que nos dan como dato los moles de agua en el equilibrio: CO 2 (g) + H 2 S(g) COS(g) + H 2 O(g) Moles iniciales: 0,1 a 0 0 Moles reaccionan: - x - x +x +x Moles equilibrio: 0,1 x a x x x Como x es el numero de moles de agua en el equilibrio tenemos que: x = 0,01 Para poder calcular la composición de la mezcla en el equilibrio debemos conocemos el valor de a, para lo Cual calculamos el número total de moles y nos queda. n total = 0,1 x + a x + x + x = 0,1 + a Aplicando la ecuación general de los gases ideales en las condiciones del equilibrio tenemos que: P. V = n total. R. T 10. (2,5) = (0,1 + a). 0, Resultando que a = 0,4 mol. Luego entonces la composición del equilibrio es: n (CO 2 ) = 0,1 0,01 = 0,09 mol n(h 2 S) = 0,4 0,01 = 0,39 mol n (COS) = n (H 2 O= = 0,01 mol b) Conocida la composición procedemos a calcular el valor de la constante de equilibrio K c : 2 0,01 2,5 K c = [COS] [H 2O] [CO 2 ] [H 2 S] = 0,1-0,01 2,5 0,4-0,01 2,5 = 2, Conocido el valor de K c podemos calcular el valor de K p a partir de la expresión que nos relaciona las dos constantes de equilibrio: K p = K c (RT) n. Pero como en nuestro caso n = 2 2 = 0, pues las las dos constantes coinciden, K p = K c Datos: Masas atómicas C = 12 u; O = 16 u; R = 0,082 atm L mol -1 K -1 Puntuación máxima por apartado: a) 1.2 puntos; b) 0.8 puntos. 3

4 5.- Sabiendo que las entalpías de combustión del etano [C 2 H 6 (g)] y eteno [C 2 H 4 (g)] son -1559,7 y -1410,9 KJ mol 1, respectivamente, y que las entalpías de formación del agua [H 2 O(l)] y dióxido de carbono [CO 2 (g)] son -285,8 y -393,5 KJ mol 1, respectivamente: a.- Calcule las entalpías de formación de etano y eteno. b.- Calcule aplicando la ley de Hess la variación de entalpía para el proceso C 2 H 4 (g) + H 2 (g) C 2 H 6 (g) c.- Para el proceso anterior, la variación de entropía es -110,6 J/K. A partir de qué temperatura es espontáneo dicho proceso? Justificar la respuesta. Puntuación máxima por apartado: a) 0.6 puntos; b) 1.0 puntos; c) 0,4 puntos 4

5 PROPUESTA II 1.- Para dos elementos, A y B, con números atómicos 12 y 17, respectivamente, indique: a) La configuración electrónica de cada uno de ellos. b) El elemento de mayor energía de ionización (justifique la respuesta). c) La fórmula del compuesto que se forma entre ambos elementos y el tipo de enlace que presentan al unirse (justifique la respuesta) a) Las configuraciones electrónicas de cada uno de los elementos es: A(Z=12) = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 B(Z=17) = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 7 b) La energía de ionización es la energía que se requiere para extraer un electrón a un átomo de estado gaseoso. Teniendo en cuenta que el elemento A tiende a ceder electrones para así adquirir la configuración de gas noble en la capa anterior, mientras que el elemento B tiende a captar un electrón para adquirir dicha configuración tendremos que el elemento que requiere una mayor energía de ionización es el elemento B. c) De acuerdo con lo dicho en el apartado b) elemento A tiende a ceder dos electrones para adquirir la configuración de gas noble formando un catión A 2+, mientras que el elemento B tiende a capturar un electrón para adquirir la configuración de gas noble formando un anión B -. Por lo tanto, el enlace entre los elemento será un enlace iónico. La fórmula del compuestos será: AB 2 Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos; b) 0,5 puntos; c) 1.0 puntos 2.- Suponga una celda galvánica espontánea (pila). Razone si son verdaderas o falsas cada una de las siguientes afirmaciones: a) Los electrones se desplazan del cátodo al ánodo. b) Los electrones atraviesan el puente salino. c) La reducción tiene lugar en el electrodo positivo. d) La f.e.m. de la pila no depende los potenciales de cada electrodo y su valor tiene que ser siempre negativo para que la reacción sea espontánea. a) Falso. Los electrones se desplazan del ánodo al cátodo, puesto que el ánodo tiene carga negativa y el cátodo carga positiva. b) Falso. Se produce un movimiento de aniones y cationes, pero no de electrones. c) Verdadero. La reducción se produce en el cátodo que es el electrodo positivo. d) Falso. La f.e.m. depende de los potenciales de cada electrodo y su valor tiene que ser siempre positivo para que el proceso sea espontáneo. Puntuación máxima por apartado: 3.- El N 2 O 4 se descompone a 45ºC según: N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) En un recipiente de 1 L de capacidad se introduce 0,1 mol de N 2 O 4 a dicha temperatura. Al alcanzar el equilibrio la presión total es de 3,18 atmósferas. Calcule: a) El grado de disociación. b) El valor de Kc. c) La presión parcial ejercida por cada componente. 5

