IES Atenea (S.S. de los Reyes) Departamento de Física y Química. PAU Química. Junio Fase general OPCIÓN A

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Dolores Contreras Suárez
hace 7 años
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1 1 PAU Química. Junio Fase general OPCIÓN A Cuestión 1A. El elemento de número atómico 12 se combina fácilmente con el elemento de número atómico 17. Indique: a) La configuración electrónica de los dos elementos en su estado fundamental. El grupo y periodo al que pertenece cada uno. El nombre y símbolo de dichos elementos y del compuesto que pueden formar. El tipo de enlace y dos propiedades del compuesto formado. a) Z = 12 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2. Z = 17 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Z = 12 Periodo 3. Grupo 2. Z = 17 Periodo 3. Grupo 17. Z = 12 Magnesio, Mg. Z = 17 Cloro, Cl. Forman el compuesto: MgCl 2. Enlace iónico. Los compuestos iónicos son duros, de altos puntos de fusión y ebullición, solubles en agua y no conductores del calor ni la electricidad (salvo si están fundidos). Cuestión 2A. Considere los ácidos orgánicos monopróticos: úrico, benzoico, láctico y butanoico. a) Ordénelos en orden creciente de acidez en disolución acuosa. Justifique cuál de sus bases conjugadas tiene menor valor de K b. Justifique cuál será la base conjugada más fuerte. Escriba la fórmula semidesarrollada del ácido butanoico. Datos: K a (úrico) = 5,l l0 6 ; K a (benzoico) = 6,6 l0 5 ; K a (láctico) = l,4 l0 4 ; K a (butanoico) = l,5 l0 5 a) La acidez crece con la K a del ácido: Úrico < Butanoico < Benzoico < Láctico. Kb = Kw/Ka. Tiene menor Kb la base que procede del ácido de mayor Ka: el lactato. La más fuerte es el urato porque procede del ácido más débil, el úrico. CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH Cuestión 3A. Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) En una pila galvánica, la reacción de reducción tiene lugar en el ánodo. En la pila Daniell, la reducción de los cationes Cu 2+ tiene lugar en el polo positivo de la pila. En una pila galvánica, el polo negativo recibe el nombre de cátodo. En la pila Daniell, la oxidación del Zn tiene lugar en el ánodo.

2 2 a) Falso, la reacción de reducción tiene lugar en el cátodo. Verdadero, la reducción se realiza con los electrones que llegan al polo positivo. Falso, el cátodo es el polo positivo. Verdadero. Problema 1A. Sabiendo que se desprenden 890,0 kj por cada mol de CO 2 producido según la siguiente reacción: CH 4 (g) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O (1), calcule: a) La entalpia de formación del metano. El calor desprendido en la combustión completa de un 1 kg de metano. El volumen de CO 2, medido a 25 C y 1 atm, que se produce en la combustión completa de 1 kg de metano Datos: R = 0,082 atm.l.mol 1 K 1 ; Masas atómicas: C= 12; H= 1; Entalpias de formación estándar (kj mol 1 ): H 2 O (1) = 285,8; CO 2 (g) = 393,5. a) Hº r = Hº f (CO 2 ) + 2 Hº f (H 2 O) Hº f (CH 4 ) 890 = 393,5 + 2 ( 285,8) Hº f (CH 4 ) Hº f (CH 4 ) = 75,1 kj mol 1 Problema 2A. En un reactor se introducen 5 moles de tetraóxido de dinitrógeno gaseoso, que tiene en el recipiente una densidad de 2,3 g L 1. Este compuesto se descompone según la reacción N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g), y en el equilibrio a 325 K la presión es 1 atm. Determine en estas condiciones: a) El volumen del reactor. El número de moles de cada componente en el equilibrio. El valor de la constante de equilibrio K p El valor de la constante de equilibrio K c Datos: R = 0,082 atm.l.mol 1 K 1 ; Masas atómicas: N = 14; O = 16 a) masa de N 2 O 4 = n M = 5 ( ) = 460 g V = masa de N 2 O 4 /densidad = 460/2,3 = 200 L N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g) Moles iniciales: 5 0 Moles en el equilibrio: 5 x 2x n T = 2x + 5 x = 5 + x

