En el alumbrado público se utilizan diferentes lámparas de descarga que contienen un gas, como las de vapor de sodio a alta presión. La luz se consigue por excitación del gas mediante la energía suministrada por una descarga eléctrica entre dos electrodos. Las lámparas de vapor de sodio tienen un tiempo de vida limitado, ya que si la descarga eléctrica es muy grande, puede producir la ionización del sodio.
a) Defina el término primera energía de ionización de un elemento e indique qué signo tiene. Escriba la configuración electrónica del sodio antes y después del proceso de ionización. Defina el término segunda energía de ionización e indique qué signo tiene. Explique razonadamente, basándose en las configuraciones electrónicas y el modelo atómico de cargas eléctricas: — si el radio del sodio será mayor o menor que el del ion sodio; — si la segunda energía de ionización del sodio será mayor o menor que la primera energía de ionización. [1,25 puntos]
b) Si la energía de ionización del estado fundamental del sodio es 495,8 kJ mol⁻¹, calcule la longitud de onda de la radiación capaz de ionizar el sodio gaseoso. Calcule también la energía necesaria para ionizar 10 g de sodio gaseoso desde su estado fundamental. [1,25 puntos]
Datos: Número atómico del sodio: Z(Na) = 11. Velocidad de la luz en el vacío: c = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹. Constante de Planck: h = 6,63 × 10⁻³⁴ J s. Número de Avogadro: NA = 6,02 × 10²³ mol⁻¹. Masa atómica relativa: Na = 23,0.

El cloroetano (C₂H₅Cl), también llamado cloruro de etilo, se ha utilizado a lo largo de la historia como anestésico de uso tópico y de acción rápida que actúa por enfriamiento local en el área aplicada. Para obtener cloroetano, se pueden utilizar dos métodos diferentes:
1.ª reacción: C₂H₆(g) + Cl₂(g) → C₂H₅Cl(g) + HCl(g) (con luz)
2.ª reacción: C₂H₄(g) + HCl(g) → C₂H₅Cl(g) ΔH° (298 K) = –64,9 kJ mol⁻¹
a) Si los valores de las entropías estándares a 298 K son ΔS° = +2,09 J K⁻¹ mol⁻¹ y ΔS° = –128,6 J K⁻¹ mol⁻¹ para la primera y para la segunda reacción respectivamente, compruebe que las dos reacciones son espontáneas a la temperatura de 298 K. Justifique la respuesta. Explique qué indica, a escala microscópica, el signo de la variación de entropía estándar de estas dos reacciones. [1,25 puntos]
b) Las fichas de seguridad del cloroetano (pictogramas 1 y 2) y del ácido clorhídrico (pictogramas 3 y 4) contienen los siguientes símbolos: Pictograma 1 (inflamable), Pictograma 2 (peligro salud grave), Pictograma 3 (irritante), Pictograma 4 (corrosivo). ¿Qué significan estos pictogramas de seguridad y de qué peligros advierten? [1,25 puntos]
Datos: Entalpías estándares de formación a 298 K: C₂H₅Cl(g) = –104,9 kJ mol⁻¹; HCl(g) = –92,3 kJ mol⁻¹; C₂H₆(g) = –84,7 kJ mol⁻¹.

El dióxido de azufre es un gas que se origina sobre todo durante la combustión de combustibles fósiles que contienen azufre, aunque también se puede producir a partir del trióxido de azufre (SO₃) según la siguiente reacción:
2 SO₃(g) ⇄ 2 SO₂(g) + O₂(g)
a) En la tabla adjunta se recogen los valores, a diferentes temperaturas, de la constante de equilibrio en concentraciones (Kc) de esta reacción. Razone cómo afecta al equilibrio y a la Kc un incremento de temperatura, tanto si la reacción es endotérmica como si es exotérmica. Justifique si la reacción de formación de dióxido de azufre es exotérmica o endotérmica. Explique cómo afecta al equilibrio y al rendimiento de la reacción: — un aumento de la presión, manteniendo la temperatura constante; — un aumento del volumen, manteniendo la temperatura constante. [1,25 puntos]
b) Se coloca una cantidad de trióxido de azufre en un recipiente cerrado de 0,80 L a 1 000 K. Se comprueba que en el equilibrio hay 2 mol de oxígeno. Calcule las concentraciones de las sustancias presentes en el equilibrio. [1,25 puntos]
Datos: Kc a distintas T: 298 K → 1,19×10⁻²⁶; 400 K → 5,42×10⁻¹⁸; 600 K → 4,02×10⁻¹⁰; 800 K → 1,97×10⁻⁵; 1.000 K → 3,2×10⁻³.

