Examen resuelto de Química — Extraordinaria 2020

PREGUNTA 1. (2 puntos) Explique y justifique los siguientes hechos:

a) El I₂ es un sólido a temperatura ambiente, mientras que Cl₂ es un gas. (0,5 puntos)
b) La temperatura de ebullición de H₂O es mayor que la de H₂S. (0,5 puntos)
c) El cobre conduce la electricidad. (0,5 puntos)
d) BCl₃ es una molécula triangular plana y apolar. (0,5 puntos)

PREGUNTA 2. (2 puntos) La concentración de una disolución de amoniaco en agua es 0,15 M.

a) Calcule el pH de la disolución y el grado de disociación del amoniaco. (1 punto)
b) A 1 L de esa disolución de amoniaco se le añaden 6,5 g de NH₄Cl, sin que varíe el volumen. Calcule el pH de la disolución resultante. (1 punto)

Datos: K_b(NH₃) = 1,8×10⁻⁵. Masas atómicas: H = 1, N = 14, Cl = 35,5.

PREGUNTA 3. (2 puntos) Considere los elementos F, K y Mn.

a) Escriba sus configuraciones electrónicas e indique a qué grupo y periodo de la tabla periódica pertenece cada uno. (0,75 puntos)
b) Ordénelos, de forma razonada, de mayor a menor radio atómico. (0,5 puntos)
c) Ordénelos, de forma razonada, de mayor a menor electronegatividad. (0,5 puntos)
d) Explique si un electrón definido por el conjunto de números cuánticos (4, 1, 0, ½) pertenece a alguno de esos átomos en su estado fundamental. (0,25 puntos)

PREGUNTA 4. (2 puntos) En un reactor de 50 L se introducen 5 moles de tetraóxido de dinitrógeno y se eleva la temperatura hasta 330 K. Cuando se alcanza el equilibrio N₂O₄(g) ⇄ 2 NO₂(g), en el interior del reactor la presión total es de 3,5 atm.

a) Calcule el número de moles de cada especie en el equilibrio y el valor de K_c. (1 punto)
b) Calcule el grado de disociación del N₂O₄ (g). (0,5 puntos)
c) Si el volumen del reactor se reduce a la mitad ¿aumentará la cantidad de NO₂? (0,5 puntos)

Datos: R = 0,082 atm·L·K⁻¹·mol⁻¹.

PREGUNTA 5. (2 puntos) Considere el proceso ZnS (s) + 3/2 O₂ (g) ⇄ ZnO (s) + SO₂ (g).

a) Escriba la expresión de su K_p. (0,5 puntos)
b) Determine si ΔS de la reacción directa es positiva o negativa e interprete el significado del signo. (0,5 puntos)
c) Al aumentar la temperatura se observa que disminuye la cantidad de SO₂. Explique si la reacción es endotérmica o exotérmica. (0,5 puntos)
d) Se quiere aumentar la cantidad de ZnO modificando la presión del sistema. Justifique si es posible conseguirlo. (0,5 puntos)

PREGUNTA 6. (2 puntos) Se construye una pila con un electrodo de cinc, sumergido en una disolución de iones Zn²⁺, y un electrodo de plata sumergido en una disolución de iones Ag⁺.

a) ¿Qué proceso tiene lugar en el cátodo? ¿y en el ánodo? Ajuste ambas semirreacciones y la ecuación iónica global. (1 punto)
b) Calcule el valor de Δε° de la pila. (0,5 puntos)
c) Si el cátodo se sustituye por un electrodo de hierro sumergido en una disolución de iones Fe²⁺ ¿funcionará espontáneamente la pila? (0,5 puntos)

Datos: ε°(Ag⁺/Ag) = + 0,80 V; ε°(Zn²⁺/Zn) = − 0,76 V; ε°(Fe²⁺/Fe) = − 0,44 V.

PREGUNTA 7. (2 puntos) Justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones, que hacen referencia a la reacción A(g) + 2 B(g) → C(g), cuya velocidad viene dada por la expresión v = k[A][B].

a) Al aumentar la temperatura, la velocidad de la reacción aumenta porque disminuye la energía de activación. (0,5 puntos)
b) Si se duplica la [B] la velocidad de la reacción también se duplica. (0,5 puntos)
c) La velocidad se mantiene constante durante toda la reacción. (0,5 puntos)
d) Al añadir un catalizador aumenta la cantidad que se obtiene de C. (0,5 puntos)

PREGUNTA 8. (2 puntos) El sulfuro de hidrógeno gaseoso reacciona con una disolución de ácido nítrico para dar azufre elemental sólido, óxido de nitrógeno(II) gaseoso y agua.

a) Ajuste la ecuación por el método del ion-electrón. Escriba la ecuación molecular completa. (1 punto)
b) Calcule el volumen de disolución de HNO₃, del 58 % de riqueza en masa y de densidad 1,36 g/mL, que se necesita para que, por reacción con H₂S, se obtengan 18 g de S. (1 punto)

Datos: Masas atómicas: S = 32, O = 16, N = 14, H = 1.

PREGUNTA 9. (2 puntos) Indique de forma cualitativa (especifique únicamente si será ácido, básico o neutro) y de forma razonada el pH de la disolución resultante de mezclar volúmenes iguales de las disoluciones de cada uno de los siguientes apartados. Escriba la reacción que tiene lugar.

a) HCl 1 M + NaOH 1 M (0,5 puntos)
b) HCl 1 M + NaOH 2 M (0,5 puntos)
c) HAc 1 M + NaOH 1 M (0,5 puntos)
d) HCl 1 M + NH₃ 1 M (0,5 puntos)

Datos: K_a(HAc) = 1,8×10⁻⁵, K_b(NH₃) = 1,8×10⁻⁵.

PREGUNTA 10. (2 puntos) El naftaleno (C₁₀H₈) es un sólido que reacciona con oxígeno para producir dióxido de carbono y agua.

a) Ajuste la reacción de combustión, con los reactivos y productos en su estado estándar. (0,5 puntos)
b) Calcule el volumen de oxígeno, medido a 1 atm y 273 K, que se consume en la combustión de 1 kg de naftaleno. (0,5 puntos)
c) Calcule el valor de ΔH° molar para la reacción de combustión. (0,5 puntos)
d) Si el valor de ΔS° de la reacción es +198,7 J·mol⁻¹·K⁻¹ ¿para qué temperaturas será espontánea la reacción? (0,5 puntos)

Datos: Masas atómicas: C = 12, H = 1. R = 0,082 atm·L·mol⁻¹·K⁻¹. ΔH°_f (kJ·mol⁻¹): C₁₀H₈(s) = 75,8; CO₂(g) = – 393,5; H₂O(l) = – 285,5.