Examen resuelto de Química — Ordinaria 2026

Una de las posibles soluciones para luchar contra el calentamiento global, causado en gran medida por la emisión de CO₂ procedente de la quema de combustibles fósiles, es sustituir dichos combustibles por hidrógeno, dado que su combustión solo produce agua. Sin embargo, el hidrógeno apenas existe libre en la naturaleza y debe obtenerse mediante la electrólisis del agua, empleando idealmente energía de fuentes renovables con el fin de evitar la emisión de CO₂.

Reacción global de la electrólisis del agua.
$\mathrm{H_2O_{(l)}\rightarrow H_{2(g)}+\tfrac12 O_{2(g)}}$

1.1. Sabiendo que para el proceso de electrólisis del agua el valor de la entalpía es $\Delta H_R^0=285\cdot10^3\ \mathrm{J/mol}$ y el de la entropía $\Delta S_R^0=163\ \mathrm{J/mol\cdot K}$, analice razonadamente si a temperatura ambiente (25 °C) el proceso será espontáneo y, en caso de no serlo, determine la temperatura mínima a partir de la cual la reacción se vuelve espontánea, indicando claramente el razonamiento seguido. (0,5 puntos)

1.2. Sabiendo que el potencial estándar E° de la electrólisis del agua $\mathrm{H_2O_{(l)}\rightarrow H_{2(g)}+\tfrac12 O_{2(g)}}$ es -1,23V, diseñe una pila (celda galvánica) que pudiera proporcionar la energía necesaria para llevar a cabo este proceso, escogiendo para este fin los materiales y reactivos que considere necesarios de entre los que se indican a continuación. Puede bien describir el diseño de la pila o bien hacer un dibujo de la misma indicando claramente los componentes. Escriba las semirreacciones implicadas, el sentido del flujo de los electrones y la justificación termodinámica del funcionamiento de la pila. (2,0 puntos)

Material: Dos vasos de precipitados, dos matraces aforados, una lámpara, un voltímetro, un tubo de vidrio en forma de U, pinzas de cocodrilo, cable conductor, algodón, un embudo cónico y una bureta.
Reactivos: Placas de cobre y de manganeso, disolución de NaCl, disolución de sulfato de cobre(II), disolución de sulfato de manganeso(II), hexano y acetona.
Datos: E°(Cu²⁺/Cu)= + 0,34 V y E°(Mn²⁺/Mn)= − 1,18 V

En un vaso de precipitados se mezclan 10 mL de una disolución acuosa de BaCl₂ 0,1 M con 40 mL de una disolución acuosa de Na₂SO₄ 0,05 M, a 25 °C. Sabiendo que la $K_s(\mathrm{BaSO_4})=1{,}1\cdot10^{-10}$ y suponiendo que los volúmenes son aditivos:

2.1. Determine si podrá formarse precipitado de BaSO₄ en el fondo del vaso de precipitados. (1 punto)

2.2. Calcule cuál será la solubilidad, expresada en g/L, del BaSO₄ a 25 °C. (1 punto)

Responda uno de estos dos apartados 2.3 o 2.4:

Si tenemos un equilibrio entre una sal sólida y sus correspondientes iones en disolución, y añadimos un soluto soluble que contiene un ion común:

2.3. Discuta razonadamente cómo influye el efecto del ion común en la solubilidad de la sal. (0,5 puntos)

2.4. Discuta razonadamente cómo influye el efecto del ion común en el producto de solubilidad de la sal. (0,5 puntos)

Responda uno de estos dos apartados 3.1. o 3.2:

3.1. En un reactor de 30 L se introducen 160 g de CO₂ y cierta cantidad que se desconoce de H₂S. Cuando se alcanza la temperatura de 500°C, se establece el siguiente equilibrio, siendo en ese instante la presión total del sistema de 12 atm y formándose 120 g de COS:
$\mathrm{CO_{2(g)}+H_2S_{(g)}\rightleftharpoons COS_{(g)}+H_2O_{(g)}}$

3.1.1. Calcule los gramos de H₂S que se introdujeron al inicio. (1 punto)

3.1.2. Determine el valor de Kc y de Kp. (1 punto)

3.1.3. Razone la veracidad de la siguiente afirmación: “La adición de un catalizador en el equilibrio anterior favorecerá el incremento de la cantidad de COS gaseoso formado” (0,5 puntos)

3.2. Responda los tres subapartados siguientes:

3.2.1. La velocidad de la reacción en fase gas A + B → C es 0,052 M·s⁻¹ cuando la concentración inicial de [A]ini = 0,48 M. Sabiendo que la reacción es de orden 1 respecto al reactivo A y de orden cero respecto al reactivo B, calcule el valor de la constante de velocidad e indique cómo se modificaría la velocidad de reacción si duplicamos el volumen del recipiente. (1 punto)

3.2.2. Dadas las siguientes parejas de compuestos, escriba las fórmulas semidesarrolladas para cada compuesto e indique el tipo de isomería que presentan entre sí las especies de cada pareja: a) butanal y 2-metilpropanal b) 1-etoxipropano y pentan-1-ol (1 punto)

3.2.3. Complete la reacción propuesta formulando y nombrando el producto obtenido A, e indique de qué tipo es la reacción:
$\mathrm{CH_3-C(CH_3)=CH_2+Cl_2\longrightarrow A}$ (0,5 puntos)

Responda uno de estos dos apartados 4.1. o 4.2:

4.1. Una disolución de un ácido débil HA de concentración 0,02 M tiene una constante de ionización $K_a=3\cdot10^{-6}$:

4.1.1. Calcule las concentraciones en el equilibrio de todas las especies. (1 punto)

4.1.2. Determine el pH de dicha disolución y la constante Kb de su base conjugada. (1 punto)

4.1.3. Si tenemos un ácido HB con una $K_a=10^{-10}$, y lo comparamos con el ácido anterior HA, discuta razonadamente si podríamos afirmar que A⁻ es una base conjugada más fuerte que B⁻. (0,5 puntos)

4.2. Responda los tres subapartados siguientes:

4.2.1. Discuta razonadamente si la especie CO₂ es polar. (1 punto)

4.2.2. Dadas las especies CO₂ y carbono diamante asígneles razonadamente los siguientes valores de los puntos de fusión; -56,6 °C y 4027 °C. (1 punto)

4.2.3. Dados los elementos con números atómicos 11 y 16, razone cuál tiene mayor radio atómico. (0,5 puntos)

Datos: R= 8,31 J·K⁻¹·mol⁻¹ o 0,082 atm·L·K⁻¹·mol⁻¹; 1 atm= 101,3 kPa; Constante de Faraday: 96 485 C·mol⁻¹; K_w= 1,0·10⁻¹⁴