SOLUCIÓN DE LA PRUEBA DE ACCESO

Transcripción

1 Química 1

2 Química 2

3 CANARIAS CONVOCATORIA SPTIMBR 2009 SOLUCIÓN D LA PRUBA D ACCSO AUTOR: Julio gea gea Propuesta I a) Los posibles valores de los números cuánticos y su significado son: n 1, 2, 3, Indica un nivel de energía o capa. l 0,, (n 1). Indica el subnivel de energía y la forma de orbital: s, p, d, f. m l,, 0,, l. Indica el número de orbitales de cada tipo que hay en un subnivel de energía. s 1/2 o 1/2. Indica el momento magnético intrínseco del electrón. n el caso del enunciado: a) (1, 0, 0, 1/2) b) (1, 1, 0, 1/2) c) (1, 1, 0, 1/2) d) (2, 1, 2, 1/2) e) (2, 1, 1, 1/2) n l m s stado del electrón /2 Posible : valor no permitido Valor posible: 0, ya que l = 0,, (n 1). 1: valor no permitido Valor posible: 0, ya que l = 0,, (n 1). 0 1/2 Imposible 0 1/2 Imposible 2: valor no permitido Valores posibles: 1, 0, +1, ya que m l,..., 0,..., +l. 1/2 Imposible /2 Posible b) l tipo de orbital atómico en el que están situados los electrones viene dado por el número l: l 0 corresponde a un orbital s. l 1 corresponde a un orbital p. l 2 corresponde a un orbital d. l 3 corresponde a un orbital f. Para el número (1, 0, 0, 1/2), el tipo de orbital es 1s y los valores posibles son 1s 1 o 1s 2. Para el número (2, 1, 1, 1/2), el tipo de orbital es 2p y los valores posibles son 2p 1 o 2p 2 o 2p 3 o 2p o 2p 5 o 2p 6. La expresión que relaciona K p y K c es K p K c (RT) n, donde n es la diferencia entre el número de moles de los productos y el de los reactivos en estado gaseoso. Si n 0, la expresión queda K p K c (RT) 0 K c 1y se cumple que K p K c. a) N 2 O (g) 2 NO 2 (g) NO p NO2 K c ; K p ; n K c K p N 2 O p N2 O b) 2 NO (g) Cl 2 (g) 2 NOCl (g) NOCl 2 p 2 NOCl K c ; K p ; n NO 2 Cl p 2 2 NO p Cl2 K c K p c) CaCO 3 (s) CaO (s) CO 2 (g) K c [CO 2 ]; K p p CO2 ; n K c K p d) 2 NaHCO 3 (s) Na 2 CO 3 (s) H 2 O (g) CO 2 (g) K c [CO 2 ][H 2 O]; K p p CO2 p H2 O; n K c K p e) H 2 (g) I 2 (g) 2 HI (g) HI 2 2 p HI K c ; K p ; n K c K p p H 2 I 2 H2 p I2 De todas las reacciones estudiadas, solo en la e) se cumple que ambas constantes coinciden, pues su n 0. Formular: Ácido nítrico (trioxonitrato(v) de hidrógeno): HNO 3 Cloruro mercúrico (dicloruro de mercurio): HgCl 2 omuro férrico (tribromuro de hierro): Fe 3 Ácido crómico (tetraoxocromato(vi) de hidrógeno): H 2 CrO ,3-butadieno (buta-1,3-dieno): CH 2 CHCHCH metilbutanamida: CHCH 2 C CH3 O NH 2 Oxford University Press spaña, S. A. Química 3

