QUÍMICA SEPTIEMBRE 2005 PRIMERA PARTE

Transcripción

1 QUÍMICA SEPTIEMBE 005 INSTUCCIONES GENEALES Y VALOACIÓN. La prueba csta de ds partes. E la primera parte se prpe u cjut de cic cuesties de las que el alum reslverá úicamete tres. La seguda parte csiste e ds pcies de prblemas, A y B. Cada ua de ellas csta de ds prblemas; el alum pdrá ptar pr ua de las pcies y reslver ls ds prblemas plateads e ella, si que pueda elegir u prblema de cada pció. Cada cuestió prblema putuará sbre u máxim de ds puts. N se ctestará igua preguta e este impres TIEMPO. Ua hra y treita miuts PIMEA PATE CUESTIONES Cuestió 1.- Csidere ls cmpuests BaO; HBr, MgF y CCl 4 a) Idique su mbre. BaO: Óxid de Bari HBr: Brmur de hidróge MgF : Diflurur de magesi ó flurur de magesi (II) CCl 4 : Tetraclrur de carb b) aze el tip de elace que psee cada u. BaO: Elace ióic pr estar frmads pr átms de muy diferete electregatividad. Ba metal muy electrpsitiv, O -metal muy electregativ. HBr: Elace cvalete plar pr estar frmad pr átms de elevada y parecida electregatividad. N-metal/N-metal. MgF : Elace ióic pr estar frmads pr átms de muy diferete electregatividad. Mg metal muy electrpsitiv, F -metal muy electregativ. CCl 4 : Mlécula aplar frmad pr cuatr elaces cvaletes plares que se cmpesa pr gemetría. c) Explique la gemetría de la mlécula CCl 4. Mlécula tetraédrica. El átm de C se ubica e el cetr de u tetraedr frmad cuatr elaces idétics c rbitales híbrids sp 3, dirigids hacia ls vértices del tetraedr, que frma cuatr elaces tip σ c ls rbitales atómics p de ls átms de Cl. d) Justifique la slubilidad e agua de ls cmpuests que tiee elace cvalete. El agua es u dislvete plar debid a ls átms que la frma y a su gemetría, pr tat dislverá fácilmete a ls cmpuests plares, sied muy pc slubles ls cmpuests aplares. HBr (Cvalete plar). Se disuelve e agua. CCl 4 (Cvalete aplar). N se disuelve e agua. Putuació máxima pr apartad: 0 5 puts.

2 Cuestió.- Para la reacció e fase gasesa CO NO CO NO la ecuació de velcidad es v k [ NO ]. Justifique si s verdaderas falsas las siguietes afirmacies: a) La velcidad de desaparició del CO es igual que la velcidad de desaparició del NO. Verdader. e activs v( Desaparició) t A partir de la defiició de velcidad de desaparició, y teied e cueta que la estequimetria de la reacció es 1 a 1, pr cada mlécula de de CO que desaparece, desaparece ua de NO, pr l tat sus ccetracies va variad a la misma velcidad. b) La cstate de velcidad depede de la temperatura prque la reacció se prduce e fase gasesa. Fals. Segú la ecuació de Arrheius K A e la cstate es expecialmete directa a la temperatura, a mayr temperatura mayr cstate. c) El rde ttal de la reacció es ds. Verdader. Se defie rde de reacció ó rde ttal de reacció (), cm la suma de ls expetes de las ccetracies e la ecuació itegrada de velcidad. Para reaccies tip: A B Prducts v k A α B β E a T α β d) Las uidades de la cstate de velcidad será ml L s. Fals. Aalizad dimesialmete la ecuació DESPEJANDO ( ml l s ) k [ NO ( ml l )] k( ml l s ) v Putuació máxima pr apartad: 0 5 puts. Cuestió 3.- Cmplete y ajuste las siguietes ecuacies ácid base y mbre tds ls cmpuests a) HNO 3 Mg(OH) Mg(NO 3 ) H O Ácid ítric Hidróxid de magesi Nitrat de magesi Agua b) NH 3 H SO 4 (NH 4 ) SO 4 Amiac Ácid sulfúric Sulfat amóic c) HCO 3 NaOH Na CO 3 H O Bicarbat Hidróxid sódic Carbat de sdi Agua d) CH 3 COOH KOH CH 3 COOK H O Ácid acétic Hidróxid de ptasi Acetat de ptasi Agua Putuació máxima pr apartad: 0 5 puts.

