SOLUCIÓN DE LA PRUEBA DE ACCESO

Transcripción

1 Química 1

2 Química 2

3 SOLUCIÓN DE LA PRUEBA DE ACCESO AUTOR: Julio Egea Egea Bloque primero a) Verdadera. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1. La capa de valencia es 4s 1, por lo que pertenece al periodo 4 y al grupo de los metales alcalinos pues tiene un electrón en el subnivel s. b) Falsa. Este átomo en su estado fundamental presenta un único electrón en la capa de valencia. Para adquirir una configuración de capa completa, tiende a perder este electrón. Por lo tanto actúa con valencia 1. Afirmación correcta: su valencia más probable es 1. c) Falsa. No se produce un espectro de emisión sino de absorción. Ya que para pasar del orbital 4s al s (más energético), es necesaria la absorción de energía. Afirmación correcta: daría lugar a una línea en el espectro de absorción. Aplicamos la teoría sobre ácidos y bases de Brönsted- Lowry: Ácidos: son aquellas especies químicas capaces de ceder protones H. Bases: son aquellas especies químicas capaces de captar protones H. Anfóteras: son aquellas especies que pueden comportarse como ácido o como base, dependiendo de la sustancia con la que reaccionen. De este concepto se deduce que, si una especie química cede un protón, el resto de la molécula se convierte automáticamente en una especie que aceptará protones, es decir, en la base conjugada del ácido, e igual ocurre con las bases, de forma que se establece un sistema doble de ácido-base conjugados: HA B A HB ácido 1 base 2 base 1 conjugada ácido 2 conjugado del ácido 1 de la base 2 Aplicando este concepto al caso del ejercicio se tiene que: a) HCO 3. La especie química HCO 3, al reaccionar con una base más fuerte (como el agua), puede actuar como ácido: H HCO 3 H 2 O CO 3 2 H 3 O ácido 1 base 2 base 1 ácido 2 La especie química HCO 3, al reaccionar con un ácido más fuerte, puede actuar como base: H HCO 3 HCI H 2 CO 3 CI base 1 ácido 2 ácido 1 base 2 Por ello, el ión HCO 3 es una sustancia anfótera. NH 3. El NH 3, al reaccionar con H 2 O, solo puede aceptar protones, por lo que se comporta siempre como base: NH 3 H 2 O NH 4 OH base 1 ácido 2 ácido 1 base 2 b) Si el enunciado solicita las bases conjugadas, es que las especies propuestas actúan como ácidos. H 3 O H 2 O H 2 O H 3 O X X X X ácido 1 base 2 base 1 ácido 2 conjugada conjugado La base conjugada de H 3 O es H 2 O. HPO 2 4 H 2 O PO 3 4 H 3 O Y X X X ácido 1 base 2 base 1 ácido 2 La base conjugada de HPO 4 2 es PO 4 3. PbI 2 Pb 2 2 I s s 2s K ps 2 s (2s) 2 4s 3 4 (1, ) 3 4 1, , H productos H H H H A B reactivos K ps 6, E a directa A C B D complejo activado H < 0 exotérmica E a inversa C D productos energía total del complejo activado camino de la reacción 3

