Examen resuelto de Química — Extraordinaria 2021

PREGUNTA 1. (2 puntos) Se toman 100 mL de una disolución de HNO₃ de pH = 0,5 y se le añade 1 g de NaOH.

a) ¿Qué pH tendrá la disolución resultante de esta mezcla? (1,5 puntos)

b) ¿Qué cantidad exacta de NaOH habría que haber añadido para que el pH de la disolución fuera neutro? (0,5 puntos)

Masas atómicas: Na = 23; O = 16; H = 1. Nota: Considerar que el volumen no varía al añadir el NaOH.

PREGUNTA 2. (2 puntos) Indique razonadamente en qué condiciones de temperatura (altas, bajas o a cualquier temperatura) serán espontáneas las siguientes reacciones, o si hay alguna que no será espontánea a ninguna temperatura:

a) C (s) + 2 H₂ (g) → CH₄ (g); ΔH = −74,8 kJ. (0,5 puntos)

b) 3 O₂ (g) → 2 O₃ (g); ΔH = +285,5 kJ. (0,5 puntos)

c) CH₃OH (g) + 3/2 O₂ (g) → CO₂ (g) + 2 H₂O (g); ΔH = −764,4 kJ. (0,5 puntos)

d) 2 Ag₂O (s) → 4 Ag (s) + O₂ (g); ΔH = +71,2 kJ. (0,5 puntos)

PREGUNTA 3. (2 puntos) El KMnO₄ reacciona con hipoclorito de potasio, KClO, en medio de ácido sulfúrico, para dar KClO₃, MnSO₄, K₂SO₄ y agua.

a) Ajuste la ecuación iónica por el método del ión-electrón y escriba la ecuación molecular completa. Indique el agente oxidante y el reductor. (1 punto)

b) ¿Qué volumen de una disolución 0,1 M de permanganato de potasio reaccionará completamente con 200 mL de otra disolución que contiene 8,5 g de hipoclorito de potasio por litro? (1 punto)

Masas atómicas: Cl = 35,5; K = 39; O = 16.

PREGUNTA 4. (2 puntos) Observe las siguientes distribuciones de electrones de átomos neutros (cinco diagramas i, ii, iii, iv, v con cajas de orbitales 1s, 2s, 2p, 3s, 3p) y conteste razonadamente a las preguntas:

• i) 1s²; 2s¹; 2p⁶ (subnivel 2p totalmente lleno; un electrón ha promocionado del 2s al 2p)
• ii) 1s²; 2s²; 2p⁶; 3s²; 3p³ con los tres electrones 3p apareados en un mismo orbital (no respeta Hund)
• iii) 1s²; 2s²; 2p⁶; 3s²; 3p⁴ con los 4 electrones 3p correctamente distribuidos (Hund OK)
• iv) 1s²; 2s²; 2p² con dos electrones del mismo m_l y mismo m_s en el mismo orbital (viola Pauli)
• v) 1s²; 2s²; 2p⁶ (capa completa)

a) ¿Cuáles de estos diagramas muestran una distribución electrónica posible y cuáles no? (1 punto)

b) De entre todos los diagramas hay uno que representa un estado excitado. ¿Cuál es? Escriba la configuración electrónica de su estado fundamental e indique de qué elemento se trata, así como el periodo y el grupo al que pertenece. (0,5 puntos)

c) ¿Cuál de todas las distribuciones electrónicas representa a un gas noble? Escriba los números cuánticos de todos los electrones de la última capa de este elemento. (0,5 puntos)

PREGUNTA 5. (2 puntos) La solubilidad del cromato de plata (Ag₂CrO₄) es de 4,35x10–3 g por cada 100 mL.

a) Escriba el equilibrio de solubilidad del cromato de plata y calcule el valor del producto de solubilidad. (1 punto)

b) ¿Precipitará el cromato de plata cuando se mezclen 200 mL de una disolución 0,9 M de cromato de sodio y 300 mL de una disolución 0,4 M de nitrato de plata? (1 punto)

Masas atómicas: Cr = 52; Ag = 108; O = 16.