3 Cuestió 4.- a) Frmule ls siguiete cmpuests rgáics: -prpal: CH 3 CHOH CH 3. -metil-1-bute:. ácid butaic: CH 3 CH CH COOH N-metil etilamia. CH 3 NH CH CH 3. b) Nmbre ls siguietes cmpuests rgáics: i) CHO CH CH CH 3 : Butaal (Aldehíd) ii) CH 3 CH COO CH 3 : Prpaat de metil (Ester) c) Escriba la reacció de bteció de ii) e idique de que tip de reacció se trata. CH 3 CH COOH CH 3 OH CH 3 CH COO CH 3 H O eacció de esterificació etre u ácid y u alchl, la reacció trascurre mediate u mecaism de sustitució uclefílica. Putuació máxima pr apartad: 1 put a) y 0 5 puts b) y c). Cuestió 5.- A partir del esquema del cicl de Br-Haber para el flurur de sdi: a) Nmbre las eergías implicadas e ls prcess 1, y 3. Na 1.- Etalpía de sublimació del sdi. H S ( ).- Etalpía de disciació de la mlécula de Flúr. ( F) 3.- Ptecial de iizació del átm de Na. P.I.(Na) b) Nmbre las eergías implicadas e ls prcess 4, 5 y Afiidad electróica del átm de Flúr. A.E.(F) 5.- Eergía eticular del cristal Flurur sódic. E 6.- Etalpía de frmació del Flurur sódic sólid. ( NaF(s) ) H D H f c) Justifique si s psitivas egativas las eergías implicadas e ls prcess 1,, 3, 4 y 5. H S ( Na) > 0. Eergía que hay que aprtar a u ml de átms de sdi para que cambie de estad sólid ha estad gas. H D ( F) > 0. Eergía que hay que aprtar a u ml de mléculas de Flúr para que se discie e átms. P.I.(Na) > 0. Eergía míima ecesaria para separar u e de u átm de sdi gases e su estad fudametal

4 A.E.(F) < 0. Es la eergía que desprede u átm de Flúr gases e su estad fudametal capta u e y se cvierte e u ió egativ gases. E < 0. Es la eergía que se desprede cuad el úmer ecesari de ies F y Na se cdesa e u cristal ióic para frmar u ml de cmpuest. Si fuese psitiva, idicaría que el cmpuest ióic cristaliza. d) E fució del tamañ de ls ies justifique si la eergía reticular del flurur sódic será mayr mer, e valr abslut, que la del clrur de sdi. Justifique la respuesta. Pr la ecuació de Br, se relacia la eergía reticular c el radi ióic. N A z1z e E r r a mayr radi ióic (r ), mer eergía reticular (E r ). r r r Cm e este cas ls radis de ls caties s iguales, sl se difereciará e ls radis de ls aies. Teied e cueta que r ( F ) < r( Cl ) (E u grup, el radi de l aies c igual carga va aumetad de arriba abaj), el flurur de sdi tiee mer radi ióic que el clrur de sdi, pr l tat la eergía reticular de NaF es mayr que la de NaCl. Putuació máxima pr apartad: 0 5 puts.

5 SEGUNDA PATE OPCIÓN A Prblema 1.- Para la siguiete reacció: CH 3 CH OH (1) O (g) CH 3 COOH (1) H O (1). Dats a 5 C. H ( kj ml ) ( 1 Sº J ml K ) f Etal (l) Ácid etaic O (g) H O (l) Calcule: Putuació máxima pr apartad: 0,5 puts. a) La variació de la etalpía de la reacció a 5 C, e cdicies estádar. La variació de etalpía de la reacció se calcula mediate la ley de Hess pr tratarse de ua fució de estad, y sus variacies sl depeder de las cdicies iiciales fiales. H ν i H f i ( Pr ducts) ν i H f i ( e activs) H H f ( CH 3 COOH) H f ( H O) H f ( CH 3 CH OH) H f ( O ) teied e cueta que H f ( O ) 0 pr tratarse de u elemet e estad atural H 487'0 ( 85'8) ( 7'6) 545' kj < 0 EACCIÓN EXOTEMICA b) La variació de la etrpía a 5 C, e cdicies estádar. S ν S ( prduct ) - ν S i i ( reactivs ) S S CH COOH S H O S CH CH OH ml ( ) ( ) ( ) S ( O ) AS 3 159' ' '8 DISMINUYE EL DESODEN 3 J ml c) La variació de eergía de Gibbs a 5 C, e cdicies estádar. G H T S 545' kjml 98 K 35'8 10 kjml ESPONTANEA ( ) ( ) ( K ) 504'7( kjml ) d) La temperatura teórica para que la eergía de Gibbs sea igual a cer. Tambié llamada temperatura de equilibri, pues es la temperatura a la que el sistema está e G < 0 G < 0. equilibri, y pr tat evlucia esptáeamete i a prducts ( ), i a reactivs ( ) G H T S H 0 T S 54' kjml 35'8 10 K ( ) 3 ( kjml K ) 4015K