4 a) Cu HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 NO H 2 O b) Cu HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 NO H 2 O 3 Cu 0 2 e Cu 2? Reacción de Oxidación (pérdida de electrones) : R R (NO 3 ) 4 H 3 e NO 2 H 2 O D Reacción de Reducción (Ganancia de electrones) 3 Cu 0 2 (NO 3 ) 8 H 3 Cu 2 2 NO 4 H 2 O Los 8 H se van a utilizar en el HNO 3. Pasando los iones a las especies moleculares de procedencia y reordenando, el ajuste definitivo queda: 3 Cu 8 HNO 3 3 Cu(NO 3 ) 2 2 NO 4 H 2 O Masa moleculares (uma) Reacción Masa reaccionantes (g) Datos 10 63, 63 3 Cu 8 HNO 3 3 Cu(NO 3 ) 2 2 NO 4 H 2 O 190, 04 V? 68 % 1,404 8 g/cm 3 Aplicando la estequiometria se calcula la masa de HNO 3 puro necesaria para la reacción: 04 g de HNO 3 puro 10 g de Cu 190, g de Cu 26,46 g de HNO 3 puro Cálculo de la masa de HNO 3 del 68 % que contiene los 26,46 g de HNO 3 puro: 100 g de HNO 3 del 68 % 26,46 g de HNO 3 puro 68gdeHNO 3 puro 38,9 g de HNO 3 del 68 % Cálculo del volumen de HNO 3 del 68 % que contiene los 38,9 g a partir de su densidad: 38,9 g de HNO 3 del 68 % 1cm 3 de HNO 3 del 68 % 1,404 8gdeHNO 3 del 68 % 27,7 cm 3 de HNO 3 del 68% Por factores de conversión: 04 g de HNO 3 puro 10 g de Cu 190, g de Cu 100 g de HNO 3 del 68 % 68gdeHNO 3 puro 1cm 3 de HNO 3 del 68 % 1,404 8gdeHNO 3 del 68 % 27,7 cm 3 de HNO 3 del 68 % Nota: se puede resolver considerando los moles de los reaccionantes: m 10 g n Cu 0,17 mol M m 63, g mol Nombre fosfina PH 3 Fórmula ácido clórico HClO 3 dihidrógenofosfato potásico KH 2 PO 4 etilfenilcetona ácido butanóico Nombre CuS Sn(OH) 2 N 2 O C 6 H COOCH 3 CH 3 C (CH 3 ) CH 2 CH O CH 3 Fórmula CH 2 C O CH 2 CH 2 Monosulfuro de cobre (sulfuro de cobre(ii)) Dihidróxido de estaño (hidróxido de estaño(ii)) Pentóxido de dinitrógeno (óxido de nitrógeno(v)) 3 C O C O CH 3 Benzoato de metilo 2 CH 3 C CH 2 CH 3 1 metil-propeno OH 4

5 Bloque segundo a) Se plantea la reacción ajustada a 1 mol de ácido acético y se ponen los datos del enunciado: CH 3 COOH 2 O 2 2 CO 2 2 H 2 O kj H o C 874 mol H o f kj/mol 393,3 28,6 Aplicando el balance energético de la reacción, queda que: H o R nh o productos nh o reactivos [2(393,3) 2(28,6)] H o f 874 kj/mol Resolviendo queda: H o f 483,8 kj/mol Otra forma de hallar la solución es aplicando la ley de Hess: Para calcular: o 2 C 2 H 2 O 2 CH 3 COOH H f Se plantean las reacciones dadas, con sus entalpías: A: CH 3 COOH 2 O 2 2 CO 2 2 H 2 O H a o 874 kj/mol B: C O 2 CO 2 H o b 393,3 kj/mol C: H 2 O 2 H 2 O H o c 28,6 kj/mol Se disponen las ecuaciones en el orden de la principal y se multiplican por los coeficientes necesarios para obtener esta, cambiando el signo de la entalpía si se invierte la reacción: 2B: 2 C 2 O 2 2 CO 2 H o b 393,3 2 kj/mol 2C: 2 H 2 O 2 2 H 2 O H o c 28,6 2 kj/mol (A): 2 CO 2 2 H 2 O CH 3 COOH 2 O 2 H a o 874 kj/mol 2 C 2 H 2 O 2 CH 3 COOH H f o H a o H b o H c o [(393,32) (28,6 2)] (874) 483,8 kj/mol Como el calor de formación es negativo, es un proceso exotérmico. b) Teniendo en cuenta que los calores de combustión, y a partir de los moles de C y CH 3 COOH que contiene 1 kg de cada sustancia, se realizan los cálculos correspondientes: Calor producido por el carbono 1000gdeC 393, kj 12 gmol Calor producido por el CH 3 COOH g de ácido 874 kj/mol14 66,6 kj 60 gmol Según el cálculo realizado, el C produce ,4 kj más que el ácido acético. a) Se calculan las concentraciones de las sustancias en la mezcla inicial: m 247, g n COCI2 2, mol M m 99 gmol 2, mol [COCI 2 ] 0, M L m 70 g n CO 2, mol M m 28 gmol 2, mol [CO] 0, M L m 227,2 g n CI2 3,2 mol M m 71 gmol 3,2 mol [CI 2 ] 0,64 M L Se determina si el sistema se encuentra en equilibrio. Para ello, se calcula el cociente de reacción y se compara con la constante de equilibrio: V,0 L COCl 2 (g) CO (g) Cl 2 (g) n iniciales 2, 2, 3,2 [ ] equilibrio 0, 0, 0,64 COCI 2 0,64 0, Q 0,64 COCI 0, Como Q K c, el sistema evolucionará transformando reactivos a productos, es decir, hacia la derecha. b) V 0,L COCI 2 (g) CO (g) CI 2 (g) n iniciales 2, 2, 3,2 n reaccionantes x n formados x x n equilibrio 2, x 2, x 3,2 x [ ] equilibrio 2, x 2, x 3,2 x