PREGUNTA 6. (2 puntos) El pentacloruro de antimonio es un líquido viscoso de densidad 2,3 g/mL, el cual al elevar la temperatura se descompone de acuerdo con el siguiente equilibrio:

SbCl₅ (g) ⇄ SbCl₃ (g) + Cl₂ (g)

En un recipiente de 5 L se introducen 350 mL de pentacloruro de antimonio y se calienta a 200 ºC, observándose que, al alcanzar el equilibrio, la presión del sistema es de 25 atm. Calcule:

a) Los moles de cada especie en el equilibrio. (0,9 puntos)

b) El valor de K_c. (0,6 puntos)

c) ¿Cómo evolucionará el equilibrio si la presión total del sistema se reduce a la mitad? (0,5 puntos)

Masas atómicas: Sb = 122; Cl = 35,5. R = 0,082 atm·L·mol⁻¹·K⁻¹.

PREGUNTA 7. (2 puntos) Dadas las siguientes sustancias: CaCl₂, CCl₄, Na y SF₆.

a) ¿Qué tipo de enlace (iónico, covalente o metálico) está presente en estas sustancias? Justifique la respuesta. (0,6 puntos)

b) Para las moléculas anteriores que presenten enlaces covalentes, explique sus estructuras de Lewis y razone su geometría según la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV). ¿Qué puede decir sobre la polaridad de estas moléculas? (1,4 puntos)

PREGUNTA 8. (2 puntos) Conteste razonadamente:

a) ¿Qué ocurrirá si se añade una disolución de sulfato de cobre(II) a un recipiente de Zn? ¿Y si el recipiente es de Ag? (1 punto)

b) ¿En qué sentido, hacia la derecha o hacia la izquierda, se producirán espontáneamente las siguientes reacciones?

• a. Pb²⁺ + 2 Fe²⁺ ⟷ Pb + 2 Fe³⁺ (0,5 puntos)
• b. Cd + Cu²⁺ ⟷ Cu + Cd²⁺ (0,5 puntos)

Datos: ε°(Cu²⁺/Cu) = +0,34 V; ε°(Zn²⁺/Zn) = −0,76 V; ε°(Ag⁺/Ag) = +0,80 V; ε°(Fe³⁺/Fe²⁺) = +0,77 V; ε°(Pb²⁺/Pb) = −0,13 V; ε°(Cd²⁺/Cd) = −0,40 V.

PREGUNTA 9. (2 puntos) La combustión de butano gaseoso a 25 ºC conduce a la obtención de dióxido de carbono (gas) y agua líquida, y la entalpía molar estándar de esta reacción es −2875,8 kJ/mol.

a) Escriba y ajuste la ecuación de combustión de butano. (0,5 puntos)

b) Con los datos proporcionados, calcule la entalpía molar de formación del butano. (0,5 puntos)

c) ¿Cuánto calor se pondrá en juego si se hacen reaccionar 232 g de butano con 896 g de oxígeno? (1 punto)

Datos: ΔH°_f (kJ/mol): CO₂(g) = −393,5; H₂O(l) = −285,8. Masas atómicas: C = 12; H = 1; O = 16.

PREGUNTA 10. (2 puntos)

a) Escriba la base conjugada de los siguientes ácidos de Brönsted: NH₄⁺, H₂O, HCO₃⁻, CH₃COOH. ¿Alguna de estas especies se puede comportar también como una base? Justifique las respuestas. (1 punto)

b) El HCN tiene una K_a = 6,1x10–10 y el ácido acético (CH₃COOH) tiene una K_a = 1,8x10–5, ¿cuál de los dos ácidos es más débil? ¿cuál de ellos tendrá una base conjugada más fuerte? Justifique las respuestas. (1 punto)