QUÍMICA

QUÍMICA
SOLUCIONARIO A LAS PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD
PROPUESTAS POR LAS UNIVERSIDADES ANDALUZAS
Departamento de Economía Financiera y Contabilidad de Melilla
PRUEBA DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD
QUÍMICA (2012)
CEUTA Y MELILLA
Instrucciones:
a) Duración: 1 hora y 30 minutos
b) Elija y desarrolle una opción completa, sin mezclar cuestiones de ambas.
Indique, claramente, la opción elegida.
c) No es necesario copiar la pregunta, basta con poner su número.
d) Se podrá responder a las preguntas en el orden que desee.
e) Puntuación: cuestiones ( nº 1,2,3 y 4) hasta 1,5 puntos cada una. Problemas
(nº 5 y 6 ) hasta 2 puntos cada uno.
f) Exprese sólo las ideas que se piden. Se valorará positivamente la concreción
en las respuestas y la capacidad de síntesis.
g) Se podrán utilizar calculadoras que no sean programables.
OPCIÓN A
1.- Formule o nombre los siguientes compuestos: a) Bromato de aluminio b)
Tetrahidruro de silicio c) Penta-1,3-dieno d) KH2PO4 e) CaO f) CH3CHO
2.- Dados los siguientes compuestos NaF, CH4 y CH3OH:
a) Indique el tipo de enlace.
b) Ordene de mayor a menor según su punto de ebullición. Razone la respuesta.
c) Justifique la solubilidad o no en agua.
3.- En un vaso de agua se pone una cierta cantidad de una sal poco soluble, de
fórmula general AB3, y no se disuelve completamente. El producto de solubilidad
de la sal es Ks:
a) Deduzca la expresión que relaciona la concentración molar de A 3+ con el
producto de solubilidad de la sal.
b) Si se añade una cantidad de sal muy soluble CB2. Indique, razonadamente, la
variación que se produce en la solubilidad de la sal AB 3.
c) Si B es el ion OH¯ ¿Cómo influye la disminución del pH en la solubilidad del
compuesto?
4.- Dadas las siguientes ecuaciones termoquímicas:
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1) 2H2O2(l) → 2H2O(l) + O2(g) ΔH= -196 kJ
2) N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) ΔH= -92’4 kJ
Justifique:
a) El signo que probablemente tendrá la variación de entropía en cada caso.
b) El proceso que será siempre espontáneo.
c) El proceso que dependerá de la temperatura para ser espontáneo.
5.- El dióxido de manganeso reacciona en medio de hidróxido de potasio con
clorato de potasio para dar permanganato de potasio, cloruro de potasio y agua.
a) Ajuste la ecuación molecular por el método del ión-electrón.
b) Calcule la riqueza en dióxido de manganeso de una muestra si 1 g de la misma
reacciona exactamente con 0’35 g de clorato de potasio.
Masas atómicas: O=16; Cl=35’5: K=39; Mn=55.
6.- En una disolución acuosa de HNO2 0’2 M, calcule:
a) El grado de disociación del ácido.
b) El pH de la disolución.
Dato: Ka =4’5·10-4.
OPCIÓN B
1.- Formule o nombre los compuestos siguientes: a) Ácido selenioso b) Óxido de
titanio (IV) c) Etanamina d) SF6 e) KNO3 f) CH3CH2COCH2CH3
2.-Se disponen de tres recipientes que contienen en estado gaseoso 1 litro de
metano, 2 litros de nitrógeno y 1’5 litros de ozono (O3) , respectivamente, en las
mismas condiciones de presión y temperatura. Justifique:
a) ¿Cuál contiene mayor número de moléculas?
b) ¿Cuál contiene mayor número de átomos?
c) ¿Cuál tiene mayor densidad?
Masas atómicas: H = 1; C = 12; N = 14; O = 16.
3.- Indique razonadamente la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:
a) Un electrón situado en un orbital 2p podría representarse por los siguientes
números cuánticos (2, 1, 0, 1/2).
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b) Un elemento químico que presenta propiedades químicas semejantes al
carbono tiene de configuración electrónica de su capa de valencia ns 2np2.