6 Relacionamos las concentraciones en el equilibrio con el valor de K c : 3,2 x 2, x COCI 2 K c 1,37 COCI 2, x Resolviendo la ecuación de segundo grado resultante, obtenemos: x 2 12,x 9,12 0 x 0,69 La composición del sistema en el estado de equilibrio es: n COCl2 2, x 2, 0,69 1,81 1,8 [COCI 2 ] 0,362 M n CO 2, x 2, 0,69 3,19 3,19 [CO] 0,638 M n Cl2 3,2 x 3,2 0,69 3,89 3,89 [CI 2 ] 0,778 M n T 1,81 3,19 3,89 8,89 n COCI2 1,81 COCl2 0, ,36 % 8,89 n T n CO 3,19 CO 0,38 8 3,88 % 8,89 n T n CI2 3,89 Cl2 0,437 43,7 % 8,89 n T c) Para resolver el ejercicio se aplicará el principio de Le Châtelier: «El equilibrio ante una perturbación externa evolucionará en el sentido que se oponga a dicha perturbación para alcanzar el nuevo equilibrio». Para que disminuya la descomposición del COCl 2, es necesario desplazar el equilibrio a la formación de los reactivos. 1. Ante un aumento de la presión el equilibrio evolucionará en el sentido de contrarrestar dicho aumento, o sea hacia donde hay menor presión. Esto ocurre en la zona de los reactivos pues allí hay un mol y la presión parcial de estos es donde hay dos moles. Por ello, el equilibrio desplazará hacia los reactivos: se generará más COCl 2. COCl 2 (g) CO (g) Cl 2 (g) Reactivos Productos 1 mol gaseoso 2 mol gaseoso p p p p reactivos p p productos Evolución: hacia los reactivos 2. Si se añade al equilibrio Cl 2 el equilibrio evolucionará en el sentido de disminuir la nueva concentración de Cl 2 es decir hacia reactivos, por tanto disminuye la descomposición de COCl Si se añade al equilibrio CO el equilibrio evolucionará en el sentido de disminuir la nueva concentración de CO es decir hacia reactivos, por tanto disminuye la descomposición de COCl 2. a) Se calcula la concentración inicial del ácido: b) m 0,92 g n 0,012 mol 74 gmol M m n 0,012 g M 0,0 mol V 0,20 L Se plantea el equilibrio de disociación del ácido débil: AH H 2 O A H 3 O c(1 ) c c A partir de la relación [H 3 O ] c y del ph, se puede obtener el valor de. Como ph log [H 3 O ] [H 3 O ] antilog [ph] Para ph 6: [H 3 O ] antilog [6] 10 6 M H 10 6 [H 3 O 3 O ] c 210 c 0, % 0,002 % c 2 0,0 (2 10 ) 2 K a (1) 1 (2 10 ) K a c) El grado de disociación sí depende de la concentración del ácido pues su valor es, de H 3 O c cuya expresión se deduce que la dependencia es inversamente proporcional a la concentración inicial del ácido. 6