6 Puntuación máxima por apartado: a) 1,0 puntos; b) 0,5 puntos; c) 4.- Un compuesto orgánico está formado por carbono, hidrógeno y oxígeno. 1,0 g de ese compuesto ocupa un volumen de 1,0 L a 333 mm de Hg y 200 o C. Por combustión de 10 g del compuesto se obtienen 0,455 moles de CO 2 y 0,455 moles de H 2 O. Calcule: a) la fórmula empírica. b) la fórmula molecular del compuesto. Datos: Masas atómicas: C= 12 u; O= 16 u; H= 1 u ; R = 0,082 atm L mol -1 K -1 Puntuación máxima por apartado: a) 1.30 puntos; b) 0,70 puntos. 5.- Calcule: a.- El ph de una disolución de HCl del 2 % en peso y de densidad 1,008 g.cm 3. b.- La masa de KOH necesaria para preparar 15 L de una disolución de ph 12,90. c.- El ph de la disolución resultante obtenida de mezclar 10 ml de la disolución a) y 30 ml de la disolución b). Datos: Masas atómicas: H= 1 u; O= 16 u; K= 39 u ; Cl =35,5 u 6

7 Puntuación máxima por apartado: a) 0,5 puntos; b) 0,5 puntos; c) 1.0 puntos 7

8 Se tendrá en cuenta en la calificación de la prueba: PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD CURSO MATERIA: QUÍMICA CRITERIOS ESPECÍFICOS DE CORRECCIÓN Claridad de comprensión y exposición de conceptos. Uso correcto de formulación, nomenclatura y lenguaje químico. Capacidad de análisis y relación. Desarrollo de la resolución de forma coherente y uso correcto de unidades. Aplicación y exposición correcta de conceptos en el planteamiento de los problemas. Distribución de puntuaciones máximas para este ejercicio: PROPUESTA I CUESTIONES Cuestión 1: a) Cada Z y cada A 0,125 puntos c/u. b) Apartado correcto pero mal razonado Apartado bien razonado pero no acertado Apartado correcto y bien razonado c) Apartado correcto pero mal razonado Apartado bien razonado pero no acertado Apartado correcto y bien razonado d) Tipo de enlace correcto 0.25 puntos. Formula correcta 0.25 puntos. Cuestión 2: Cada apartado correcto pero mal razonado Cada apartado bien razonado pero no acertado Cada apartado correcto (equilibrios correctos) y bien razonado PROBLEMAS Problema 1: a) Especie oxidante Especie reductora Especie que se oxida Especie que se reduce b) Cada semirreacción 0,4 puntos c/u. Reacción global 0,4 puntos. c) Cada compuesto bien nombrado 0,1 puntos c/u. Problema 2: a) Concentraciones o moles en el equilibrio 0,4 puntos c/u. b) Determinación correcta del valor de Kc y Kp 0,8 puntos. Problema 3: a) Correcta aplicación de la formula con valor numérico correcto 0,3 puntos c/u. Correcta aplicación de la formula sin valor numérico correcto 0.1 puntos c/u. b) Ley de Hess bien aplicada (con valor numérico correcto) 1,0 puntos. Ley de Hess bien aplicada (sin valor numérico correcto) 0,8 puntos. c) Correcta valor de la temperatura. 0.3 puntos. Correcta justificación 0.1 puntos. PROPUESTA II CUESTIONES Cuestión 1: a) Cada configuración electrónica correcta 0,25 puntos. b) Apartado correcto pero mal razonado Apartado bien razonado pero no acertado Apartado correcto y bien razonado c) Fórmula del compuesto correcta Tipo de enlace correcto pero mal razonado Tipo de enlace bien razonado pero no acertado 8

9 Tipo de enlace correcto y bien razonado Cuestión 2: Apartado correcto pero mal razonado Apartado bien razonado pero no acertado Apartado correcto y bien razonado PROBLEMAS Problema 1: a) Cálculo de α 1 punto. b) Expresión de Kc 0.25 puntos. Kc bien sustituida y con valor correcto 0,25 puntos. c) Cada presión parcial bien sustituida y calculada 0,25 puntos c/u. Cada presión parcial bien sustituida y mal calculada Problema 2: a) Cálculo correcto fórmula empírica 1,3 puntos. 0,20 puntos c/u. b) Cálculo correcto masa molecular 0,40 puntos. Cálculo correcto fórmula molecular 0,30 puntos. Problema 3: a) Calculo correcto del ph b) Calculo correcto de la masa de KOH c) Cálculo de la concentración de HCl en exceso 0,8 puntos. Calculo correcto del ph 9