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Examen resuelto de Química — Ordinaria 2024

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Reacciones redox y estequiometría
Redox Al + KClO₃: ajuste por ion-electrón y reactivo limitante
Ajuste 1,2Estequiom. 0,8
Cuando reacciona aluminio con clorato de potasio en presencia de ácido clorhídrico se obtiene cloruro de aluminio, cloruro de potasio y agua.
a)
Escriba y ajuste la ecuación iónica por el método del ion-electrón y escriba la ecuación molecular completa. Indique el agente oxidante y el reductor.
(1,20 pts)
b)
Si partimos de 15 g de aluminio y 400 mL de una disolución 0,5 M de clorato de potasio, calcule los gramos de cloruro de aluminio que se obtendrían. Masas atómicas: Al = 27; Cl = 35,5.
(0,8 pts)
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Potenciales redox y semirreacciones
Espontaneidad redox y semirreacciones K–S
Apdo a 1Apdo b 1
a)
Para la reacción sin ajustar NO + I₂ + H₂O ⇌ HNO₃ + HI, con ε°(NO₃⁻/NO)=+0,96 V y ε°(I₂/I⁻)=+0,53 V, ¿en qué sentido es espontánea? ¿Qué reactivo se reduce y cuál se oxida?
(1 pt)
b)
En 2 K + S → K₂S, indique si son verdaderas o falsas: i) El K capta electrones y es el oxidante. ii) El S es la especie que se reduce. Indique la semirreacción en cada caso.
(1 pt)
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Equilibrio de solubilidad
Kps del MgF₂ y efecto ion común con MgSO₄
Apdo a 1Apdo b 1
La solubilidad en agua del MgF2MgF2\mathrm{MgF_2}, a 25 °C, es de 2,71⋅10−3 M2,71⋅10−3 M\text{,}71\cdot 10^{-3}\,\mathrm{M}.
a)
Escriba el equilibrio de solubilidad del MgF₂, calcule el valor de su producto de solubilidad y las concentraciones molares de los iones fluoruro y magnesio en una disolución saturada.
(1 pt)
b)
Se disuelven 7,2 mg de MgSO₄ en 150 mL de agua. ¿Cuál será la cantidad máxima de NaF, en gramos, que podemos añadir sin que precipite MgF₂? Suponga que el MgSO₄ está totalmente disociado y que el volumen no cambia. Masas atómicas: Mg=24; S=32; O=16; Na=23; F=19.
(1 pt)
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Cinética química
Órdenes de reacción, constante k y catalizadores
Órdenes 1k 0,5Catalizador 0,5
La velocidad de la reacción 2A(g)+B(g)→C(g)2A(g)+B(g)→C(g)\mathrm{A(g)} + \mathrm{B(g)} \rightarrow \mathrm{C(g)} se ha estudiado a 300 K. Datos experimentales: Exp 1: [A]0=0,25[A]0=0,25\mathrm{A}]_0=0\text{,}25, [B]0=0,25[B]0=0,25\mathrm{B}]_0=0\text{,}25, v0=0,015v_0=0,015\text{,}015. Exp 2: [A]0=0,25[A]0=0,25\mathrm{A}]_0=0\text{,}25, [B]0=0,50[B]0=0,50\mathrm{B}]_0=0\text{,}50, v0=0,030v_0=0,030\text{,}030. Exp 3: [A]0=0,50[A]0=0,50\mathrm{A}]_0=0\text{,}50, [B]0=0,50[B]0=0,50\mathrm{B}]_0=0\text{,}50, v0=0,120v_0=0,120\text{,}120 (unidades en mol·L⁻¹ y mol·L⁻¹·s⁻¹).
a)
Deduzca los órdenes parciales de los reactivos y el orden total. Escriba la ecuación de velocidad.
(1 pt)
b)
Calcule la constante de velocidad k y especifique sus unidades.
(0,5 pts)
c)
¿Sería posible aumentar la velocidad de reacción del experimento 1 sin modificar concentraciones ni temperatura?
(0,5 pts)
5
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Estructura atómica y propiedades periódicas
Elementos X (Z=56) e Y (Z=16): configuración y propiedades
a 0,5b 0,5c 0,5d 0,5
Considere los elementos químicos X e Y con números atómicos 56 y 16, respectivamente, y razone si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones.
a)
Los números cuánticos (n, l, ml) del último electrón del elemento de Z=56 son (6, 2, 0).
(0,5 pts)
b)
La combinación de los dos elementos dará un compuesto de fórmula XY.
(0,5 pts)
c)
X es más electronegativo que Y, pero Y tiene mayor radio atómico.
(0,5 pts)
d)
El catión K⁺ es isoelectrónico con el ion más probable de Y.
(0,5 pts)
6
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Enlace químico y geometría molecular
Geometría e hibridación de SiCl₄ y AsH₃
a 1b 0,5c 0,5
Las estructuras de Lewis de las moléculas SiCl4SiCl4\mathrm{SiCl_4} y AsH3AsH3\mathrm{AsH_3} son las que se muestran en la figura. El Si está rodeado de cuatro Cl mediante enlaces simples; el As tiene tres enlaces simples con H y un par de electrones no enlazantes.
a)
Prediga sus geometrías moleculares según la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV). Razone si las geometrías electrónicas coinciden con las moleculares.
