Examen resuelto de QuímicaOrdinaria 2024

Murcia10 problemas100% Resuelto
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Estructura atómica
Configuraciones electrónicas y propiedades de K y Kr
0,75 puntos0,50 puntos0,75 puntos
Dados los elementos KK\text{K} (Z=19Z=19) y KrKr\text{Kr} (Z=36Z=36):
a) Escriba sus nombres y sus configuraciones electrónicas e indique para cada uno de ellos el grupo y período de la Tabla Periódica al que pertenecen, y cómo se suele denominar dicho grupo.
b) Indique en qué estado sólido, líquido o gas se presentará cada uno de estos elementos en condiciones normales (25°C25\,°C\text{C}, 1 atm) y si conducirá, o no, la electricidad.
c) Explique brevemente cuál de ellos tendrá mayor afinidad electrónica (AE), cuál mayor energía de ionización (EI) y cuál mayor radio.
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Geometría molecular
Geometría y propiedades de metanol, etilenglicol y glicerol
0,80 puntos0,60 puntos0,30 puntos0,30 puntos
Considere las siguientes sustancias orgánicas: metanol (CH3OHCH3OH\text{CH}_3\text{OH}), etilenglicol (C2H6O2C2H6O2\text{C}_2\text{H}_6\text{O}_2) y glicerol (C3H8O3C3H8O3\text{C}_3\text{H}_8\text{O}_3), que son alcoholes líquidos a temperatura ambiente.
a) Represente sus estructuras de Lewis y en base a ellas indique cómo será la geometría en torno a los átomos de C y O de estas moléculas.
b) Indique qué tipo de enlace intermolecular será predominante entre las moléculas en estas sustancias, y ordénelas por orden creciente de punto de ebullición.
c) Explique brevemente si en condiciones normales serán conductoras de la electricidad.
d) Explique brevemente si estas tres sustancias serán miscibles entre sí y con el agua.
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Termodinámica química
Descomposición térmica de la piedra caliza (CaCO$_3$)
0,30 puntos0,25 puntos0,25 puntos0,50 puntos0,70 puntos
La piedra caliza está compuesta mayoritariamente por CaCO3CaCO3\text{CaCO}_3, que descompone al calentar según la siguiente reacción:CaCO3(s)ΔCaO(s)+CO2(g)ΔH°=177kJ⋅mol1CaCO3(s)ΔCaO(s)+CO2(g)ΔH°=177kJ⋅mol1\text{CaCO}_3(s) \xrightarrow{\Delta} \text{CaO}(s) + \text{CO}_2(g) \qquad \Delta H° = 177\,\text{kJ·mol}^{-1}Datos: ΔH°f(kJ⋅mol1)\Delta H°_f(kJ⋅mol1)\text{kJ·mol}^{-1}): CaO(s)=635,62CaO(s)=635,62\text{CaO}(s) = -635{,}62; CO2(g)=393,5CO2(g)=393,5\text{CO}_2(g) = -393{,}5.
Masas atómicas (g·mol1^{-1}): Ca=40=40; C=12=12; O=16=16. R=0,082atm⋅L⋅K1⋅mol1=8,31J⋅K1⋅mol1R = 0,082atm⋅L⋅K1⋅mol1=8,31J⋅K1⋅mol1\text{,}082\,\text{atm·L·K}^{-1}\text{·mol}^{-1} = 8\text{,}31\,\text{J·K}^{-1}\text{·mol}^{-1}.
a) Indique qué sustancias de la reacción anterior son óxidos, y nómbrelos.
b) Explique brevemente si se trata, o no, de una reacción redox.
c) Observando la ecuación química, explique si la entropía aumenta o disminuye.
d) Calcule la ΔH°f\Delta H°_f del CaCO3(s)CaCO3(s)\text{CaCO}_3(s).
e) Si una muestra de 10 kg de piedra caliza contiene un 80 % de CaCO3CaCO3\text{CaCO}_3, calcule el volumen de CO2CO2\text{CO}_2 que se formará en su descomposición en condiciones normales (25°C25\,°C\text{C} y 1 atm).