c) Si un elemento químico que pertenece al grupo 2 pierde dos electrones
adquiere una configuración electrónica en su capa de valencia correspondiente al
grupo 18.
4.-Indique, razonadamente, si el pH de las disoluciones acuosas de las especies
químicas siguientes es mayor, menor o igual a 7:
a) NH3.
b) NH4Cl.
c) CaCl2.
5.- En una vasija de 10 L mantenida a 270 ºC y previamente evacuada se
introducen 2’5 moles de pentacloruro de fósforo y se cierra herméticamente. La
presión en el interior comienza entonces a elevarse debido a la disociación térmica
del pentacloruro:
PCl5(g)
PCl3(g) + Cl2(g)
Cuando se alcanza el equilibrio la presión es de 15’6 atm.
a) Calcule el número de moles de cada especie en el equilibrio.
b) Obtenga los valores de Kc y Kp.
Datos: R = 0’082 atm·L·K-1·mol-1.
6.-Dada la ecuación termoquímica, a 25 ºC : N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
ΔHº = − 92’3 kJ
Calcule:
a) El calor de la reacción a volumen constante.
b) La energía libre de Gibbs a la temperatura de 25ºC.
Datos: Sº [(NH3)g] = 192’3 J/mol·K; Sº[(N2 )g] = 191 J/mol·K; Sº[(H2)g ]= 130’8
J/mol·K; R =8’31 J·mol-1·K-1
SOLUCIÓN DE LA PRUEBA
OPCIÓN A
1
Formule o nombre los siguientes compuestos: a) Bromato de aluminio b)
Tetrahidruro de silicio c) Penta-1,3-dieno d) KH2PO4 e) CaO f) CH3CHO
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a)
b)
c)
d)
Al (Br O3)3
Si H4
CH2= CH- CH= CH-CH3
Dihidrogenofosfato de potasio o dihidrogenotetraoxofosfato (V) de potasio
o dihidróxido dióxido fosfato (-1) de potasio
e) Óxido de calcio
f) Etanal o acetaldehido
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Dados los siguientes compuestos NaF, CH4 y CH3OH:
a) Indique el tipo de enlace.
b) Ordene de mayor a menor según su punto de ebullición. Razone la respuesta.
c) Justifique la solubilidad o no en agua.
a) El fluoruro de sodio NaF presenta enlace iónico debido a las
electronegatividades tan diferentes entre los átomos.
El metano CH4 presenta enlace covalente al tratarse de elementos con parecida
electronegatividad.
El CH3OH presenta enlace covalente por tratarse igualmente de elementos de
parecida electronegatividad.
b) El orden de mayor a menor según el punto de ebullición sería el siguiente:
Na F > CH3OH > CH4
El Na F tendría el mayor punto de ebullición porque se trata de un compuesto
iónico que forma redes cristalinas con gran fuerza electrostática entre ellas. El
CH3OH forma enlaces por puentes de hidrógeno más fuertes que las fuerzas de
dispersión de London que une a las moléculas de CH4
c) el Na F es un compuesto soluble en agua debido a la existencia de atracciones
ion-dipolo. Las moléculas de agua, que forman dipolos eléctricos, se interponen
entre los iones de la red y apantallan las fuerzas de Coulomb entre iones. Como
consecuencia de ello, la red iónica se desmorona y los iones quedan libres en el
disolvente y se rodeas de moléculas de agua (se hidratan).
El CH3OH es también soluble en agua gracias a la formación de puentes de
hidrógeno con el agua.
El CH4 es una molécula apolar que es insoluble en agua.
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En un vaso de agua se pone una cierta cantidad de una sal poco soluble, de
fórmula general AB3, y no se disuelve completamente. El producto de solubilidad
de la sal es Ks:
a) Deduzca la expresión que relaciona la concentración molar de A 3+ con el
producto de solubilidad de la sal.
b) Si se añade una cantidad de sal muy soluble CB2. Indique, razonadamente, la
variación que se produce en la solubilidad de la sal AB3.
c) Si B es el ion OH¯ ¿Cómo influye la disminución del pH en la solubilidad del
compuesto?
a) La reacción que tiene lugar sería la siguiente:
AB3 ⇆ A3+ + 3 Bs
s
  
