Contestar a 4 de los 6 bloques propuestos, en el orden que se desee, indicando para cada bloque el apartado que se contesta. La puntuación máxima de cada bloque es 2,5 puntos.
BLOQUE 1
Dados los elementos A (Z=6), B (Z=11) y C (Z=17):
A) Escribir sus configuraciones electrónicas en estado fundamental (0,75 puntos).
B) Indicar cuál sería su situación en la tabla periódica (grupo y periodo) así como el orden decreciente de electronegatividad (1,25 puntos).
C) Indicar la fórmula estequiométrica más simple de los compuestos que C formaría con A y B indicando el tipo de enlace de las uniones respectivas (0,5 puntos).
BLOQUE 2
A)Se determinó experimentalmente que la reacción 2 A + B → P sigue la ecuación de velocidad:
v= k[B]2.
Contestar razonadamente si las siguientes proposiciones son verdaderas o falsas: i) La velocidad de desaparición de B es la mitad de la velocidad de formación de P.
ii) Justificar mediante la teoría de colisiones por qué la concentración de P disminuye a medida que disminuyen las concentraciones de A y B.
iii) El orden total de reacción es tres. (0,75 puntos)
B) La ecuación de velocidad para el proceso de reducción de HCrO4 con HSO3 en medio ácido es:
2
4 3
v k HCrO HSO H.
Se pide:
i) Indicar los órdenes parciales y totales de reacción así como las unidades de la constante de velocidad (k).
ii) Indicar razonadamente si un incremento del pH del medio de la reacción contribuye a acelerar o decelerar la misma.
(1, 75 puntos)
BLOQUE 3
En un recipiente de 3 L, en el que previamente se ha hecho el vacío, se introducen 0,04 moles de SO3 (g) y se
calienta a 900 ºK en presencia de un catalizador de Pt. Una vez alcanzado el equilibrio, se encuentra
que hay presentes 0,028 moles de SO3 (g) como consecuencia de la reacción que tiene lugar:
3 2 2
2SO (g)2SO (g)O (g)
A) Calcular KC y KP a esa temperatura (2 puntos).
B) Razonar si la cantidad del catalizador puede afectar a las constantes de equilibrio y cuál sería su papel principal (0,5 puntos).
Datos: R = 0,082 atm.L.mol–1.K–1
BLOQUE 4
ii) 1,4- pentadieno.
iii) Metiletileter o metoxietano. iv) Etilamina o etanoamina.
B) Para cada una de las reacciones que se escriben a continuación, formular el nombre de los reactivos y productos que se forman, indicando el tipo de reacción que tiene lugar (1punto):
i) ácido etanoico + etanol ⎯⎯→.
ii) etanol + dicromato potásico (exceso)→.
C) ¿Cual de los productos formados en las reacciones anteriores es capaz de formar enlaces por puentes de hidrógeno? (0,5 puntos)
BLOQUE 5
El metanol se obtiene industrialmente a partir de monóxido de carbono e hidrógeno de acuerdo con la reacción:
2 3
CO(g)2H (g)CH OH(g)
Teniendo en cuenta las siguientes ecuaciones termoquímicas:
(1) 1
2 2 2
CO(g) O (g)CO (g) Hº 283,0kJ
(2) 3
2
3 2 2 2
CH OH(g) O (g)CO (g)2H O(g) Hº 764, 4kJ
(3) 1
2
2 2 2
H (g) O (g)H O(g) Hº 285,8kJ Calcular:
A) El cambio de entalpía para la reacción de síntesis industrial de metanol indicando si la reacción es exotérmica o endotérmica. (2 puntos).
B) Calcular la energía calorífica implicada en la síntesis de un Kg de metanol, indicando si es calor absorbido o desprendido en la reacción. (0,5 puntos).
Masas atómicas (u): C =12,0; H =1,0; O = 16,0.
BLOQUE 6
En el laboratorio se han realizado los siguientes experimentos:
Experimento Reactivos Resultados
Tubo 1 Alambre de cobre + disolución de sulfato de Hierro
(II) No se observa reacción
Tubo 2 Hilo de hierro + disolución de sulfato de cobre(II)
El hierro se recubre de un depósito metálico diferente de color rojizo.
A) Justificar, utilizando los potenciales estándar de reducción, por qué no se observa reacción en el tubo 1 (0,5 puntos).
C) Dibujar un esquema de la pila que podría construirse utilizando la reacción del tubo 2 señalando el ánodo, el cátodo y el sentido del movimiento de los iones del puente salino (KCl) (1 punto). Datos: Eº(Cu2+/Cu) = 0,34 V; Eº(Fe2+/Fe) = –0,44V.
SOLUCIONES
BLOQUE 3
Apartado A)
Establecemos la tabla que permite relacionar las concentraciones iniciales y las concentraciones en el equilibrio de todas las especies:
2SO3 (g) 2SO2 (g) + O2(g)
Conc. Iniciales (mol/L) 0, 04 0, 01333
3 0 0
Conc. en el equilibrio
(mol/L) 0,01333 – 2x 2x x
(llamamos 2x a la concentración de SO3 (g) que se consume hasta que se alcanza el estado de equilibrio).