En la figura adjunta se muestran dos gráficas (A y B) correspondientes a dos curvas de valoración de dos ácidos diferentes con hidróxido de sodio (NaOH). Una curva corresponde a la valoración de ácido clorhídrico y la otra curva a la valoración de ácido acético (CH₃COOH). Considere que en ambos casos se ha valorado el mismo volumen de ácido de la misma concentración.
a) Escriba las dos reacciones de valoración. Justifique qué curva de valoración corresponde a cada ácido según el pH en el punto de equivalencia. [1,25 puntos]
b) Si para valorar 25,0 mL de una solución de ácido acético se gastan 18,5 mL de hidróxido de sodio 0,050 m, ¿cuál es la concentración del ácido acético? Razone si es una buena elección utilizar anaranjado de metilo como indicador en esta valoración. [1,25 puntos]
Datos: Tabla de indicadores: Anaranjado de metilo (3,1-4,4), Verde de bromocresol (3,8-5,4), Azul de bromotimol (6,0-7,6), Fenolftaleína (8,0-9,5), Nitramina (11,0-13,0).

El dióxido de nitrógeno es un gas contaminante. El dióxido de nitrógeno se puede obtener también por oxidación del monóxido de dinitrógeno según la reacción:
N₂O(g) + 3/2 O₂(g) ⇄ 2 NO₂(g) a 298 K
a) Calcule la entalpía, la variación de entropía y la variación de energía de Gibbs de la reacción. Indique si se trata de un proceso espontáneo en estas condiciones, y en qué intervalo de temperaturas lo será. Suponga que la entalpía y la entropía no varían con la temperatura. [1,25 puntos]
b) Realice una representación gráfica aproximada que muestre la energía en función de la coordenada de reacción. Suponga que la reacción es lenta y tiene una sola etapa, y señale la energía de activación, el estado de transición y la variación de entalpía. Si se añade un catalizador, ¿se modificará la energía de activación? ¿Y la entalpía? Justifique. [1,25 puntos]
Datos: ΔHf°: N₂O(g) = 81,6 kJ mol⁻¹; NO₂(g) = 33,2 kJ mol⁻¹. S°: N₂O(g) = 220,1 J mol⁻¹ K⁻¹; NO₂(g) = 240,1 J mol⁻¹ K⁻¹; O₂(g) = 205,2 J mol⁻¹ K⁻¹.

La descarbonización del planeta es uno de los grandes retos mundiales. El llamado hidrógeno verde se obtiene por electrólisis del agua usando electricidad de fuentes renovables.
a) Indique las semirreacciones que tienen lugar en el cátodo y el ánodo en un proceso de electrólisis del agua. Indique la reacción global. Razone, cualitativamente, en cuál de los dos electrodos se liberará más gas a 1 atm de presión y a 20 °C. [1,25 puntos]
b) Se prepara una celda electrolítica con una solución que contiene ácido sulfúrico (H₂SO₄) y se hace pasar durante 2 h una corriente eléctrica de 1,0 A. Calcule el volumen de hidrógeno producido, medido a 1 atm de presión y a 20 °C. Considere la solución suficientemente ácida y que el hidrógeno se comporta idealmente. [1,25 puntos]
Datos: Constante de Faraday: F = 9,65 × 10⁴ C mol⁻¹. Constante universal de los gases ideales: R = 0,082 atm L K⁻¹ mol⁻¹.

El yoduro de plomo(II) (PbI₂) es una sal poco soluble de un color amarillo muy intenso. Antiguamente, el yoduro de plomo(II) era utilizado por los artistas como pigmento.
a) Escriba el equilibrio de solubilidad del yoduro de plomo(II) y calcule su solubilidad molar a 25 °C. Explique razonadamente si la solubilidad del yoduro de plomo(II) en agua es más grande o más pequeña que su solubilidad en una solución de yoduro de sodio (NaI). [1,25 puntos]
b) Calcule la concentración de ion plomo(II) necesaria para que precipite yoduro de plomo(II) a partir de una solución de yoduro de potasio (KI) de concentración 2,0 × 10⁻⁴ m. Si se tienen dos soluciones de la misma concentración, una de yoduro de potasio y otra de cloruro de potasio (KCl), ¿cuál de las dos necesitará una concentración más alta de Pb²⁺ para empezar a precipitar? Justifique la respuesta. [1,25 puntos]
Datos: Kps(PbI₂) = 7,9 × 10⁻⁹; Kps(PbCl₂) = 1,7 × 10⁻⁵.