examen 2013

PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD PARA
MAYORES DE 25 AÑOS. 2013
ELIJA UNA DE LAS DOS OPCIONES
QUÍMICA. CÓDIGO 114
Opción A
1. Los números atómicos y másicos de dos elementos B y C son: B (Z=13, A=27) y C
(Z=17; A=37):
a) Indique, para cada uno de ellos el símbolo del elemento y el número de neutrones y
de protones que poseen. (0,75 puntos)
b) Razone cuál de ellos tendrá una primera energía de ionización mayor. (0,75 puntos)
a) En el primer periodo hay 2 elementos, en el segundo 8 y en el tercero otros 8. El
segundo periodo se completa con el elemento de número atómico 10 (2+ 8) y el
tercero con el de número atómico 18 (2 + 8 + 8), por lo que se trata del tercer (13 - 10
= 3) y séptimo (17 – 10 = 7) elemento del tercer periodo. Es decir del aluminio, con
símbolo Al y del cloro, con símbolo Cl.
B = Al; el número atómico es el número de protones que hay en el núcleo con
una masa de 1 uma. A la masa del elemento contribuyen, además de los protones, los
neutrones, con una masa de 1 uma, por lo que el número de neutrones será para este
elemento 27−13 = 14.
C = Cl; ahora el número de protones es 17 y el número de neutrones 37−17 =
20.
b) En un periodo la primera energía de ionización aumenta al aumentar el número
atómico porque en ese sentido disminuye el tamaño y aumenta la carga nuclear
efectiva, por lo que cloro presenta una primera energía de ionización mayor que la del
aluminio.
2. ¿Cuál de los siguientes cambios provocará que el indicador se encuentre en su forma
HA(aq) + CH3COO-(aq)  A-(aq) + CH3COOH(aq)
rojo
amarillo
a) La adición de CH3COOH(aq) al sistema (0,5 puntos)
b) La adición de NaCH3COO(aq) al sistema (0,5 puntos)
c) La eliminación de HA por precipitación (0,5 puntos)
amarilla?
El principio de Le Chatelier establece que al provocar una modificación de alguna
variable de un sistema en equilibrio éste evoluciona en el sentido en que se
contrarresta dicha variación.
a) Al añadir ácido acético como este aparece como producto de la reacción el equilibrio
se desplazará hacia la izquierda y por tanto el indicador estará en su forma roja.
b) Al añadir acetato, como este es un reactivo, el equilibrio se desplazará hacia la
derecha y el indicador estará en su forma amarilla.
c) La eliminación de HA provocará que el equilibrio se desplace hacia la izquierda para
generarlo y el indicador estará en su forma roja.
3. A partir de los siguientes datos determine la variación de entalpía para la formación de
HBr. (1,5 puntos)
H2(g) + Br2(g)  2 HBr(aq)
Energías de enlace (kJ/mol): H-H = 436; Br-Br = 193; H-Br = 366.
De una forma aproximada
∆Ho = ΣEenlaces rotos – ΣEenlaces formados
En nuestro caso, según la reacción H-H(g) + Br-Br(g)  2 H-Br(aq), se rompe un
enlace H-H y un enlace Br-Br, mientras que se forman dos enlaces H-Br.
∆Ho = 436 + 193 – 2 . 366 = - 103 KJ.mol-1
4. Formule o nombre los siguientes compuestos: ácido hipocloroso, sulfito de cesio,
hidróxido de aluminio, etilbenceno, 2-butino, Mn2O7, BaO, AgF, HOOC-CH2-COOH,
NH2(CH2CH3). (0,15 puntos por fórmula correcta)
Ácido hipocloroso: HClO
Sulfito de cesio: Cs2SO3
Hidróxido de aluminio: Al(OH)3
Etilbenceno: CH3-CH2-C6H5
2-Butino: CH3 ̶ C≡C ̶ CH3
Mn2O7: óxido de manganeso(VII)
BaO: óxido de bario
AgF: fluoruro de plata
HOOC-CH2-COOH: ácido propanodioico o ac. malónico
NH2(CH2CH3): Etilamina
5. Al tratar Cu con HNO3 la reacción que tiene lugar es:
HNO3 + Cu → Cu(NO3)2+ NO + H2O
a) Ajuste la reacción por el método del ion electrón. (1 punto)
b) Determine la masa de nitrato de cobre que se obtendrá al atacar 1500 g de Cu si el
rendimiento del proceso es del 90%. (1 punto)
a) El cobre se oxida a cobre(II) mientras que NO3- se reduce a NO y el proceso transcurre
en medio ácido. Las semirreaciones implicadas son:
Reducción:
Oxidación:
2 (NO3- + 4 H+ + 3 e-  NO + 2 H2O)
3 (Cu - 2e-  Cu2+)
2 NO3- + 8 H+ + 3 Cu  2 NO + 4 H2O + 3 Cu2+
Para pasar de la forma iónica a la molecular debemos tener en cuenta que no
todo el NO3- se reduce, parte permanece como Cu(NO3)2. El nítrico, además,
proporciona los protones necesarios para el proceso redox.
