SOLUCIÓN DE LA PRUEBA DE ACCESO

Transcripción

1 Química 1

2 Química

3 CANTABRIA CONVOCATORIA SPTIBR 009 SOLUCIÓN D LA PRUBA D ACCSO AUTOR: Julio gea gea Cuestioes Cuestió A a) Falsa. Sí es posible, la especie B preseta u estado excitado. Supoiedo que ambas especies tega 6 protoes, es decir, que sea eutras (el euciado o dice lo cotrario), la especie B tiee u electró (p) que ocupa ua capa superior a la que le correspode (3s) y, e cumplimieto del pricipio de lleado de Aufbau e el apartado de míima eergía, se observa que este estado es iestable pero posible. Para que este estado exista y pueda mateerse, es ecesario el aporte de eergía desde el exterior; si este aporte, el electró situado e 3s 1 «caerá» al p, se estabilizará y el átomo adoptará la cofiguració del estado fudametal. b) Falsa. Los isótopos tiee el mismo úmero atómico Z (úmero de protoes) y diferete úmero de eutroes, por lo que, supoiedo que ambas especies sea eutras, y coociedo solo la cofiguració electróica de la corteza de ambos, o basta para saber si ambos so isótopos o o. No obstate, se puede afirmar que la cofiguració A correspode al estado fudametal, pues cumple el pricipio de lleado, mietras que la cofiguració B correspode a u estado excitado. la tabla se represeta ambas cofiguracioes e diagrama de cajas: Cofiguracioes electróicas Capa 1.ª.ª 3.ª Orbital s s p s p A: stado fudametal B: stado exitado Cuestió B studiamos la reacció: O 4 H H O Se platea el ajuste redox: (O 4 8 H 5 e 4 H O) semirreacció de oxidate reducció (gaacia de electroes) D R 7 D 0 D 5 ( e ) semirreacció de oxidació (pérdida reductor de electroes) a) Verdadera. l es el agete reductor, pues se ecuetra e la semirreacció de oxidació y proporcioa los electroes para que se produzca la semirreacció de reducció. b) Falsa. l O 4 se ecuetra e la semirreacció de reducció y, por lo tato, experimeta ua reducció (se reduce las cargas positivas de 7 a y pierde oxígeo). Cuestió C a) Se resuelve la estructura del CH 3 por Lewis: HC 3 H (1): 1s 1 capa de valecia: 1s 1 C (6): 1s s p capa de valecia: s p (17): 1s s p 6 3s 3p 5 capa de valecia: 3s 3p 5 huecos huecos huecos total de del H del C del huecos N. de huecos e la D D D D capa de valecia: e e e total de del H del C del e N. de electroes e D D D D la capa de valecia: huecos N. de electroes D D 8 compartidos: pares compartidos e e existetes e compartidos N. electroes si D D 18 compartir: pares si compartir Segú Lewis, cada átomo se rodea de u octeto, (excepto e los casos de hipovalecia e hipervalecia, y el H co u par), por lo que el C se sitúa como átomo cetral, tal como aparece e el esquema adjuto: HC La diferecia de electroegatividades etre los átomos de C y es diferete de la que existe etre el C y el H y, por lo tato, los mometos dipolares so diferetes; además, dada la geometría de la molécula, o se aula, por lo cual el mometo dipolar total es diferete de cero y se trata de ua molécula polar. 4 3,4 1 C H 1, 3 total 0 Oxford Uiversity Press spaña, S. A. Química 3