4 CANARIAS CONVOCATORIA SPTIMBR 2009 Metilpropiléter: OCH 2 CH 2 Ácido-2-pentenoico (ácido pent-2-enoico): CH 2 CHCHCOOH Nombrar: H 3 BO 3 : ácido bórico [trioxoborato(iii) de hidrógeno] H 2 SO 3 : ácido sulfuroso [trioxosulfato(iv) de hidrógeno] KMnO : permanganato de potasio [tetraoxomanganato(vii) de potasio] Na 2 S: sulfuro de sodio (monosulfuro de disodio) H 3 CCHCHCHCHCHO: 2, hexadienal (hexa-2,- dienal) CH 2 OHC( ) 2 CH 2 CH 2 OH: 2,2 dimetil 1, butanodiol (2,2 dimetilbutano 1, diol) CHCHCOOH: ácido 2-butenoico H 3 CCH(OH)CH 2 CONH 2 : 3-hidroxibutanamida ste es un ácido débil ya que se establece un equilibrio. Se plantea el equilibrio de disociación: HClO (ac) H 2 O (l) ClO (ac) H 3 O (ac) n iniciales n 0 n reaccionantes n 0 n formados n 0 n 0 n equilibrio n 0 n 0 n 0 (1) Se puede plantear a partir del equilibrio: HClO (ac) H 2 O (l) ClO (ac) H 3 O (ac) c(1 ) c c Donde la expresión de su constante es: K a c 2 2 c(1) Se calculará la concentración del ácido en la disolución: M HClO 52,5 uma 1,05 n 0,02 mol 52,5 Cálculo de la concentración molar inicial: 0,02 mol M 0,2 M 0,1 L A partir del ph se calcula la concentración de iones H 3 O : ph,1 [H 3 O ] 10,1 7, M [H 3 O ] c 7, n 0 n n 0 [ ] 0 (1) equilibrio V V c 2 (1) n 0 n 0 V Y a partir de la expresión anterior se calcula el grado de disociación: H 3 O 7, ,97 10 c 0,2 0,039 7 % c 2 2 c 2 0,2 (3,97 10 ) 2 K a 3, c(1) (1) 1 3,97 10 a) Célula electrolítica con CuSO : La reacción de disociación es: CuSO SO 2 Cu 2 La reacción en el electrodo (cátodo) es: Cu 2 2 e Cu 0 Por lo que el número de electrones intercambiados es dos. Célula electrolítica con AlCl 3 : La reacción de disociación es: AlCl 3 3 Cl Al 3 La reacción en el electrodo (cátodo) es: Al 3+ 3 e Al 0 Por lo que el número de electrones intercambiados es tres. b) Según Faraday: M M 1 eq valencia n o e intercambiados para depositar 1 eq químico se necesitan C (1 F) Q (C) I (A) Q It t (s) Teniendo en cuenta que: Mn Mn m It I para una masa se necesitan Q (C) mn Mt Aplicando todo ello a los datos de este ejercicio, para el Cu tenemos que: M Cu 63,5 u; valencia (n.º de e intercambiados) 2; t 200 s; I A Mn m 63,52 m m Q t Mn m MIt 63,5 200 m It n ,527 Se depositan 5,527 g de Cu. m Q M n Oxford University Press spaña, S. A. Química

5 CANARIAS CONVOCATORIA SPTIMBR 2009 Aplicando todo ello a los datos de este ejercicio, para el Al tenemos que: M Al 27 uma; valencia (n.º de e intercambiados) 3; t 200 s; I A Mn m MIt m It n ,567 g Se depositan 1,565 g de Al. Otra forma de resolverlo aplicada al cobre: Si se tiene en cuenta que 1 mol de iones Cu 2+ necesitan 2 mol de electrones para depositarse como 1 mol de Cu 0, y que 1 mol de electrones son 1 F ( C), se puede razonar que: Q I Q It C t 1 mol de Cu 2 2 mol de e C 63,5 g C C 63,5 g x g 63, x 5,527 g de Cu ,5 g Propuesta II La configuración electrónica de X es 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 s 1 Se realiza el diagrama de cajas para una mayor claridad de la configuración electrónica anterior: X (Z 19) Configuración electrónica de las especies con electrones desapareados Capa 1.ª 2.ª 3.ª.ª Orbital s s p s p s p " a) Falsa. Los electrones cumplen el principio de llenado o de Aufbau (principio de mínima energía; principio de exclusión de Pauli; principio de máxima multiplicidad de Hund); por tanto, el átomo se encuentra en su estado fundamental. b) Verdadera. Tiene un solo electrón en el subnivel s de la capa más externa o capa de valencia s 1, que es la propiedad que poseen todos los elementos del grupo 1, esto es, los metales alcalinos, cuya capa de valencia es ns 1. c) Verdadera. Rellena 1 electrón en la capa.ª, que es la propiedad de los elementos del.º período (en todos ellos es la máxima capa donde poseen electrones). d) Falsa. Como todos los metales alcalinos tienen mucha tendencia a entregar el electrón de valencia situado en s 1 al enlazarse a otro átomo, ya que al hacerlo queda en configuración del gas noble anterior (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ), esta tendencia es mayor cuanto más electronegativo es el átomo con el que se enfrenta, sobre todo si se trata de halógenos. a) Isómero 1: 1-penteno, CH 2 CHCH 2 CH 2 Isómero 2: 2-penteno, CHCHCH 2 Isómero 3: 3-metil-1-buteno, CH 2 CHCH Isómero : 2-metil-1-buteno, CH 2 CCH 2 Isómero 5: 2-metil-2-buteno, CCH b) Se trata de reacciones de adición al doble enlace, para cuya resolución se ha de aplicar, en los casos que corresponda, la regla de Markovnikov: «l H se adiciona al C que tiene mayor número de H». Isómero 1: al adicionar H se obtiene 2-bromopentano según CH 2 CHCH 2 CH 2 H CH 2 CHCH 2 CH 2 H Isómero 2: al adicionar H se obtienen dos posibles isómeros: el 2-bromopentano y el 3-bromopentano CHCHCH 2 H CHCHCH 2 H CHCHCH 2 H Oxford University Press spaña, S. A. Química 5

