IES Atenea (S.S. de los Reyes) Departamento de Física y Química. PAU Química. Junio 2006 PRIMERA PARTE

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María Ángeles Flores Arroyo
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1 PAU Química. Junio 2006 PRIMERA PARTE Cuestión. Sabiendo que el boro es el primer elemento del grupo trece del Sistema Periódico, conteste razonadamente si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) La energía de ionización es la energía que desprende un átomo, en estado gaseoso, cuando se convierte en ion positivo. b) La energía de ionización del boro es superior a la del litio (Z = 3). La configuración electrónica del boro le permite establecer tres enlaces covalentes. d) El átomo de boro en el BH 3 tiene un par de electrones de valencia. a) Verdadera. La energía de ionización es la energía que desprende un átomo, en estado gaseoso y fundamental, cuando se convierte en ion positivo. b) Falsa. El litio tiene menor energía de ionización porque perdiendo u electrón adquiere la configuración de gas noble. Verdadera. Puede desaparear los 3 electrones de su última capa; 2s 2p x 2p y d) Falsa. Tiene 3 electrones de valencia. Cuestión 2. La reacción en fase gaseosa 2A + B 3C es una reacción elemental y por tanto de orden 2 respecto de A y de orden respecto de B. a) Formule la expresión para la ecuación de velocidad. b) Indique las unidades de la velocidad de reacción y de la constante cinética. Justifique corno afecta a la velocidad de reacción un aumento de la temperatura a volumen constante. d) Justifique como afecta a la velocidad de reacción un aumento del volumen a temperatura constante. a) b) Unidades de v = mol L s Unidades de k: mol L s = (k) ( mol L ) 3 (k) = mol 2 L 2 s La constante de velocidad, y por tanto la velocidad de una reacción, aumenta si aumenta la temperatura, porque la fracción de moléculas que sobrepasan la energía de activación es mayor, ya que la energía cinética de las moléculas es mayor. La variación de la constante de la velocidad con la temperatura viene dada por la ecuación de Arrhenius: d) Al aumentar el volumen disminuyen las concentraciones y la velocidad disminuye. Hay menos choques entre moléculas porque estas se mueven en un espacio mayor.

2 2 Cuestión 3. Considere la combustión de carbón, hidrógeno y metanol. a) Ajuste las reacciones de combustión de cada sustancia. b) Indique cuales de los reactivos o productos tienen entalpía de formación nula. Escriba las expresiones para calcular las entalpías de combustión a partir de las entalpías de formación que considere necesarias. d) Indique como calcular la entalpía de formación del metanol a partir únicamente de las entalpías de combustión. a) C (s) + O 2 (g) CO 2 (g) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O (g) CH 3 OH (g) + 3/2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) b) C, O 2, y H 2 por ser elementos tienen Hº f = 0 Hº comb (C) = Hº f (CO 2 ) Hº comb (H 2 ) = Hº f (H 2 O) Hº comb (CH 3 OH) = Hº f (CO 2 ) + 2 Hº f (H 2 O) Hº f (CH 3 OH) d) En la última ecuación del apartado despejamos la entalpía de formación del metanol: Hº f (CH 3 OH) = Hº comb (CO 2 ) + 2 Hº comb (H 2 O) Hº comb (CH 3 OH) Cuestión 4. Considere disoluciones acuosas, de idéntica concentración, de los compuestos: HNO 3, NH 4 Cl, NaCl y KF a) Deduzca si las disoluciones serán ácidas, básicas o neutras. b) Ordénelas razonadamente en orden creciente de ph. Datos: K a (HF) =,4 0 4 ; K b (NH 3 ) =,8 0 5 a) HNO 3 + H 2 O - NO 3 + H 3 O + El HNO 3 es un ácido fuerte. Disolución ácida, ph = -log c 0. NH 4 Cl + H 2 O + NH 4 + Cl - + NH 4 + H 2 O NH 3 + H 3 O + c 0 (-α) c 0 α c 0 α El ion amonio es un ácido débil. Disolución ácida, ph = -log c 0. NaCl + H 2 O Cl - + Na + El NaCl es una sal procedente de ácido y base fuerte, la base y el ácido conjugados son muy débiles. Disolución neutra, ph = 7. KF + H 2 O K + + F - F - + H 2 O HF + OH - c 0 (-α) c 0 α c 0 α El ion fluoruro es una base débil. Disolución básica, poh = -log c 0, ph > 7. b) ph: HNO 3 < NH 4 Cl < NaCl < KF