4 CANTABRIA CONVOCATORIA SPTIBR 009 b) l etao, CH 3 CH 3, es ua molécula apolar. l etaol, CH 3 CH OH, es ua molécula polar, pues posee el átomo de O, que es más electroegativo que el C y que el H. l H O es ua molécula polar, pues cotiee el O, que es más electroegativo que el H. Cuado se mezcla moléculas polares, se orieta uas respecto de otras, de forma que u polo de u sigo se rodea de polos opuestos de otras moléculas. Si se mezcla moléculas polares co otras que o lo so, o se produce las orietacioes referidas ateriormete y la solubilidad es meor. Por tato, detro de que el etao sea poco soluble e disolvetes polares, se solubiliza mejor e el etaol que e el agua por ser ua molécula orgáica co dos átomos de C como el etao. Por otro lado, al ser la polaridad de etaol meor que la del agua, el etao que es apolar se disuelve mejor e alcohol. c) Dos posibles isómeros so la butaoa y el butaal: CH 3 CCH CH 3 O butaoa d) sta propiedad depede de la masa molecular del alcao, de las fuerzas itermoleculares y del empaquetamieto o asociació etre las moléculas. Cuado las moléculas preseta ramificacioes, estas impide su acercamieto y el valor de las fuerzas de Va der Waals dismiuye, por lo que el puto de ebullició de los alcaos ramificados es meor que el de los correspodietes lieales. los alcaos lieales, cuato mayor es la masa molecular, más alto es su puto de ebullició; así, a temperatura ambiete, los primeros de la serie homóloga (de 1 C a 4 C) so gases; los siguietes (de 5 C a C), líquidos; y, por último, los de 15 C e adelate, sólidos. Cuestió D Se tiee e cueta el pricipio de Le Châtelier: «l equilibrio ate ua perturbació extera evolucioará e el setido de cotrarrestarla». Segú el euciado, sabemos, e primer lugar, que u aumeto de la temperatura provoca u desplazamieto de la reacció hacia la izquierda. Veamos lo que ocurre e ua reacció exotérmica y e ua edotérmica: Reacció exotérmica: R (g) P (g) Q (calor) A mayor temperatura, evolucioa hacia los reactivos. Reacció edotérmica: R (g) Q (calor) P (g) A mayor temperatura, evolucioa hacia los productos. CH 3 CH CH C butaal O H De acuerdo co esto, la reacció es exotérmica: al sumiistrar calor, el equilibrio evolucioa e el setido de elimiarlo; por tato, el calor se ecuetra e la zoa de productos. segudo lugar, sabemos que u aumeto de la presió provoca el desplazamieto de la reacció hacia la derecha. De esta afirmació se deduce que el úmero de moles es mayor e los reactivos que e los productos, pues, al aumetar la presió, el equilibrio evolucioa e el setido de dismiuirla, es decir, hacia dode hay meos moles es: R (g) P (g).º de moles de reactivos.º de moles de productos p p reactivos p p productos A mayor presió, la reacció evolucioa hacia los productos. Las premisas ateriores solo las cumple el equilibrio c). A (g) B (g) reacció exotérmica Cuestió Se platea la pila de forma que el par redox de meor potecial de reducció hará de áodo (Z /Z 0,76 V), pues así, al expresarlo como oxidació e ivertir el sigo, se covertirá e el mayor y la reacció que se formula será la espotáea. Se tomará como áodo el par que tega meor valor. Z 0 e Z ε o 0,76 V Oxidació (áodo) (Ag + e Ag 0 ) ε o 0,80 V Reducció (cátodo) Z 0 Ag Z Ag 0 ε o 1,56 V l Z 0 es el reductor y es la especie que se oxida, mietras que el Ag es el oxidate y es la especie que se reduce. La represetació de la pila será: Z 0 /Z (1 ) // Ag (1)/Ag 0 ε o 1,56 V Áodo Puete salio Cátodo Polaridad Polaridad Potecial de la pila Tambié se puede utilizar el hecho de que la fuerza electromotriz de la pila vega dada por la expresió siguiete: ε o ε o cátodo ε o áodo 0,80 V (0,76V) 1,56 V lectrodo de Z e Sal de Z Áodo voltímetro puete salio Sal de Ag Cátodo e lectrodo de Ag Oxford Uiversity Press spaña, S. A. Química 4