(1 pt)
b)
Deduzca la hibridación del átomo central de la molécula de SiCl₄. Razone la respuesta.
(0,5 pts)
c)
Explique si alguna de estas moléculas puede formar enlaces de hidrógeno.
(0,5 pts)
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Termoquímica
Síntesis del HNO₃: entalpía y volumen de NO
Apdo a 1Apdo b 1
Una de las etapas de la fabricación industrial del ácido nítrico consiste en la reacción: 3 NO2(g)+H2O(l)⇌2 HNO3(ac)+NO(g)3\,NO2(g)+H2O(l)⇌2 HNO3(ac)+NO(g)\mathrm{NO_2(g)} + \mathrm{H_2O(l)} \rightleftharpoons 2\,\mathrm{HNO_3(ac)} + \mathrm{NO(g)}.
a)
Calcule la entalpía de la reacción anterior a partir de los siguientes datos e indique si es una reacción endotérmica o exotérmica: A) 2 NO(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO₂(g), ΔH°=−173 kJ; B) 2 N₂(g) + 5 O₂(g) + 2 H₂O(l) ⇌ 4 HNO₃(ac), ΔH°=−255 kJ; C) N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g), ΔH°=+181 kJ.
(1 pt)
b)
¿Cuánto calor se pondrá en juego si se quieren obtener 5 kg de ácido nítrico? ¿Qué volumen de NO, medido a 298 K y 1 atm, se obtendrá junto a esa cantidad de ácido nítrico? Datos: R=0,082 atm·L·mol⁻¹·K⁻¹. Masas atómicas: H=1; N=14; O=16.
(1 pt)
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8
Equilibrio químico
Combinación de Kc y principio de Le Chatelier
a 1b 1
Considere las siguientes reacciones: A) 2 NOBr(g)⇌2 NO(g)+Br2(g)2\,NOBr(g)⇌2 NO(g)+Br2(g)\mathrm{NOBr(g)} \rightleftharpoons 2\,\mathrm{NO(g)} + \mathrm{Br_2(g)}, Kc(A)=0,25K_c(A)=0,25\mathrm{A})=0\text{,}25; B) NO(g)+12Br2(g)⇌NOBr(g)NO(g)+12Br2(g)⇌NOBr(g)\mathrm{NO(g)} + \dfrac{1}{2}\mathrm{Br_2(g)} \rightleftharpoons \mathrm{NOBr(g)}.
a)
Indique las expresiones de Kc de ambos procesos. Calcule Kc(B).
(1 pt)
b)
Para el proceso CS₂(g) + 4 H₂(g) ⇌ CH₄(g) + 2 H₂S(g), ΔH°>0, justifique si son verdaderas o falsas: i) El valor de Kc es igual al valor de Kp. ii) Un aumento de la temperatura mejora la producción de metano.
(1 pt)
9
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Ácido-base y valoraciones
pH y disociación de base débil; neutralización con HCl
a 1,1b 0,9
Se prepara una disolución acuosa 0,2 M0,2 M\text{,}2\,\mathrm{M} de una base B⁻ cuyo pH=11,38pH=11,38\mathrm{pH}=11\text{,}38.
a)
Plantee el equilibrio ácido-base y calcule la Kb de dicha base y su grado de disociación.
(1,1 pts)
b)
Se quiere neutralizar con KOH el HCl presente en 10 mL de una disolución de HCl comercial, cuya riqueza en masa es 35% y cuya densidad es 1,2 g/mL. ¿Son suficientes 5 g de KOH para la neutralización? Masas atómicas: K=39; Cl=35,5; O=16; H=1.
(0,9 pts)
10
10
Pares ácido-base conjugados
Tabla de pares conjugados, fuerzas y pH de neutralización NH₃ + HCl
a 1b 0,5c 0,5
Considere la siguiente tabla de especies ácidas y básicas: NH₃ (Kb=1,8⋅10−5K_b = 1,8⋅10−5\text{,}8\cdot 10^{-5}), CH₃COOH (Ka=1,8⋅10−5K_a = 1,8⋅10−5\text{,}8\cdot 10^{-5}), NO₂⁻ (Kb=2,6⋅10−11K_b = 2,6⋅10−11\text{,}6\cdot 10^{-11}), HCO₃⁻ (Ka=4,7⋅10−11K_a = 4,7⋅10−11\text{,}7\cdot 10^{-11}).
a)
Complete las casillas en blanco incorporando la fórmula del ácido o la base conjugada y sus Ka o Kb.
(1 pt)
b)
Ordene los ácidos recogidos en la tabla de mayor a menor fortaleza.
(0,5 pts)
c)
Se neutraliza completamente una disolución de NH₃ con otra de HCl. Justifique el pH (ácido, básico o neutro) de la disolución neutralizada.
(0,5 pts)
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