8 HNO3 + 3 Cu → 3 Cu(NO3)2+ 2 NO + 4 H2O
6. Calcule:
a) El pH de una disolución acuosa de que contiene 7,3 g de ácido clorhídrico en 250 mL
de agua. (0,6 puntos)
b) El volumen de agua que hay que añadir a 100 mL de la disolución a) para obtener
una disolución de HCl 0,5 M. (0,6 puntos)
c) El pH de la disolución que obtiene al mezclar los 250 mL de la disolución del
apartado a) con 250 mL de NaOH 1M. (0,8 puntos)
a) moles de HCl =
7,3
36,5
= 0,2 moles;
M(HCl) =
0,2
0,250
= 0,8 M
HCl es un ácido fuerte que en disolución acuosa se encuentra completamente disociado:
HCl(aq)  Cl-(aq) + H+(aq)
0,8
0,8
[H+] = 0,8 M;
pH = -log[H+] = -log 0,8 = 0,097
b) El número de moles de HCl no varía al añadir agua, lo que se modifica es la
concentración.
nº de moles iniciales = nº de moles finales
M1.V1 = M2.V2;
nº moles = M . volumen;
0,8. 0,1 = 0,5. V2; V2 = 0,16 L
El volumen de la disolución final será de 160 mL, como inicialmente teníamos
100 mL. Tenemos que añadir 160−100 = 60 mL
c) Se produce una reacción de neutralización entre HCl y NaOH
HCl(aq) + NaOH(aq)  NaCl + H2O
Moles de HCl = 0,8. 0,250 = 0,2 moles de HCl
Moles de NaOH = 1. 0,250 = 0,25 moles de NaOH
Como la reacción transcurre con una estequiometria 1:1 el NaOH se encuentra
en exceso.
Exceso de NaOH = 0,25 – 0,20 = 0,05 moles de NaOH y estos marcarán el valor
del pH de la disolución. Como se trata de una base fuerte que en disolución acuosa está
completamente disociada:
NaOH(aq)  Na+(aq) + OH-(aq)
[OH] =
0,05
(0,250+0,250)
= 0,1 M;
pOH = -log[OH-] = -log 0,1 = 1;
pH = 14 – pOH = 14-1 = 13
M asas atóm icas: Cl= 35,5; Cu= 63,5; H= 1,0; N= 14,0; O= 16,0
Opción B
1. Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:
a) NaF, a temperatura ambiente, es un sólido conductor de la electricidad. (0,75
puntos)
b) Los sólidos moleculares se denominan también sólidos covalentes. (0,75 puntos)
a) NaF es un compuesto iónico, por tanto a temperatura ambiente es un sólido iónico.
Sin embargo, no es un conductor de la electricidad ya que los iones que lo constituyen
ocupan posiciones fijas en la red y no hay transporte de carga. (Falsa)
b) Falsa. Se trata de dos tipos de sólidos diferentes. Los sólidos moleculares están
constituidos por moléculas unidas mediante fuerzas intermoleculares, mientras que los
sólidos covalentes son átomos unidos a través de enlaces covalentes.
2. Indique, haciendo uso de los equilibrios correspondientes, cuál es:
a) El ácido conjugado de HCO3- (0,75 puntos)
b) La base conjugada de H2O. (0,75 puntos)
a) Si tenemos que formular el ácido conjugado de una especie es porque ésta se
comporta como una base, es decir acepta protones.
HCO3- + H+  H2CO3
b) Si tenemos que formular la base conjugada de una especie es porque ésta se
comporta como un ácido, es decir cede protones.