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Equilibrio químico
Equilibrio de síntesis del amoníaco
0,20 puntos0,80 puntos0,25 puntos0,25 puntos0,50 puntos
En un recipiente de 3 L se introducen 0,90 moles de N2N2\text{N}_2 y 1,5 moles de H2H2\text{H}_2, alcanzándose el siguiente equilibrio:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0\text{N}_2(g) + 3\,\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\,\text{NH}_3(g) \qquad \Delta H &lt; 0Una vez alcanzado el equilibrio, a una determinada temperatura, la concentración de H2H2\text{H}_2 es 0,2M0,2M\text{,}2\,\text{M}.
a) Nombre el producto de esta reacción.
b) ¿Cuál será la concentración de NH3NH3\text{NH}_3 en el equilibrio, a esa temperatura? NOTA: no es necesario conocer el valor de la constante de equilibrio.
c) Si se aumenta la temperatura a 50°C50\,°C\text{C}, explique si:
c1) cambiará el valor de la constante de equilibrio.
c2) la concentración de NH3NH3\text{NH}_3 aumentará, disminuirá o permanecerá constante.
d) Si a una temperatura de 400°C400\,°C\text{C}, KC=2,07K_C = 2,07\text{,}07, calcule el valor de KPK_P a esa temperatura.
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Ácido fuerte: disociación y pH
Disolución de ácido perclórico HClO$_4$
0,40 puntos0,25 puntos0,25 puntos0,50 puntos0,35 puntos0,25 puntos
Un bidón contiene 10 L de una disolución de HClO4HClO4\text{HClO}_4 (un ácido fuerte) de concentración 0,2M0,2M\text{,}2\,\text{M}.
a) Escriba la reacción de disociación de este ácido y nombre el ácido y su base conjugada.
b) Calcule el pH de la disolución.
c) Indique la cantidad, en moles, de protones presentes en 1 L de dicha disolución.
d) Calcule el grado de disociación del ácido, expresándolo con una única cifra significativa.
e) Si se toma 1 L de dicha disolución y se diluye hasta 10 L en otro bidón, ¿cuál será la concentración en molaridad de la nueva disolución así preparada?
f) ¿Cuál sería el pH de una disolución de HClO4HClO4\text{HClO}_4 2 M?
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Ácido débil: equilibrio y Ka
Disolución de ácido hipocloroso HClO
0,40 puntos0,25 puntos0,40 puntos0,60 puntos0,20 puntos
Un bidón contiene 10 L de una disolución 0,2M0,2M\text{,}2\,\text{M} de HClO. Sabiendo que el pH de esta disolución es igual a 4,14,1\text{,}1:
a) Escriba la reacción de disociación de este ácido y explique numéricamente, basándose en el dato de la concentración y el pH medido, si se trata de un ácido fuerte o débil.
b) Nombre el ácido y su base conjugada.
c) Calcule el grado de disociación del ácido, expresándolo con una única cifra significativa.
d) Calcule la KaK_a del ácido.
e) Si se vacía la mitad del bidón, ¿cómo será la concentración de la disolución en su interior?
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Reacciones redox
Reacción redox entre NaI y H$_2$SO$_4$
0,50 puntos0,50 puntos1,00 puntos
Dada la siguiente reacción de oxidación-reducción:NaI+H2SO4H2S+I2+Na2SO4+H2ONaI+H2SO4H2S+I2+Na2SO4+H2O\text{NaI} + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{H}_2\text{S} + \text{I}_2 + \text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{H}_2\text{O}a) Nombre los compuestos NaI, H2SO4H2SO4\text{H}_2\text{SO}_4, H2SH2S\text{H}_2\text{S} y Na2SO4Na2SO4\text{Na}_2\text{SO}_4.
b) Indique cuál es el agente oxidante y el reductor, y cómo varían sus números de oxidación.
c) Ajuste la reacción mediante el método del ion-electrón.