Ks = A 3  B -
3
3s
= s. (3s)3 = 27 s4
Luego la
A  = s =
3
4
Ks
27
b) si añadimos una cantidad de una sal poco soluble CB2 esta se disociaría
según la reacción:
CB2 ⇆ C2+ + 2 BComo vemos aumentaría la concentración del ión B- en la disolución y el
equilibrio se desplazaría hacia la izquierda de acuerdo con el principio de
Le Chatelier produciéndose una disminución en la solubilidad de la sal
AB3. es el llamado efecto ión común
c) Si disminuimos el pH se produce un aumento de en la concentración de
hidrogeniones (H3O+) por lo que reaccionarían con los grupos OH- y por
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tanto disminuiría B-. Al disminuir B- la reacción se desplazaría hacia los
productos aumentando la solubilidad.
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Dadas las siguientes ecuaciones termoquímicas:
1) 2H2O2(l) → 2H2O(l) + O2(g) ΔH= -196 kJ
2) N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) ΔH= -92’4 kJ
Justifique:
a) El signo que probablemente tendrá la variación de entropía en cada caso.
b) El proceso que será siempre espontáneo.
c) El proceso que dependerá de la temperatura para ser espontáneo.
a) En la primera reacción  S>0 ya que aumenta el numero de moles gaseosos y
por tanto aumenta el desorden. En la segunda reacción  S<0 porque disminuye
el numero de moles gaseosos y por tanto disminuye el desorden.
b) El primero porque el proceso será espontáneo cuando  G sea negativo según
la expresión  G= ΔH – T  S y en nuestro caso al ser  S>0 y ΔH<0 el  G será
siempre negativo.
c) El segundo proceso porque  G será negativo cuando IT  S I < ΔH
5
El dióxido de manganeso reacciona en medio de hidróxido de potasio con clorato
de potasio para dar permanganato de potasio, cloruro de potasio y agua.
a) Ajuste la ecuación molecular por el método del ión-electrón.
b) Calcule la riqueza en dióxido de manganeso de una muestra si 1 g de la misma
reacciona exactamente con 0’35 g de clorato de potasio.
Masas atómicas: O=16; Cl=35’5: K=39; Mn=55.
a)
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Las especies que experimentan variación en su estado de oxidación son
el Mn+4 que pasa a Mn+7 y el Cl que pasa de numero de oxidación +5 a -1
luego las correspondientes semirreacciones son:
Semirreacción oxidación
Semirreacción de reducción
Mn O4 +4 H+ + 3 e-
2 H2O + MnO2
6 H+ + Cl O3 + 6 e-
Cl- + 3 H2O
Multiplicando por 2 la primera semirreacción para ajustar el número de
electrones y sumando ambas nos queda
2 Mn O2 + Cl O3 + 4 H2O + 6 H+
2 Mn O4 + Cl- +3 H2O + 8 H+
Simplificando
2 Mn O2 + Cl O3 + H2O
2 Mn O4 + Cl- + 2H+
Como la reacción se encuentra en medio básico sumaremos a ambos
miembros tantos OH- como H+ para dar H2O en nuestro caso 2
2 Mn O2 + Cl O3 + H2O + 2 OH-
2 Mn O4 + Cl- + 2H+ + 2 OH-
2 Mn O2 + Cl O3 + H2O + 2 OH-
2 Mn O4 + Cl- +2 H2O
Simplificando tendremos la reacción iónica ajustada
2 Mn O2 + Cl O3 + 2 OH-
2 Mn O4 + Cl- + H2O
La reacción molecular será:
2 Mn O2 + K ClO3 + 2 K OH
2 K MnO4 + K Cl + H2O
b) Pasamos a moles los gramos de K ClO3
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0,35 KClO 3
 2,85 . 10-3 moles de K ClO3
122,5 g/mol
Como reaccionan dos moles de Mn O2 por cada mol de K ClO3 tenemos
2 moles MnO2
2,85 .10-3moles de KClO3= 5,7. 10-3 moles de MnO2
1 mol KCLO3
Pasamos a gramos
5,7. 10-3 moles de MnO2 . 87 g/mol MnO2 = 0,49 g de MnO2
Calculamos ahora la riqueza:
% riqueza =
0,49 g de MnO2
.100  49%
1 g impuro
6
En una disolución acuosa de HNO2 0’2 M, calcule:
a) El grado de disociación del ácido.
b) El pH de la disolución.
Dato: Ka =4’5·10-4.
a) Calculamos el grado de disociación
HNO2 +
c (1-  )
En el equilibrio
0.2 (1-  )
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H2O (g)
N O2 + H3O+
c
0,2 
c
0,2. 
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H O NO  