6 CANARIAS CONVOCATORIA SPTIMBR 2009 Isómero 3: al adicionar H se obtiene 3-metil-2- bromobutano según CH 2 CHCH H CH 2 CHCH H Isómero : al adicionar H se obtiene 2-metil-2- bromobutano según CH 2 CCH 2 H CH 2 CCH 2 H Isómero 5: al adicionar H se obtiene 2-metil-2- bromobutano según CCH H CCH H a) Formular: Amoniaco (trihidruro de nitrógeno): NH 3 Nitrito cúprico [dioxonitrato(iii) de cobre(ii)]: Cu(NO 2 ) 2 Ácido clórico [trioxoclorato(v) de hidrógeno]: HClO 3 Ácido fluorhídrico (fluoruro de hidrógeno): HF 2,2-dimetilbutanal: O CH 2 CC CH H 3 2,,6-heptanotriona (heptano-2,,6-triona): CCH 2 CCH 2 C O O O 3-cloro--metilpentanoato de etilo: O CHCHCH 2 COCH 2 Cl N-etil-N-metilpropanamida: O CH 2 C NCH 2 Nombrar: H 3 PO : ácido fosfórico [tetraoxofosfato(v) de hidrógeno] Na 2 CO 3 : carbonato de sodio [trioxocarbonato(iv) de sodio] Ag 2 CrO : cromato de plata [tetraoxocromato(vi) de plata] HO 2 : ácido bromoso [dioxobromato(iii) de hidrógeno] HCCHCHCHCHCHOH: 1,3,5-hexatrienol (hexa-1,3,5 trienol) H 3 CCH 2 NHCH 2 : dietilamina CH 2 OHCH( )CH( )CH 2 OH: 2,3-dimetil 1,-butanodiol H 3 CCHCHCHCOOH: ácido-2,3,-tribromopentanoico a) stablecemos el equilibrio para el número de moles disociados: V L CO 2 (g) CO (g) 2 (g) n iniciales 5 n reaccionantes x n formados x x n equilibrio 5 x x x [ ] eq 5 x T 350 K; K c 0,190 Se calcula el valor de x a partir de la expresión de K c : x x CO x 2 2 K c 0,190 CO 2 5 x (5 x) x 2 0,76 (5 x) x 2 0,76 x 3,8 0 Resolviendo la ecuación, queda x 1,606 mol. Como el grado de disociación es la cantidad disociada por cada mol inicial, se deduce: moles disociados 1,606 0,321 moles iniciales 5 por tanto, 32,1 % b) Cálculo de la concentración de todas las especies en equilibrio: 5 x 5 1,606 3,39 [CO 2 (g)] 0,88 5 M x 1,606 [CO (g)] [ 2 (g)] 0,01 5 M x x Oxford University Press spaña, S. A. Química 6

7 CANARIAS CONVOCATORIA SPTIMBR 2009 c) Para calcular esta constante se utiliza la relación entre ambas: K p K c (RT) n. n moles de productos moles de reactivos Sustituyendo los correspondientes valores, se tiene que: K p K c (RT) n 0,190 0, ,53 a) Se formula la reacción de la fermentación de 1 mol de glucosa: C 6 H 12 O 6 (s) 2 CH 2 OH (l) 2 CO 2 (g) H f Se plantean las reacciones dadas, con sus entalpías: A: C 6 H 12 O 6 (s) 6 O 2 (g) 6 CO 2 (g) 6 H 2 O (l) H o A 2815 kj/mol B: CH 2 OH (l) 3O 2 (g) 2 CO 2 (g) 3 H 2 O (l) H o B 1372 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: A: C 6 H 12 O 6 (s) 6O 2 (g) 6 CO 2 (g) 6 H 2 O (l) H o A 2815 kj/mol 2B: CO 2 (g) 6 H 2 O (l) 2 CH 2 OH (l) 6O 2 (g) H o B 2 (1 372) 27 kj C 6 H 12 O 6 (s) 2 CH 2 OH (l) 2 CO 2 (g) H f (2 815) (2 7) 71 kj/mol b) Cuando un sistema cede calor al exterior, el proceso se denomina exotérmico. Si se aplica el criterio de signos más comúnmente utilizado, a estos valores se les adjudica signo negativo. c) Se calculan las masas moleculares de ambos compuestos: M C6H 12O uma; M C2H 5OH 6 uma Se calculan los moles que hay en 1 kg de glucosa: n 5,5! mol de glucosa 180 Se realiza el cálculo estequiométrico: 5,5! 2 mol de etanol mol de glucosa 1 mol de glucosa 11,1! mol de etanol xpresando los moles de etanol obtenidos en gramos, se tiene que: m nm 11,1 mol de etanol 6 g/1 mol de etanol 511,1 g de etanol Se obtienen 511,1 g de etanol. Oxford University Press spaña, S. A. Química 7