5 CANTABRIA CONVOCATORIA SPTIBR 009 Problemas Opció de problemas I Calculamos los moles que se mezcla de cada sustacia y sus respectivas cocetracioes: m 1,69 g I 0,05 mol de I 53,8 gmol H HI 1,01 g,0 gmol 5,58 g 17,9 gmol 0,5 mol de H 0,05 mol [I ] 0,005 L 0,5 mol [H ] 0,05 L 0, mol de HI [HI] 0, mol L 0,0 V L I (g) H (g) HI (g) mezcla 0,05 0,5 0, [ ] mezcla 0,005 0,05 0,0 a) Se calcula el cociete de reacció Q c : si este cociete coicide co la K c dada (54,8), el sistema estará e equilibrio; si su valor o coicide co K c, el sistema o estará e equilibrio y evolucioará hasta él. HI 0,0 Q c 1,6 I H 0,005 0,05 Como Q c es meor de 54,8, el equilibrio evolucioará hasta alcazar este valor; para ello deberá aumetar el umerador y dismiuir el deomiador, es decir, evolucioar hacia los productos: se cosumirá H e I y se geerará más HI. b) V L I (g) H (g) HI (g) i 0,05 0,5 0, r x x f eq 0,05 x 0,5 x 0, x [ ] eq 0,05 x 0,5 x La temperatura de la reacció es: T 45 C 698 K (0, x) HI K C 54,8 I H (0,05 x) (0,5 x) x 0, x Simplificado la ecuació, queda: 50,8x 30,94x 1,33 0; x 0, Calculamos las cocetracioes e el equilibrio: 0,05 x 0,05 0, [I ] 3,46 4 0,5 x 0,5 0, [H ] 0, , x 0, 0, [HI] 0,09 3 c) De la relació etre ambas costates se deduce que: K p K c (RT) Dode es la variació del úmero de moles etre productos y reactivos: K p K c (RT) K c (RT) 0 K c 1 K c K p K c 54,8 Se platea la reacció de combustió y los datos: C H 6 (g) 7/ O (g) CO (g) 3 H O (l) H o f (kj/mol) 84, ,5 85,8 Se calcula el calor de combustió por mol de etao quemado: H o c H o (productos) H o (reactivos) [ (393,5) (85,8)] [(84,7)] 173,9 kj/mol La reacció es exotérmica. Nota: se puede resolver aplicado todas las ecuacioes termoquímicas. C H 6 30 g/mol Co ua relació simple se obtiee el calor producido al quemarse los 45 g de etao: 1 73,9 kj 45 g de C H 6 1 9,85 kj 30gdeC H 6 s decir, al quemar 45 g de etao se desprede 1 9,85 kj. Opció de problemas II a) Se calcula la masa de los 15 L de corriete residual: m ρv 1 g/cm cm g Calculamos, ahora, la masa de H SO 4 coteida e los g de corriete residual: 0,gdeH SO 4 m g de corriete 0 g de corriete 50 g de H SO 4 H SO 4 98 g/mol m 50 g H SO 4,551 mol 98 gmol Oxford Uiversity Press spaña, S. A. Química 5

6 CANTABRIA CONVOCATORIA SPTIBR 009 La reacció de eutralizació es: NaOH H SO 4 Na SO 4 H O Los moles de NaOH ecesarios para eutralizar el ácido so: mol de NaOH,551 mol de H SO 4 1 mol de H SO 4 5,1 mol de NaOH 5,1 mol de NaOH V,04 L V,5 moll Se ecesita,04 L de NaOH,5 para eutralizar el ácido. b) Los moles de NaOH que se añade e exceso so: V,5 moll 50 3 L V 0,15 mol de NaOH l volume total de la disolució fial supoiedo que los volúmees so aditivos, es: 15 L de corriete,04 L de NaOH de eutralizació 50 3 L de exceso 17,09 L La molaridad del NaOH e exceso es: 0,15 mol de NaOH 9,83 4 V 17,09 L Como se trata de ua base fuerte, está totalmete disociada: NaOH Na OH olaridad 9,83 4 9,83 4 9,83 4 Teiedo e cueta las leyes de Faraday, se tiee que: Si para depositar u equivalete químico se ecesita culombios 1 q valecia para ua masa m se ecesitará Q culombios Teiedo e cueta que la carga es Q It, resulta: º de electroes itercambiados m It m It F Reacció del alumiio e el cátodo: Al 3 3 e Al 0 Aplicádolo a este caso, los datos so: Al 7 uma; I A; 3; t 1 h s It A s 7 m F C 3 335,75 g de Al si fuese el 0 % Se aplica el redimieto: ,75 g de Al 68,6 g de AI puro 0 s decir, se obtiee 68,6 g de Al. m Q [OH ] 9,83 4 poh log [OH ] log [9,83 4 ] 3,007 ph 14 poh 14 3,007,99 11 La disolució fial tedrá u ph 11. Oxford Uiversity Press spaña, S. A. Química 6