El enunciado nos dice que en el equilibrio hay presentes 0,028 moles de SO3 (g). Con este dato podemos
calcular el valor de la concentración de dicha sustancia en el equilibrio:
3
eq3 eq
n SO (g) 0, 028
M SO (g) 0, 009333 mol/L V(L) 3
Ahora podemos igualar este valor, a 0,01333 – 2x, que es, según la tabla de concentraciones, la concentración de SO3 (g) en el equilibrio. Con ello conseguiremos averiguar el valor de x:
0,01333 2x 0,009333 0,01333 0,009333 2x
0,01333 0,009333
x 0,0019985 2
2 2 32 eq 2 eq
c 2 2 2
3 eq
3 8
3
3 5
SO g O g 2x x 4x
K
0,01333 2x 0,01333 2 0,0019985 SO g
4 0,0019985 3,1928 10
0,3668 10 0,00933 8,70489 10
Calculamos ahora Kp a partir de su relación con Kc:
cg3 3
Kp Kc RT
Kp 0,3668 10 (0,022900) 330 10 0,33atm
Apartado B)
La cantidad de catalizador no altera los valores de las constantes de equilibrio, ya que el único parámetro que altera estos valores es la temperatura.
El papel principal del catalizador es el de aumentar la velocidad de la reacción. Con ello se alcanzará antes el estado de equilibrio.
BLOQUE 4
Apartado A)
i) CH3CH2COOCH3
ii) CH2=CH-CH2-CH=CH2
iii) CH3-O-CH2CH3
iv) CH3CH2NH2
Apartado B)
i)
3 3 2 3 2 3 2
Agua E tan ol E tan oato (ó acetato)
Ácido acético
de etilo
CH COOH CH CH OH CH COOCH CH H O Reacción de esterificación
ii)
3 2 2 2 7 3 3
E tan ol Dicromato E tan al Ácido etanoico
potásico (ó acético)
CH CH OH K Cr O exceso CH CHOCH COOH Reacción de oxidación
Apartado C)
Uno de los productoss formados en las reacciones anteriores capaz de formar enlaces por puente de
hidrógeno es el
3 Ácido etanoico (ó acético)
CH COOH
, puesto que al igual que el agua posee enlaces O-H.
BLOQUE 5
Reacción de síntesis del metanol: CO(g)2H (g)2 CH OH(g)3 (La denominaremos Reacción R)
Proponemos una combinación lineal de las reacciones (1), (2), y (3) que proporcione la reacción R:
R = (1) – (2) + 2·(3)
Comprobamos esta propuesta:
1 2 2
(1) CO(g) O (g)CO (g)2
2
(2) CO (g)
2H O(g)2 3
2
3 2
CH OH(g) O (g)
2 2
2 (3) 2H (g) O (g)2H O(g)2
2 3
CO(g)2H (g)CH OH(g)
Es la reacción R, por tanto la combinación propuesta es correcta.
Así pues, como R = (1) – (2) + 2·(3), según la ley de Hess, podemos afirmar que:
R 1 2 3
R
H H H 2 H
H 283,0 ( 764,4) 2 ( 285,8) 90,2kJ
La variación de entalpía de la reacción de síntesis industrial del metanol es de –90,2 kJ/mol. Es, por tanto, una reacción exotérmica.
Apartado B)
Calculamos los moles que hay en 1 kg de metanol:
3
1 mol CH OH x 32 gramos 1000 gramos
1000 1
x 31, 25 moles 32
Calculamos ahora el calor desprendido por estos moles de metanol, ya que, en el apartado A) hemos calculado el calor que desprende un mol.
1 mol 31, 25 moles 90, 2 kJ x x 2818,75 kJ
BLOQUE 6
Apartado A)
En el tubo 1, la reacción que se pretendía observar era:
Cu+FeSO4→
El FeSO4 contiene Fe2+, con lo cual cabría esperar que se produjese la reacción entre el Cu y el Fe2+:
Cu+Fe2+→
Pero no se observa reacción alguna, lo que indica que la reacción entre el Cu y el Fe2+ no es espontánea.
Vemos por qué analizando el valor de los potenciales estándar de reducción de los pares Cu2+/Cu y Fe2+/Fe.
Al ser Eº(Cu2+/Cu) = 0,34 V > Eº(Fe2+/Fe) = –0.44V, espontáneamente el par Cu2+/Cu participará en el proceso de reducción, y el par Fe2+/Fe participará en el proceso de oxidación:
REDUCCIÓN: Cu22eCu
OXIDACIÓN: FeFe22e
REACCIÓN ESPONTÁNEA GLOBAL: Cu2FeCu Fe 2
2 2
Eº (reacción global) Eº (cátodo) Eº (ánodo)
Eº (par semirreacción reducción) - Eº(par semirreacción oxidación)
Eº (Cu / Cu) Eº (Fe / Fe) 0,34 ( 0, 44) 0, 78V 0
Por tanto, la reacción inversa, Cu Fe 2Cu2Fe, no es un proceso espontáneo. Esta es la razón por la cual en el tubo 1 no se observa reacción.
Apartado B)
La reacción que se observa en el tubo 2 es:
4
FeCuSO
Concretamente reaccionan entre sí el Fe y el Cu2+ presente en el CuSO4.
Tal y como hemos visto en el apartado A), las semirreacciones de reducción y de oxidación, y la reacción iónica global son:
REDUCCIÓN: Cu22eCu
OXIDACIÓN: FeFe22e
REACCIÓN IÓNICA ESPONTÁNEA GLOBAL: Cu2FeCu Fe 2
Apartado C)