H2O  H+ + OH3. Razonar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:
a) En una semirreacción de oxidación se produce una ganancia de electrones. (0,75
puntos)
b) En una semirreacción de reducción se produce una ganancia de protones. (0,75
puntos)
a) Falsa. En una semirreacción de oxidación se pierden electrones. Por ejemplo,
Fe(s) - 3 e-  Fe3+(aq)
b) Falsa. Un proceso redox nunca implica ni una ganancia ni una pérdida de protones,
las partículas implicadas son electrones y, en concreto, en una semirreacción de
reducción se ganan electrones. Ejemplo, Cl2(g) + 2 e-  2 Cl-(aq)
4. Formule o nombre los siguientes compuestos: peróxido de sodio, ácido fosfórico,
trihidruro de aluminio, fenol, propanal, CO, CuCl, CH≡C-CH2-C≡CH, CH3CONH2, CHCl3.
(0,15 puntos por fórmula correcta)
Peróxido de sodio: Na2O2
Ácido fosfórico: H3PO4
Trihidruro de aluminio: AlH3
Fenol: C6H5-OH
Propanal: CH3-CH2-CHO
CO: monóxido de carbono
CuCl: cloruro de cobre(I)
CH≡C-CH2-C≡CH: 1,4-pentadiino
CH3CONH2: acetamida
CHCl3: triclorometano
5. El NO2 descompone según: 2 NO2(g)  2 NO(g) + O2(g). En un recipiente cerrado, de
10 L de capacidad, se introducen 0,189 moles de NO2, se calienta a 327 ºC y una vez
alcanzado el equilibrio quedan 0,146 moles del mismo.
a) Determine Kp y Kc (1 punto)
b) La presión total en equilibrio. (0,5 puntos)
c) ¿Cómo le afectará al equilibrio una disminución del volumen del recipiente? Razone la
respuesta (0,5 puntos)
a) Para determinar las constantes de equilibrio debemos de conocer la composición del
mismo.
2 NO2(g)  2 NO(g) + O2(g)
c. iniciales
0,189
-
c. de equilibrio 0,189-2x
2x
x
Según los datos del problema los moles de NO2 en equilibrio son 0,146.
0,189 – 2x = 0,146
x = 0,0215 moles
moles de NO = 2x = 0,043
Kc =
[NO ]2 [O 2 ]
[NO 2
]2
=
moles de O2 = 0,0215
(0,043/10)2 (0,0215 /10)
(0,146/10)2
= 1,86.10−4
Kp = Kc(RT)∆n = 1,86.10−4 [0,082(273 + 327)](3−2) = 9,18.10−3
b) A la presión total contribuyen todas las especies en estado gaseoso. El número total
de moles en equilibrio es
nt = 0,189 - 2x +2x + x = 0,189 + x = 0,186 + 0,043;
pt.V = nt.R.T;
pt =
0,232.0,082(273+327)
10
= 1,14 atm
nt = 0,232 moles
c) Una disminución del volumen del recipiente se traduce en un aumento de la presión
total de sistema. Para contrarrestar este efecto, el equilibrio se desplaza hacia donde
menor es el número de moles gaseosos, hacia la izquierda.
6. Dada la reacción:
CaCO3(s) +2 HCl(aq)  CO2(g) + H2O(l) + CaCl2(aq)
Calcular:
a) La cantidad de un mineral cuya riqueza en carbonato es del 92 % en masa que
necesitamos para obtener 250 Kg de CaCl2. (1 punto)
b) La molaridad del ácido clorhídrico utilizado si su riqueza es del 36 % en masa y su
densidad 1,18 g/mL. (1 punto)
a)
CaCO3(s) +2 HCl(aq)  CO2(g) + H2O(l) + CaCl2(aq)
En primer lugar calculamos los moles de CaCl2 que queremos obtener
Mw(CaCl2) = 111,1 g/mol
Mw(CaCO3) = 100,1 g/mol
250
moles CaCl2 = 111,1 = 2,25 moles
Teniendo en cuenta la estequiometría de la reacción, a partir de 1 mol de
carbonato se obtiene 1 mol de cloruro, por tanto:
Moles de CaCO3 = moles de CaCl2 = 2,25 moles
La masa de carbonato será: 2,25.100,1 = 225,23 g
Pero esto es masa de carbonato de calcio puro. Si tenemos en cuenta la riqueza
del mineral:
Masa de carbonato de calcio del 92 % = 225,23
100
92
= 244,81 g
b) Supongamos que partimos de 1 L de HCl. La masa de dicha disolución será
d=
m
V
m = 1,18.1000 = 1180 g
Puesto que es una disolución del 36 % de riqueza tenemos que calcular lo que
hay de soluto
g de HCl = 1180
36
100
= 424,8 g
y la concentración
R = 0,082 atm.L.K-1.mol-1
Masas atómicas: C= 12; Ca= 4O,1; Cl= 35,5; O = 16.
M=
424,8/36,5
1
= 11,64 M