3 3 OPCIÓN B Cuestión 1B. El diagrama energético adjunto corresponde a una reacción química A B + C, para la cual S = 60 J K 1 y el valor absoluto de la variación de entalpia es H = 45 kj. a) Justifique si la reacción es espontánea a 25 C. Indique si un aumento de temperatura aumentará más la velocidad de la reacción directa A B + C o de la reacción inversa B + C A. a) La reacción es exotérmica porque la entalpía de los productos es menor que la de los reactivos: Hº = 45 kj Gº = Hº T Sº = ,06 = 62,88 kj < 0, es espontánea. La reacción directa tiene menor energía de activación por lo tanto si aumenta la temperatura se verá favorecida. Cuestión 2B. Considerando el equilibrio existente entre el oxígeno molecular y el ozono, de acuerdo a la reacción 3 O 2 (g) 2 O 3 (g), cuya entalpia de reacción H r = 284 kj, justifique: a) El efecto que tendría sobre el equilibrio un aumento de la presión del sistema. El efecto que tendría sobre la cantidad de ozono en el equilibrio una disminución de la temperatura. El efecto que tendría sobre el equilibrio la adición de un catalizador. El efecto que tendría sobre la constante de equilibrio K p añadir más ozono al sistema. a) Según el Principio de Le Chatelier: Si sobre un sistema en equilibrio se ejerce una acción exterior perturbadora, el equilibrio se desplaza en el sentido en que se contrarreste esta acción. Si aumenta la presión, el equilibrio se desplaza hacia donde hay menor número de moles de gas, hacia la izquierda (formación de O 2 ), ya que, como la presión es proporcional al número de moles de gas, así se conseguirá contrarrestar el aumento de presión. Cuando disminuye la temperatura, de acuerdo con el Principio de Le Chatelier, se

4 4 favorece la reacción exotérmica, que en este caso es la formación de O 2. Por lo tanto la cantidad de ozono disminuye. Un catalizador aumenta la velocidad tanto de la reacción directa como de la inversa, pero no afecta a la constante de equilibrio. Si se añade ozono el equilibrio se desplazará hacia la izquierda (formación de O 2 ) para contrarrestar el aumento de ozono. Cuestión 3B. Escriba las reacciones que se producen a partir de etanol en los siguientes casos y nombre los productos obtenidos: a) Deshidratación con ácido sulfúrico en caliente. Reacción con cloruro de hidrógeno. Reacción con ácido propanoico. Oxidación fuerte. a) CH 3 CH 2 OH + H 2 SO 4 CH 2 =CH 2 (eteno) + H 2 O CH 3 CH 2 OH + HCl CH 3 CH 2 Cl (cloroetano) + H 2 O CH 3 CH 2 OH + CH 3 CH 2 COOH CH 3 CH 2 COO-CH 2 -CH 3 (propanoato de etilo) + H 2 O CH 3 CH 2 OH CH 3 -CHO (etanal) CH 3 -COOH (ácido etanoico) Problema 1B. Se realiza la electrólisis de CaCl 2 fundido. a) Formule las semirreacciones que se producen en el cátodo y en el ánodo. Cuántos litros de cloro molecular, medidos a 0 C y 1 atm, se obtienen haciendo pasar una corriente de 12 A durante 8 horas? Durante cuántas horas debe estar conectada la corriente de 12 A para obtener 20 gramos de calcio? Datos: R = 0,082 atm.l.mol 1 K 1 ; F = C; Masa atómica Ca = 40 a) (ánodo) Reacción de oxidación: 2 Cl - 2 e Cl 2 (cátodo) Reacción de reducción: Ca e Ca Problema 2B. Se prepara una disolución de ácido benzoico (C 6 H 5 COOH) cuyo ph es 3,1, disolviendo 0,61 gramos del ácido en agua hasta obtener 500 ml de disolución. Calcule: a) El grado de disociación del ácido benzoico. La constante de acidez del ácido benzoico.

5 5 La constante de basicidad del anión benzoato. El volumen de hidróxido de sodio 0,1 M necesario para neutralizar 50 ml de la disolución del ácido. Datos: Masas atómicas: C = 12; O = 16; H = 1 a) C 6 H 5 COOH + H 2 O C 6 H 5 COO - (a + H 3 O + (a c 0 (1-α) c 0 α c 0 α M (C 6 H 5 COOH) = = 122 c 0 = (0,61/122)/0,5 = 0,01 M ph = 3,1; [H + ] = 10-3,1 = 7, = c 0 α = 0,01α; α = 7,

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