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Electrólisis
Electrólisis de una disolución de HCl
0,30 puntos0,40 puntos0,30 puntos0,75 puntos0,25 puntos
Una corriente de 2 A circula durante 1 hora por una celda electrolítica que contiene una disolución 1 M de HCl en H2_2O. Conteste a las siguientes cuestiones, teniendo en cuenta las siguientes semirreacciones:Cl2+2e2ClE°red=1,36VCl2+2e2ClE°red=1,36V\text{Cl}_2 + 2e^- \longrightarrow 2\,\text{Cl}^- \quad E°_{red} = 1\text{,}36\,\text{V}
12O2+2H++2eH2O(H++OH)E°red=1,23V\tfrac{1}{2}O2+2H++2eH2O(H++OH)E°red=1,23V\text{O}_2 + 2\text{H}^+ + 2e^- \longrightarrow \text{H}_2\text{O} \quad (\rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{OH}^-) \quad E°_{red} = 1\text{,}23\,\text{V}
2H++2eH2E°red=0V2H++2eH2E°red=0V\text{H}^+ + 2e^- \longrightarrow \text{H}_2 \quad E°_{red} = 0\,\text{V}a) ¿Qué iones habrá en la disolución? (considerando también la autoionización del agua).
b) Escriba y ajuste la semirreacción del cátodo, indicando qué gas se desprende.
c) ¿Qué gas se desprenderá en el ánodo? Razone su respuesta.
d) ¿Qué volumen de H2_2 se desprenderá durante la electrólisis, a 298K298\,K\text{K} y 1 atm? F=96500C⋅mol1F = 96500\,C⋅mol1\text{C·mol}^{-1}.
e) Si la [HCl] fuese 2 M, razone si se desprendería el doble de H2_2 durante el mismo tiempo.
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Isomería
Isomería en compuestos de fórmula C$_3$H$_7$OCl
0,25 puntos0,45 puntos0,80 puntos0,50 puntos
Observe las siguientes parejas de compuestos orgánicos, todos ellos de fórmula molecular C3H7OClC3H7OCl\text{C}_3\text{H}_7\text{OCl}:
- Pareja I: A=CH3CHClCH2OHA=CH3CHClCH2OH\text{A} = \text{CH}_3-\text{CHCl}-\text{CH}_2\text{OH} (2-cloropropan-1-ol) y B=CH2OHCHClCH3B=CH2OHCHClCH3\text{B} = \text{CH}_2\text{OH}-\text{CHCl}-\text{CH}_3 (2-cloropropan-1-ol, imagen especular).
- Pareja II: A=CH3CHClCH2OHA=CH3CHClCH2OH\text{A} = \text{CH}_3-\text{CHCl}-\text{CH}_2\text{OH} (2-cloropropan-1-ol) y C=CH3CHOHCH2ClC=CH3CHOHCH2Cl\text{C} = \text{CH}_3-\text{CHOH}-\text{CH}_2\text{Cl} (1-cloropropan-2-ol).
a) Explique si los tres compuestos, A, B y C, son isómeros entre sí.
b) Explique brevemente si A, B y C tienen algún carbono asimétrico.
c) Explique el tipo y subtipo de isomería que presenta cada pareja.
d) Indique de qué tipo es la siguiente reacción a partir de A y nombre el producto orgánico formado:CH3CHClCH2OH+KOHCH3CHOHCH2OH+KClCH3CHClCH2OH+KOHCH3CHOHCH2OH+KCl\text{CH}_3-\text{CHCl}-\text{CH}_2\text{OH} + \text{KOH} \longrightarrow \text{CH}_3-\text{CHOH}-\text{CH}_2\text{OH} + \text{KCl}
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Isomería y reacciones orgánicas
Isomería y nitración del benceno
1,00 puntos0,60 puntos0,40 puntos
a) Escriba las fórmulas semidesarrolladas de los siguientes pares de compuestos orgánicos e indique el tipo y subtipo de isomería que presentan entre sí:
- a1) metil vinil éter y prop-2-en-1-ol
- a2) isopropilbenceno y propilbenceno
b) Nombre los siguientes compuestos y distínganlos según su isomería, e indique de qué tipo y subtipo de isomería se trata:
- A: 1,2-dimetilciclohexano (cis)
- B: 1,2-dimetilciclohexano (trans)
c) Complete la siguiente reacción de nitración (sustitución electrófila aromática) del benceno con el compuesto orgánico que se forma:C6H6+HNO3H2SO4(cat.)?+H2OC6H6+HNO3H2SO4(cat.)?+H2O\text{C}_6\text{H}_6 + \text{HNO}_3 \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4\,(\text{cat.})} ? + \text{H}_2\text{O}
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