La siguiente reacción (no ajustada) se lleva a cabo en medio ácido: MnO 2 + As 2 O 3 + HCl t MnCl 2 + As 2 O6 + H 2 O

Transcripción

1 BLOQUE A PROBLEMA 1.- La siguiente reacción (no ajustada) se lleva a cabo en medio ácido: MnO 2 + As 2 O 3 + H t Mn 2 + As 2 O6 + H 2 O Contestar justificando la respuesta: a) Cuál es el compuesto oxidante y cuál el reductor? b) Ajustar estequiométricamente la reacción en forma molecular. c) Cuántos ml de H de densidad 1,18 g/ ml y riqueza 35% (en peso) se necesitarán para poder obtener 115 g de pentóxido de arsénico As 2 O 5? DATOS: Masas atómicas: H : 1; : 35,5; O: 16 ; Mn: 54,9 ; As: 74,9 PROBLEMA 2.- La formación de SO 3 a partir de SO 2 y O 2 es una etapa intermedia en la síntesis industrial del ácido sulfúrico: SO 2 (g) + 1/2 O 2 (g) Ö SO 3 (g) Se introducen 128 g de SO 2 y 64 g de O 2 en un recipiente cerrado de 2 L en el que previamente se ha hecho el vacío. Se calienta a 830 ºC y tras alcanzar el equilibrio se observa que ha reaccionado el 80% del SO 2 inicial. a) Calcula la composición (en moles) de la mezcla en equilibrio y el valor de Kc. b) Calcula la presión parcial de cada componente en la mezcla en equilibrio y, a partir de estas presiones parciales, calcula el valor de Kp. DATOS: Masas atómicas: S: 32; O: 16; R = 0,082 atm L K -1 mol -1 PROBLEMA 3.- El análisis centesimal de cierto ácido orgánico dio el siguiente resultado: C = 40,00% H = 6,66% O = 53,34% Por otra parte, 20 gramos de este compuesto ocupan un volumen de 11 litros a la presión de 1 atm y temperatura de 400 K. a) Determinar la fórmula empírica del ácido. b) Determinar su fórmula molecular. c) Nombrar el compuesto. DATOS: Masas atómicas: H: 1; C: 12; O: 16, R = 0,082 atm L K -1 mol -1 PROBLEMA 4.- La constante de ionización del ácido fórmico (HCOOH) es de 1, Calcular:

2 a) El p H de la disolución formada al disolver 0,025 g de ácido fórmico en 500 ml de agua. b) El p H de la disolución resultante al añadir 50 ml de ácido clorhídrico 0,02 M a 0,1 L de la disolución anterior. DATOS: Masas atómicas: H: 1; C: 12; O: 16 BLOQUE B CUESTIÓN 1.- Los elementos A, B, C y D tienen números atómicos 10, 15, 17 Y 20. a) Escribe la configuración electrónica de A, C- y D 2+ e indica el grupo al que pertenece cada uno de estos elementos. b) De los cuatro elementos (neutros) indica, razonando la respuesta, cuál tiene mayor energía de ionización y cuál mayor radio atómico. CUESTIÓN 2.- Responder razonadamente las siguientes cuestiones: a) A partir de la estructura de Lewis de las moléculas B 3 y N 3, predecir su geometría e indicar si estas moléculas son o no polares. b) Cuál es el origen de la polaridad de los enlaces covalentes?. Ordena los siguientes enlaces por orden de polaridad creciente: C-O, C-F, C-C y C-N CUESTIÓN 3.- El óxido de calcio, CaO, se transforma en hidróxido de calcio, Ca(OH) 2, tras reaccionar con agua. Calcula: a) El cambio de entalpía molar, en condiciones estándar, de la reacción anterior. Indica si se trata de una reacción exotérmica o endotérmica. b) La cantidad de energía en forma de calor que es absorbida o cedida cuando 0,25 g de óxido de calcio se disuelven en agua. Datos.- Masas atómicas: H: 1; O: 16; Ca: 40 Hºf (CaO (s)) = - 634,3 KJ mol -1 Hºf (Ca(OH) 2 (s)) = - 986,2 KJ mol -1 Hºf (H 2 O (l)) = - 285,8 KJ mol -1 CUESTIÓN 4.- Una pila voltaica consta de un electrodo de magnesio sumergido en una disolución 1 M de Mg (NO 3 )2 y otro electrodo de plata sumergido en una disolución 1 M de AgNO 3 a 25 ºC.

3 a) Escribe la semireacción que ocurre en cada electrodo así como la reacción global ajustada. b) Indica qué electrodo actúa como ánodo y cuál como cátodo y calcula la diferencia de potencial que proporcionará la pila. CUESTIÓN 5.- Explica de qué manera contribuyen los gases emitidos por los tubos de escape de los automóviles a la contaminación atmosférica y comenta posibles estrategias para reducir sus efectos medioambientales. CUESTIÓN 6.- Completar las siguientes reacciones, nombrando todos los compuestos que intervienen: a) CH t b) CH 2 = CH 2 + H 2 O t c) CH = CH + H 2 t d) CH 3 - COOH + KOH t e) CH 3 OH + CH 3 - COOH t

