IES Atenea (S.S. de los Reyes) 1 Departamento de Física y Química

PAU Química. Modelo 2005/2006 PRIMERA PARTE Cuestión 1.– Para el elemento alcalino del tercer periodo y para el segundo elemento del grupo de los halógenos: a) Escriba sus configuraciones electrónicas. b) Escriba los cuatro números cuánticos del último electrón de cada elemento. c) ¿Qué elemento de los dos indicados tendrá la primera energía de ionización menor? Razone la respuesta. d) ¿Cuál es el elemento que presenta mayor tendencia a perder electrones? Razone la respuesta. Solución: a) Na (sodio)  1s2 2s2 2p6 3s1 Cl (cloro)  1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 b) Na: n = 3, l = 0 (s), m = 0, s = +1/2 o –1/2 Na: n = 3, l = 1 (p), m = 1 (o 0 o –1), s = +1/2 o –1/2 c) El Na tiene menor energía de ionización porque perdiendo un electrón adquiere la configuración de gas noble. d) El Na tiene mayor tendencia a perder electrones porque tiene menor energía de ionización que el Cl y es más electropositivo. Cuestión 2.– Se determinó experimentalmente que la reacción 2A + B  P sigue la ecuación de velocidad v = k[B]2 Conteste razonadamente si las siguientes proposiciones son verdaderas o falsas. a) La velocidad de desaparición de B es la mitad de la velocidad de formación de P. b) La concentración de P aumenta a medida que disminuyen las concentraciones de los reactivos A y B. c) El valor de la constante de velocidad es función solamente de la concentración inicial de B. d) El orden total de reacción es tres. Solución: a) Es falso, la velocidad de desaparición de B es igual que la velocidad de formación de P. b) Verdadero, desaparecen los reactivos y aparece el producto. c) Falso, la constante de velocidad no depende de la concentración, depende del factor de frecuencia (A), la energía de activación y la temperatura de acuerdo con la ley de Arrhenius: d) Falso, el orden total es dos.

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Cuestión 3.– Al calentar, el dióxido de nitrógeno se disocia en fase gaseosa en monóxido de nitrógeno y oxígeno: a) Formule la reacción química que tiene lugar. b) Escriba Kp para esta reacción. c) Explique el efecto que produce un aumento de presión total sobre el equilibrio. d) Explique cómo se verá afectada la constante de equilibrio al aumentar la temperatura. Solución: a) b)

2 NO2 (g)

c)

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 NO2), ya que, como la presión es proporcional al número de moles de gas, así se conseguirá aminorar el aumento. Según el enunciado, cuando se calienta se favorece la disociación, luego la disociación debe ser endotérmica (de acuerdo con el Principio de Le Chatelier). Por tanto al aumentar la temperatura se hace mayor el numerador de Kp y menor el denominador, la constante de equilibrio aumenta.

d)

2 NO (g) + O2 (g)

Cuestión 4.– Considerando los siguientes metales: Zn, Mg, Pb y Fe a) Ordénelos de mayor a menor facilidad de oxidación. b) ¿Cuáles de estos metales pueden reducir Fe3+ a Fe2+ pero no Fe2+ a Fe metálico? Justifique las respuestas. Datos: Eº (Zn2+/Zn) = –0,76 V; Eº (Mg2+/Mg) = –2,37 V; Eº (Pb2+/Pb) = –0,13 V; E° (Fe2+/Fe) = –0,44 V; E° (Fe3+/Fe2+) = 0,77 V Solución: a) b)

A menor potencial de reducción, mayor facilidad de oxidación, luego: Mg > Zn > Fe > Pb Se producirá la reacción si su EºR > 0