ka =
3
HNO2 

2
c 2 2
2
c
c(1   )
(1   )
al ser Ka muy pequeña podemos hacer la siguiente aproximación (1-  )  1
luego
ka = c  2
despejando 
 =

Ka
c

4,5.10 4
 0,047
0.2

b) Dado que la H 3 O   c  0,2.0,047  9.48.10 3 , por lo que


pH= -log H 3 O   2  log 9,48.10 3  2.02
OPCIÓN B
1
Formule o nombre los compuestos siguientes: a) Ácido selenioso b) Óxido de
titanio (IV) c) Etanamina d) SF6 e) KNO3 f) CH3CH2COCH2CH3
a) H2SeO3
b) Ti O2
c) CH3-CH2-NH2
d) Hexafluoruro de azufre o fluoruro de azufre (VI)
e) Nitrato de potasio
f) pentan-3-ona o dietilcetona
2
Se disponen de tres recipientes que contienen en estado gaseoso 1 litro de
metano, 2 litros de nitrógeno y 1’5 litros de ozono (O3) , respectivamente, en las
mismas condiciones de presión y temperatura. Justifique:
a) ¿Cuál contiene mayor número de moléculas?
b) ¿Cuál contiene mayor número de átomos?
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c) ¿Cuál tiene mayor densidad?
Masas atómicas: H = 1; C = 12; N = 14; O = 16.
a) Como las tres especies son gases y están en las mismas condiciones de
presión y temperatura, mediante la ecuación de los gases ideales
podemos decir:
P
.V = constante. V
RT
por lo que a mayor volumen mayor numero de moles y por tanto mayor
número de moléculas luego: N2 > O3 > CH4
pV=nRT
n=
b) Sabemos que
Número de átomos= número de moles(n) . número de Avogadro (N). Número
de átomos/moléculas
Como vimos antes
n= constante. V
luego
nº de átomos= cte. V. N. Número de átomos/moléculas
en cada uno de los casos tendremos
nº de átomos de CH4= cte.1. N. 5= 5.cte.N
nº de átomos de N2 = cte.2. N. 2= 4.cte.N
nº de átomos de O3= cte.1,5 . N. 3= 4.5.cte.N
por lo que el que tiene mayor número de átomos es el CH4
c)
La densidad de una sustancia es d= m/V
Dado que la m= n . Pm(peso molecular)
M= cte. Pm. V
Luego
11
y
n= cte.V
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d=
cte. Pm. V
 cte.Pm
V
por lo que a mayor Pm mayor es la densidad y como el Pm del O3 es mayor que el
del CH4 y que el N2 éste será el de mayor densidad
3
Indique razonadamente la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:
a) Un electrón situado en un orbital 2p podría representarse por los siguientes
números cuánticos (2, 1, 0, 1/2).
b) Un elemento químico que presenta propiedades químicas semejantes al
carbono tiene de configuración electrónica de su capa de valencia ns 2np2.
c) Si un elemento químico que pertenece al grupo 2 pierde dos electrones
adquiere una configuración electrónica en su capa de valencia correspondiente al
grupo 18.
a) Verdadero. Cuando n=2 , l puede tomar valores desde 0 a n-1 y por tanto
el valor 1 o p es posible ; ml puede tomar valores desde –l a +l luego el
valor de 0 es posible y por último ms puede tomar valores de +1/2 o – ½ en
este caso +1/2.
b) Verdadero. El Carbono tiene de configuración electrónica 1s2 2s2 2p2 luego
un elemento de configuración ns2 p2 pertenece al mismo grupo 14 y
comparte las mismas propiedades químicas que el C
c) Verdadero. El grupo 2 al perder dos electrones de su última capa adquiere
configuración electrónica del gas noble que le precede en la Tabla
Periódica
4
Indique, razonadamente, si el pH de las disoluciones acuosas de las especies
químicas siguientes es mayor, menor o igual a 7:
a) NH3.
b) NH4Cl.
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c) CaCl2.
a) El NH3 en disolución acuosa produce la siguiente reacción:
NH3 + H2O
NH 4 + OH- luego el PH> 7
b) Al introducir NH4Cl en agua se produce la disociación de la sal:
NH4Cl  NH 4 + Clel anión Cl-, base conjugada muy débil de un ácido fuerte no sufre hidrólisis, sin
embargo el catión NH 4 es el ácido conjugado de una base débil que se hidroliza
según la reacción:
NH 4 + H2O
NH3 + H3O+ por lo que el pH<7
c) Al introducir CaCl2 en agua la disolución será neutra ya que es una sal
que proviene de un ácido fuerte y un hidróxido fuerte por lo que no sufre hidrólisis
5
En una vasija de 10 L mantenida a 270 ºC y previamente evacuada se introducen
2’5 moles de pentacloruro de fósforo y se cierra herméticamente. La presión en el
interior comienza entonces a elevarse debido a la disociación térmica del
pentacloruro:
PCl5(g)
PCl3(g) + Cl2(g)
Cuando se alcanza el equilibrio la presión es de 15’6 atm.
a) Calcule el número de moles de cada especie en el equilibrio.
b) Obtenga los valores de Kc y Kp.
Datos: R = 0’082 atm·L·K-1·mol-1.
a)
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PCl5(g)
2,5-x
En el equilibrio
PCl3(g) + Cl2(g)
x
x
Calculamos el número de moles totales
P T . . V = nT . R . T
NT =
Y como
PT .V
15.6atm.10l