4 SOLUCIONES Problema Nº 3 a) Se divide el tanto por ciento en masa dado para cada elemento entre su masa atómica, hallando los átomos presentes en la molécula: átomos de C = 40 / 12 = 3,3 átomos de H = 6,66 / 1 = 6,66 átomos de O = 53,34 / 16 = 3,3 Ahora se dividen los valores obtenidos entre el valor menor, para disponer de un nº entero de átomos de cada clase: átomos de C = 3,3 / 3,3 = 1 átomos de H = 6,66 / 3,3 = 2 átomos de O = 3,3 / 3,3 = 1 La fórmula empírica sería: (H 2 CO) x b) Para hallar la fórmula molecular, se determina la masa molecular del compuesto a partir de los datos dados: P V = n R T n = m / M.molecular Luego: 1 11 = (20 / M. molecular) 0, De donde: M molecular = 59,63 g / mol Luego ya se está en disposición de conocer la fórmula molecular, para lo cual se utiliza la fórmula empírica y las masas atómicas de los 3 elementos del compuesto: 59,63 g / mol = 2 x átomos de H x átomos de C x átomos de O 16 59,63 g / mol = 2 x + 12 x + 16 x = 30 x

5 De donde: x = 2 Y el compuesto pedido será: (H 2 CO) 2 = H 4 C 2 O 2 c) Será el ácido etanoico: CH 3 - COOH Problema Nº 4 Se escribe el equilibrio de disociación del ácido débil dado, llamando "x" a la cantidad disociada en el equilibrio. Se determina la concentración inicial de ácido hallando los moles contenidos en los 0,025 g, y dividiéndolos entre el volumen de agua tomado: Moles HCOOH = 0,025 / 46 = 5, M = 5, / 0,5 = 1, HCOOH + H 2 O Ö HCOO - + H 3 O + [ ]inicial 1, [ ]equil. 1, x x x La expresión de la Kc para el caso dado es: Kc = ([HCOO - ] [H 3 O + ]) / [HCOOH] Kc = x 2 / (1, x) = 1, De donde se tiene: x = 3, M = [H 3 O + ] Y recordando la expresión de ph: ph = - log [H 3 O + ] = 3,44 Es menor que 7, como era de esperar la disolución es ácida. b) El ácido que ahora se añade es fuerte, luego está totalmente disociado en sus iones, aportando a la mezcla:

6 moles de H = 0,02 0,05 = 0,001 moles = 0,001 moles de H 3 O + La nueva concentración de protones será: [H 3 O + ]nueva = moles totales de H 3 O + / V total [H 3 O + ]nueva = (1, moles de protones aportan los 0,1 L de HCOOH + 0,001 moles de protones aporta el H) / (0,05 + 0,1) [H 3 O + ]nueva = 7, M Luego como ya se sabe: ph = - log [H 3 O + ]nueva = 2,47 Es una disolución más ácida que la inicial, pues se le ha adicionado un ácido fuerte. Cuestión Nº 2 a) La estructura de Lewis da una idea del enlace covalente entre átomos para constituir diferentes moléculas. Es necesario hacer las configuraciones electrónicas de los elementos implicados, y así determinar los electrones de su última capa, o electrones de valencia: B 3 B (Z = 5): 1s 2 2s 2 2p 1 (Z = 17): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 7 electrones de valencia para el y 3 para el B (átomo central). : : : B : Hay 3 pares de electrones enlazantes. N 3 N (Z = 7): 1s 2 2s 2 2p 3 (Z = 17): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5

7 7 electrones de valencia para el H y 5 para el N (átomo central). : N : :.. : Hay 3 pares de electrones enlazantes y 1 no- enlazante (en torno al N) Cada molécula adoptará la geometría que haga mínimas las repulsiones entre pares de electrones: B 3 : geometría trigonal plana. B El es más electronegativo que el B, luego atrae algo más el par de electrones del enlace; por lo que cada enlace B, es polar, estando los momentos dipolares dirigidos hacia el. B Sin embargo, como la molécula presenta una geometría regular, la suma vectorial de los momentos dipolares es nula, lo que indica que la molécula es apolar. B N 3 : geometría piramidal. N Los enlaces N son polares, estando el vector momento dipolar dirigido de a N, al ser el nitrógeno más electronegativo. Además, el par de electrones libre del átomo de N, hace que exista un vector momento dipolar no nulo

8 $$ m N N ~ Ç m b) La polaridad en cada enlace covalente depende de la diferencia de electronegatividad entre los dos átomos que comparten electrones; así. Si la molécula es homonuclear (formada por átomos iguales) su polaridad será nula; mientras que a mayor diferencia de electronegatividad entre las especies implicadas, mayor polaridad. Para los enlaces dados: C - C : apolar. Electronegatividad en un período: aumenta hacia la derecha. N < O < F Luego la diferencia de electronegatividad con el C aumentará: C - N < C - O < C - F Y la polaridad crecerá: C - C < C - N < C - O < C- F Cuestión Nº 5 El efecto principal del dióxido de carbono sobre la contaminación ambiental es su control sobre el clima; pues es capaz de absorber gran parte de la radiación que emite la Tierra, provocando el denominado "efecto invernadero", ocasionando un progresivo aumento de la temperatura de la atmósfera terrestre; lo cual tendría gravísimas consecuencias, como la fusión de los glaciares, y la consecuente elevación del nivel del mar, que inundaría las zonas costeras. Como medidas correctoras se señalaría la revisión periódica de los automóviles, asegurando que la combustión de la gasolina es correcta; o bien el fomentar el transporte público, por lo que la cantidad de gases emitidos a la atmósfera se reduciría notablemente. Cuestión Nº 6 a) CH t CH 2 2 metano + cloro t diclorometano b) CH 2 = CH 2 + H 2 O t CH 3 - CH 2 OH

9 eteno + agua t etanol c) CH h CH + H 2 t CH 2 = CH 2 t CH 3 - CH 3 etino + hidrógeno t eteno t etano d) CH 3 COOH + KOH t CH 3 COOK + H 2 O ácido etanoico + hidróxido de potasio t etanoato de potasio + agua e) CH 3 OH + CH 3 COOH Ö CH 3 COO - CH 3 + H 2 O metanol + ácido etanoico Ö etanoato de metilo + agua