Eº (Zn2+/Zn) = –0,76 V Eº (Mg2+/Mg) = –2,37 V 2+ Eº (Pb /Pb) = –0,13 V

Fe3+ + 1 e-  Fe2+ Eº = 0,77 V

Fe2+ + 2 e-  Fe Eº = -0,44 V

EºR = 1,53 V  Sí

EºR = 0,32 V  Sí

EºR = 3,14 V  Sí

EºR = 1,93 V  Sí

EºR = 0,9 V  Sí

EºR = -0,31 V  No

E° (Fe /Fe) = –0,44 V ― EºR = 1,21 V  Sí 3+ 2+ 2+ El Pb y el Fe pueden reducir Fe a Fe pero no Fe a Fe metálico 2+

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Cuestión 5.– Dadas las fórmulas siguientes: C3H6O, C3H6O2 y C3H8O a) Escriba todas las posibles estructuras semidesarrolladas para las moléculas monofuncionales que respondan a las fórmulas anteriores (excluir las estructuras cíclicas). b) Nombre sistemáticamente todos los compuestos. Solución: C3H6O: CH3–CH2–CHO; propanal CH3–CO–CH3; propanona C3H6O2: CH3–CH2–COOH; ácido propanoico C3H8O: CH3–CH2–CH2OH; 1-propanol, CH3–CHOH–CH3; 2-propanol y CH3–CH2–O–CH3; etilmetiléter SEGUNDA PARTE OPCIÓN A Problema 1.– Una disolución acuosa de amoníaco de uso doméstico tiene de densidad 0,85 g/cm3 y el 8 % de NH3 en masa. a) Calcule la concentración molar de amoníaco en dicha disolución. b) Si la disolución anterior se diluye 10 veces, calcule el pH de la disolución resultante. c) Determine las concentraciones de todas las especies (NH3, NH4+, H+ y OH–) en la disolución diluida 10 veces. Datos.– Masas atómicas: N = 14, H = 1; Kb NH3 = 1,8·10–5 Solución: a)

NH3 c0 (1-α)

+ H2O

NH4+ (ac) + OH- (ac) c0 α

c0 α

b) Dilución: V·M = V’·M’  4·1 = 10·M’  M’ = 0,4 M

c) [NH3] = 0,4 M; [NH4+] = [OH-] = 2,68·10-3 M; [H+] = 10-11,4 = 3,98·10-12 M

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Problema 2.– La reacción de descomposición de clorato potásico produce cloruro potásico y oxígeno. a) Escriba la reacción, calcule la variación de entalpía estándar e indique si el proceso es exotérmico o endotérmico. b) Calcule la energía intercambiada si se obtienen 25 L de oxígeno a 25 °C y 750 mm de Hg. Datos: Hºf (KClO3) = –391,2 kJ.mol–1; Hºf (KCI) = –435,9 kJ.mol–1. R = 0,082 atm.L.mol–1K–1 Solución: KClO3  KCl + 3/2 O2 Hº = Hºf (KCl) – Hºf (KClO3) = –435,9 + 391,2 = –44,7 kJ.mol–1 Proceso exotérmico H < 0

a)

b)

OPCIÓN B Problema 1.– Se colocan en serie una célula electrolítica de AgNO3 y otra de CuSO4. a) ¿Cuántos gramos de Cu(s) se depositan en la segunda célula mientras se depositan 2g de Ag(s) en la primera? b) ¿Cuánto tiempo ha estado pasando corriente si la intensidad era de 10 A? Datos.– Masas atómicas: Ag = 107,87 y Cu = 63,54; Faraday = 96.500 C· mol–1 Solución: Ag+ + 1 e-  Ag Cu2+ + 2 e-  Cu

a)

b)

Problema 2.– Se introduce en un recipiente de 3 L, en el que previamente se ha hecho el vacío, 0,04 moles de SO3 a 900 K. Una vez alcanzado el equilibrio, se encuentra que hay presentes 0,028 moles de SO3. a) Calcule el valor de Kc para la reacción: 2 SO3(g)  2SO2(g) + O2(g) a dicha temperatura. b) Calcule el valor de Kp para dicha disociación. Dato: R = 0,082 atm.L.mol–1K–1 Solución: a)

2 SO3 (g)  2 SO2 (g) + O2 (g) 0,04–x x x/2

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b)