6 Prblema. Para la reacció N (g) O (g) NO (g) el valr de la cstate de equilibri, Kc, es 8,8x10 4 a 1930 C. Si se itrduce mles de N y 1 ml de O e u recipiete vací de L y se calieta hasta 1930 C, calcule: a) La ccetració de cada ua de las especies e equilibri. Para la reacció de frmació del móxid de itróge se platea el cuadr de reacció. A partir de la ley de Acció de Masas se btiee la expresió de la cstate que rige el equilibri e fució del úmer de mles. ( NO) NO v ( NO) ( x) 4x 4 K c 8'8 10 N ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) O N O N O x 1 x x 3x v v Expresió que se puede trasfrmar e ua ecuació de segud grad. 4 ( 4 8'8 10 ) x '64 10 x ' despreciad frete a 4, la ecuació queda de la frma: 4x '64 10 x ' x 0'0 cuyas slucies s: x 0'0 despreciad la slució egativa pr carecer de setid químic, el úmer de mles e el equilibri queda de la siguiete frma Ccids ls mles e el equilibri y el vlume se calcula las ccetracies e el equilibri. N O ( N ) v 1'98 ( O ) v 0'98 NO ( O ) v 0'99 ml l 0'49 ml l 0'04 0'0 ml l b) La presió parcial de cada especie y el valr de la cstate de equilibri Kp. Partied de la ecuació de gases ideales aplicada a cada cmpete del equilibri, se btiee sus presies parciales. i Pi V it : Pi T : Pi Ci T V

7 ml atm l N N T 0'99 0'08 03 l ml K P ml atm l O O T 0'49 0'08 03 l ml K P ml atm l P NO NO T 0'0 0'08 03 l ml K ( K) 178'9 atm ( K) 88'5 atm ( K) 3'6 atm Para calcular el valr de Kp, se tiee e cueta la relació etre las cstates Kp y Kc K 0 4 ( T) K ( T) K 8'8 p K c c c 10 Dats atm L m1 K Putuació máxima pr apartad: 1,0 put.

8 OPCIÓN B Prblema 1. Ua dislució acusa 0, M de u ácid débil HA tiee u grad de disciació de u %. Calcule: a) La cstate de disciació del ácid. Pr tratarse de u ácid que se discia parcialmete (α 0 0), se platea u equilibri de disciació que está regid pr la cstate K a. Segú la ley de Acció de Masas: A H3O C α Cα Cα 0' 0'0 K a 8' 10 AH C 1 α 1 0'0 ( 1 α) 5 b) El ph de la dislució. ( C α) lg( 0' 0'0) ' 4 ph lg H3 O lg c) La ccetració de OH de la dislució. La ccetració de OH se calcula a partir del poh. poh OH 10 El poh se calcula a partir del ph y de la relació etre ambs. ph poh 14 : poh 11'6 ph '4 sustituyed 1'6 OH 10 '5 10 Putuació máxima pr apartad: a) 1 put; b) y c) 0 5 puts. Prblema. U vas ctiee 100 cm 3 de dislució de caties Au 0 03 M. Este catió se reduce y xida simultáeamete (dismutació) a r metálic (Au) y catió Au 3 hasta que se agta td el catió Au. Dats.- Eº(Au 3 /Au) 1,40V; Eº(Au 3 /Au ) 1,5V; Eº(Au /Au) 1,70V; F96500 C ml Masa atómica: Au 197. Putuació máxima pr apartad: 0 5 puts. a) Ajuste la reacció redx que se prduce. Au Au Au 3

9 b) Calcule el ptecial de la reacció. Eº Eº(ed) Eº(Ox) Eº(Au /Au) Eº(Au 3 /Au ) > 0 El prces es esptáe c) Calcule la ccetració resultate de ies Au 3 e dislució. Teied e cueta la estequimetria de la reacció, el factr de cversió de Au a Au 3 es: 3 1 ( Au ) ( ) Au 1 3 Au Au 3 3 El úmer de mles de ió Au se btiee del vlume y ccetració de la dislució mediate la defiició de mlaridad ml M ( Au ) M V 0' () l 3 10 ( mles) V() l l sustituyed e la primera ecuació ( Au ) ( Au ) mles 3 3 Ccids ls mles y el vlume (es el de la dislució iicial), se calcula la ccetració. 3 ( Au ) 3 10 Au 0'01M V() l d) Calcule la masa de Au que se frma. Teied e cueta la estequimetria de la reacció, el factr de cversió de Au a Au es: Au ( Au) ( Au ) mles Au Ccids ls mles se calcula la masa de Au mediate la defiició de úmer de mles. m( gr) m( Au) ( Au) M( Au) '394gr de Au M gr ml