Examen resuelto de Química — Extraordinaria 2024

Dados cuatro elementos: A, B, C y D, cuyos electrones de mayor energía poseen una configuración en su estado fundamental de: $$3s^1$$, $$3p^1$$, $$3p^4$$ y $$3p^5$$, respectivamente:

a) Identifique cada elemento con su configuración electrónica, nombre, símbolo, grupo y periodo.

b) Justifique cuál presenta mayor energía de ionización.

c) Escriba el símbolo de sus iones más estables y ordene esos iones en orden decreciente de su tamaño, justificando la respuesta.

d) Indique qué tipo de enlace se establece entre A y C y entre D con D. Escriba las fórmulas de las especies formadas.

Se lleva a cabo la siguiente secuencia de reacciones: 2-bromopropano + KOH/EtO$H \to A$ (alqueno); A + $H_{2}$O/$H^{+} \to$ B; B + oxidante ($$\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$$)/$H^{+} \to$ C.

a) Formule y nombre los compuestos orgánicos mayoritarios obtenidos: A, B y C. Indique el tipo de reacción y, en su caso, cuándo se cumple la regla de Markovnikov.

b) ¿Son isómeros los compuestos B y C? ¿El compuesto A podría ser un posible isómero geométrico? Justifique.

c) Para la reacción en medio ácido: B + ácido etanoico $\to$ ... Formule y nombre los compuestos e indique el tipo de reacción.

a) Calcule el grado de disociación y el pH de una disolución 0,10 M de ácido hipobromoso, a 25 °C, si su constante de disociación vale $$K_a = 2{,}3 \times 10^{-9}$$.

b) Calcule la molaridad que debería tener una disolución de ácido sulfúrico para que su pH fuera igual al de la disolución anterior. Considere disociación completa del $$\text{H}_2\text{SO}_4$$.

c) Dados los ácidos: ácido hipobromoso ($$K_a = 2{,}3 \times 10^{-9}$$) y ácido fluorhídrico ($$K_a = 7 \times 10^{-4}$$), escriba la fórmula y el nombre de sus respectivas bases conjugadas, ordenándolas según su fuerza creciente como bases.

La síntesis industrial del metanol viene dada por: $$\text{CO (g)} + 2\,\text{H}_2\text{(g)} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{OH (g)}$$. La reacción tiene lugar en un recipiente de 5,0 L y a 510 °C se alcanza el equilibrio, obteniéndose 0,78 mol de metanol. Calcule:

a) Las concentraciones de cada especie en el equilibrio, si se ha partido de 1,0 mol de CO y 2,0 mol de $H_{2}$.

b) Las constantes de equilibrio, $$K_c$$ y $$K_p$$.

c) La entalpía de reacción estándar.

Datos: $$R = 0{,}082\;\text{atm·L·mol}^{-1}\text{·K}^{-1}$$; $$\Delta H_f^\circ$$ (kJ/mol): CO(g) = −110,5; $\text{CH}_{3}$OH(g) = −238,7.

Se electroliza 1,0 L de disolución acuosa de nitrato de plata 0,10 M haciendo pasar una corriente de 0,50 A, obteniéndose 4,03 g de plata depositada en el cátodo.

a) Escriba las reacciones en el cátodo, en el ánodo y la reacción molecular.

b) Calcule el tiempo de electrólisis (en horas) y la concentración molar de iones plata que quedan en disolución.

c) Determine el volumen de oxígeno (en mL) obtenido en el ánodo a 1,0 atm y 0 °C.

Datos: $$R = 0{,}082\;\text{atm·L·mol}^{-1}\text{·K}^{-1}$$; $$F = 96485\;\text{C·mol}^{-1}$$; Masa atómica Ag = 108,0 u.

Para cada una de las moléculas $$\text{PF}_3$$ y $$\text{BCl}_3$$:

a) Indique su geometría molecular según la teoría RPECV.

b) Indique la hibridación del átomo central.

c) Justifique su polaridad y escriba el tipo de fuerzas intermoleculares que presenta.

d) Razone cuál de ellas es más soluble en agua.

a) Formule y nombre los posibles isómeros de fórmula $$\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$$.

b) De los compuestos 1,2-dicloroeteno y 1,1-dicloroeteno, indique cuál presenta isomería geométrica e identifique cada isómero con su nombre.

c) El etanol, el 1,2-dibromoetano, el cloroetano y el etano pueden obtenerse a partir del mismo compuesto. Indique cuál es y escriba las reacciones.

A 45 °C se produce la reacción: $$2\,\text{N}_2\text{O}_5\text{(g)} \rightarrow 4\,\text{NO}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)}$$, con una velocidad de descomposición del $$\text{N}_2\text{O}_5$$ de $$2{,}5 \times 10^{-6}\;\text{mol·L}^{-1}\text{·s}^{-1}$$.

a) Determine la velocidad de formación de $\text{NO}_{2}$ y $O_{2}$.

b) Sabiendo que la constante de velocidad a 45 °C es $$k = 6{,}08 \times 10^{-4}\;\text{s}^{-1}$$, escriba la ecuación de velocidad y calcule la velocidad cuando $$[\text{N}_2\text{O}_5] = 0{,}10\;\text{M}$$.

c) Utilizando la ecuación de Arrhenius, justifique si un catalizador puede aumentar la velocidad de reacción.

Se mezclan 10 mL de cloruro de bario 0,10 M con 40 mL de sulfato de sodio 0,10 M.

a) Escriba la ecuación de reacción, el equilibrio de solubilidad y calcule si precipitará sulfato de bario.

b) Calcule la concentración en g/mL de $$\text{SO}_4^{2-}$$ una vez alcanzado el equilibrio de precipitación.

c) Razone cómo varía la solubilidad de una disolución saturada de B$aSO_{4}$ si se le añaden unas gotas de $H_{2} \text{SO}_{4}$.

Datos: $$K_s(\text{BaSO}_4) = 1{,}5 \times 10^{-9}$$; Masas atómicas: O = 16,0; S = 32,0.

La reacción de oxidación del sulfato de hierro(II) con el dicromato de potasio, en medio ácido sulfúrico, produce sulfato de hierro(III), sulfato de cromo(III), sulfato de potasio y agua.

a) Utilizando el método del ion-electrón, escriba las semirreacciones de oxidación y reducción, y las reacciones iónica y molecular ajustadas.

b) Calcule los mL de disolución 0,050 M de $$\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$$ necesarios para oxidar 50 mL de disolución 0,30 M de $$\text{FeSO}_4$$.