 3,5moles
R.T
0.082atm.l / K .mol.543K
nT = ( 2,5-x) + x +x = 2,5 + x = 3,5 ; x= 1 por lo que
Moles de PCl5= 2,5 – x = 1,5
Moles de PCl3= 1
Moles de Cl2 = 1
b) Calculamos Kc=
PCl3 Cl 2  =
PCl 5 
1 mol PCl 3 1 mol Cl 2
.
10 l
10 l
 0.066  6.66.10  2
1,5 mol PCl 5
10 l
y mediante la expresión kp= Kc. (RT) n sabiendo  n= 2-1=1 tenemos que
Kp= 6,66. 10-2 . ( 0,082 atm.l/K.mol . 543)1 = 2.67
6
H
Dada la ecuación termoquímica, a 25 ºC : N2(g) + 3H2(g)
14
2NH3(g)
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ΔHº = − 92’3 kJ
Calcule:
a) El calor de la reacción a volumen constante.
b) La energía libre de Gibbs a la temperatura de 25ºC.
Datos: Sº [(NH3)g] = 192’3 J/mol·K; Sº[(N2 )g] = 191 J/mol·K; Sº[(H2)g ]= 130’8
J/mol·K; R =8’31 J·mol-1·K-1
a) Cuando la reacción transcurre a volumen constante, el calor transferido es
la energía interna por lo que Qv=  U y cuando transcurre a presión
constante Qp= H por lo que  U = H - n R.T y sustituyendo
 U = -92,3 KJ – ( -2 . 8,3. 10-3 KJ/K.mol. 298 K) = -87,35 KJ o -87,35 KJ/mol
b) Como la energía libre de Gibbs se calcula por
G 0   H 0 - T. S 0 tenemos que calcular el valor de S 0 :
la
expresión
S 0 = 2. S 0 NH3 – ( S 0 N2 + 3 S 0 H2) = 2mol. 192,3 . 10-3 KJ/mol·K – 1 mol
191. 10 -3 KJ/mol·K; - 3mol. 130’8. 10-3 KJ/mol·K= -0.198 KJ/K.
Luego:
G 0 = -92,3 KJ- 298 K. ( -0,198 KJ/K) = -33.3 KJ
15