Problema 1. Ajuste de reacción. Cálculos estequiométricos. El acrilonitrilo, C3H3N, se utiliza para fabricar un tipo de fibra sintética acrílica resistente a los agentes atmosféricos y a la luz solar. En el método de obtención más conocido del acrilonitrilo se hace pasar propileno, C3H6, amoníaco, NH3, y aire junto con un catalizador en un reactor, según la reacción siguiente (no ajustada): C3H6(g) + NH3(g) + O2(g) → C3H3N(g) + H2O(l). a) ¿Cuántos gramos de acrilonitrilo se pueden obtener a partir de 200 L de propileno, medidos a 1,2 atm de presión y 30 ºC, y un exceso de NH3 y O2, si la reacción tiene un rendimiento del 93 %? (1,2 puntos) b) Calcule el volumen de aire, medido a 1 atm y 30 ºC, necesario para que la experiencia anterior tenga lugar. Tenga en cuenta que el aire contiene un 21 % (en volumen) de O2. (0,8 puntos) Datos: Masas atómicas relativas: H (1); C (12); N (14); O (16). R = 0,082 atm·L·K⁻¹·mol⁻¹.

Problema 2. Equilibrio químico. Considere el siguiente equilibrio a 150 ºC: I2(g) + Br2(g) ⇌ 2 IBr(g), Kc = 120. a) En un recipiente de 5,0 L de capacidad se disponen 0,0.015 mol de yodo y 0,0.015 mol de Br2. Calcule la concentración de cada especie cuando se alcanza el equilibrio a 150 ºC. (1 punto) b) En otro experimento, se introducen 0,2 mol·L⁻¹ de IBr en el mismo recipiente vacío. Calcule las concentraciones de todas las especies cuando se establezca un nuevo equilibrio a 150 ºC. (1 punto)

Problema 3. Equilibrio ácido-base. Cálculos estequiométricos. Cierto vinagre comercial tiene un 6,0 % en masa de ácido acético, CH3COOH. a) Calcule el pH de este vinagre, sabiendo que su densidad es de 1,05 g·mL⁻¹. (1 punto) b) Determine la cantidad (en gramos) de este vinagre que se debe diluir en agua para preparar 650 mL de disolución de pH 3,5. (1 punto) Datos: Ka(CH3COOH) = 1,8·10⁻⁵. Masas atómicas relativas: H (1); C (12); O (16).

Problema 4. Reacción redox. Cálculos estequiométricos. En presencia de ácido sulfúrico, H2SO4, el dióxido de manganeso, MnO2, y el yoduro de potasio, KI, reaccionan de acuerdo con la reacción (no ajustada): MnO2(s) + KI(ac) + H2SO4(ac) → MnSO4(ac) + I2(s) + K2SO4(ac) + H2O(l). a) Escriba la semirreacción de oxidación y la de reducción. Ajuste la reacción química en forma molecular. (1 punto) b) Si se añaden 1,565 g de MnO2(s) a 250 mL de una disolución 0,1 M de KI, que contiene un exceso de H2SO4, calcule la cantidad de yodo, I2, obtenida (en gramos). (1 punto) Datos: Masas atómicas relativas: H (1); O (16); S (32); K (39,1); Mn (54,9); I (126,9).

Cuestión 1. Estructura atómica. Propiedades periódicas. Considere los elementos con número atómico A = 9, B = 11, C = 15 y D = 17. Responda las cuestiones siguientes: a) Escriba la configuración electrónica de cada uno de los elementos propuestos en su estado fundamental e indique el ion más estable que formará cada uno. (0,8 puntos) b) Defina energía de ionización y ordene razonadamente los elementos en función de su primera energía de ionización. (0,8 puntos) c) Proponga un compuesto iónico y otro molecular formado por el elemento A combinado con cualquier otro de los propuestos. (0,4 puntos)

Cuestión 2. Estructura molecular. Enlace químico. Fuerzas intermoleculares. El diclorometano, CH2Cl2, es un líquido volátil que, a pesar de su toxicidad, se sigue utilizando en la industria como disolvente. Conteste, razonadamente, las siguientes preguntas (0,5 puntos cada apartado): a) Indique la hibridación del átomo de carbono central. b) Describa la geometría que adopta la molécula. c) Discuta la polaridad de la molécula. d) En fase líquida, ¿pueden las moléculas de diclorometano formar enlaces de hidrógeno?

Cuestión 3. Desplazamiento del equilibrio. En un reactor cerrado se introducen, en estado gaseoso y a una temperatura dada, hidrógeno, bromo y bromuro de hidrógeno, HBr, y se deja alcanzar el equilibrio: H2(g) + Br2(g) ⇌ 2 HBr(g), ΔH = –68 kJ. Indique razonadamente cómo afectará cada uno de los cambios siguientes a la cantidad de H2 presente una vez restablecido el equilibrio (0,5 puntos cada apartado): a) Un aumento de la temperatura a presión constante. b) Adición de HBr, manteniendo constantes el volumen y la temperatura. c) Un aumento del volumen del recipiente a temperatura constante. d) Adición de Br2, manteniendo constantes el volumen y la temperatura.

Cuestión 4. Equilibrio ácido-base. Razone si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones (0,5 puntos cada apartado): a) Según la teoría de ácidos y bases de Brönsted-Lowry, para que un ácido pueda ceder protones no es necesaria la presencia de una base capaz de aceptarlos. b) La base conjugada del HCO3⁻ es el CO3²⁻. c) El pH de una disolución de cianuro de potasio, KCN, es ácido. d) El pH de la disolución que se obtiene al mezclar 50 mL de una disolución de HNO3 0,1 M con 50 mL de una disolución de NaOH 0,1 M es básico. Dato: Ka(HCN) = 4·10⁻¹⁰.

Cuestión 5. Cinética química. Para la reacción siguiente en fase gaseosa: A(g) + B(g) → 2 C(g) + D(g), la ecuación de velocidad es v = k·[A]². Razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas (0,5 puntos cada apartado): a) El reactivo A se consume más deprisa que el reactivo B. b) Las unidades de k son L·mol⁻¹·min⁻¹. c) Una vez iniciada la reacción, la velocidad de reacción es constante si la temperatura no varía. d) Al duplicar la concentración de A, a temperatura constante, el valor de la constante de velocidad se cuadruplica.

Cuestión 6. Reactividad y nomenclatura orgánica. Complete las siguientes reacciones, nombrando los compuestos orgánicos que intervienen (reactivos y productos) (0,4 puntos cada apartado): a) CH3–CHO + [KMnO4, calor] →; b) CH3–CH2–CH2–CH2–OH + [H2SO4, calor] →; c) CH3–CH=CH–CH3 + HCl →; d) CH3–CH2–Br + OH⁻ →; e) CH2=CH2 + [calor, catalizador] →.