3 3 Cuestión 5. Escriba las formulas desarrolladas e indique el tipo de isomería que presentan entre sí las siguientes parejas de compuestos: a) Propanal y propanona. b) l butenoy 2 buteno. 2,3 dimetilbutano y 3 metilpentano. d) Etilmetiléter y propanol. a) CH 3 CH 2 CHO; CH 3 CO CH 3 ; isomería de función b) CH 3 CH 2 CH=CH 2 ; CH 3 CH=CH CH 3 ; isomería de posición H 3 C CH CH CH 3 H 3 C CH 2 CH CH 2 CH 3 isomería de cadena CH 3 CH 3 CH 3 d) CH 3 CH 2 O CH 3 ; CH 3 CH 2 CH 2 OH; isomería de función SEGUNDA PARTE OPCIÓN A Problema. Se preparan dos disoluciones, una con,6 g de ácido metanoico (HCOOH) en agua hasta un volumen de 00 cm 3 y otra de HCl, de igual volumen y concentración. Calcule: a) El grado de disociación del ácido metanoico. b) El ph de las dos disoluciones. El volumen de hidróxido potásico 0,5 M necesario para alcanzar el punto de equivalencia, en una neutralización ácido base, de la disolución del ácido metanoico. d) Los gramos de NaOH que añadida sobre la disolución de HCl proporcionen un ph de. Considerar que no existe variación de volumen. Datos: K a =l,8 0 4 ; Masas atómicas: C =2, O =6 y H = l a) HCOOH + H 2 O HCOO - (a + H 3 O + (a c 0 (-α) c 0 α c 0 α b) Para la disolución de HCOOH: d) Para la disolución de HCl:

4 4 Problema 2. Sabiendo que la combustión de g de TNT libera 4600 kj y considerando los valores de entalpías de formación que se proporcionan, calcule: a) La entalpía estándar de combustión del CH 4. b) El volumen de CH 4, medido a 25 C y atm de presión, que es necesario quemar para producir la misma energía que g de TNT. Datos: H f º(CH 4 ) = 75 kj mol ; H f º(CO 2 ) = 394 kj mol ; H f º(H 2 O(g)) = 242 kj mol a) CH 4 (g) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) Hº comb (CH 4 ) = Hº f (CO 2 ) + 2 Hº f (H 2 O) Hº f (CH 4 ) = ( 242) ( 75) Hº comb (CH 4 ) = 803 kj mol b) Q = n Hº comb (CH 4 ); 4600 = n 803; n = 5,729 moles de CH 4 OPCIÓN B Problema. En un recipiente de 0,4 L se introduce mol de N 2 y 3 mol de H 2 a la temperatura de 780 K. Cuando se establece el equilibrio para la reacción N H 2 2 NH 3, se tiene una mezcla con un 28 % en mol de NH 3. Determine: a) El número de moles de cada componente en el equilibrio. b) La presión final del sistema. El valor de la constante de equilibrio, K p. Datos: R = 0,082 atm.l.mol. K a) N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) -x 3-3x 2x n T = x+3 3x+2x = 4 2x b)

5 5 Problema 2. En la oxidación de agua oxigenada con 0,2 moles de permanganato, realizada en medio ácido a 25 C y atm de presión, se producen 2 L de O 2 y cierta cantidad de Mn 2+ y agua. a) Escriba la reacción iónica ajustada que tiene lugar. b) Justifique, empleando los potenciales de reducción, si es una reacción espontánea en condiciones estándar y 25 C. Determine los gramos de agua oxigenada necesarios para que tenga lugar la reacción. d) Calcule cuántos moles de permanganato se han añadido en exceso. Datos: R = 0,082 atm.l.mol. K ; E (MnO 4 /Mn 2+ ) =,5 V; Eº(O 2 /H 2 O 2 ) = 0,68 V; Masas atómicas: O = 6 y H =. a) H 2 O 2 2 e - O H + (x5) MnO H e - Mn H 2 O (x2) 5 H 2 O MnO H + 5 O Mn H 2 O b) Eº =,5 0,68 = 0,83 V > 0, espontánea. d)

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