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INSTRUCCIONES PARA LA REALIZACIÓN DEL EXAMEN

Se ha de elegir UNA de las dos PROPUESTAS presentadas. Cada propuesta consta de cinco preguntas.

Cada pregunta será calificada con un máximo de dos puntos.

El tiempo disponible para la realización de la prueba es de 1,5 horas.

PROPUESTA I

1.- Dados los elementos A, B y C de números atómicos 19, 17 y 12, respectivamente, indique razonando las respuestas:

a) Estructura electrónica de sus respectivos estados fundamentales y el grupo de la tabla periódica al que pertenece cada uno de ellos (1,2 puntos).

b) Tipo de enlace formado cuando se unen A y B (0,8 puntos).

2.- a) Escribir todos los isómeros posibles de la propanona (H3C–CO–CH3) (1 punto).

b) Indique la hibridación que cabe esperar de cada uno de los átomos de carbono que participan en los siguientes compuestos: b1) Propanona (H3C–CO–CH3); b2) Propino (H3C–C≡CH) (1

punto).

3.- a) Formularlas siguientes especies químicas: (0,125 puntos c/u).

Ácido crómico [(Tetraoxocromato (VI) de hidrógeno)] Hidróxido de calcio (Dihidróxido de calcio)

Sulfuro férrico (Trisulfuro de dihierro) Bromato férrico [(Trioxobromato (V) de hierro (III)] 1-Hexen-5-ino (Hex-1-en-5-ino) 3-Hidroxipentanal

6-metil-3-heptanol (6-Metilheptan-3-ol) Ácido 3-pentinoico (Ácido pent-3-inoico) b) Nombrar(de una sola forma), las siguientes especies químicas: (0,125 puntos c/u) Fe(ClO)2 FeCl2

H2SO3 H2O2

H3C–CH = CH–CH = CH–CH2OH H3C–COO–CH2–CH3

H3C(Cl)–CH(Cl)–CH2–CH2OH H3C–CH2–CH2–CONH2

4.- La reacción: CO(g)H O(g)₂ H (g)₂ CO (g)₂ tiene una constante KC de 8,25 a 900 ºC. En un

recipiente de 25 litros se mezclan 10 moles de CO y 5 moles de H2O a 900 ºC. Calcule en el

equilibrio:

a) Las concentraciones de todos los componentes (1,2 puntos). b) La presión total de la mezcla (0,8 puntos).

Datos: R = 0,082 atm.L.K–1.mol–1.

5.- Deduzca razonadamente y escribiendo la ecuación ajustada.

a) Si el hierro en su estado elemental puede ser oxidado a hierro (II) con MoO2₄ (1 punto). b) Si el hiero (II) puede ser oxidado a hierro (III) con NO₃ (1 punto).

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PROPUESTA II

1.- Dada la siguiente reacción: N2 (g) + O2 (g) ↔ 2 NO (g); ΔH = 90,4 kJ/mol, ΔG = 86,7 kJ/mol.

Justifique cuáles de las siguientes afirmaciones son ciertas: (0,5 puntos c/u). a) La reacción es espontánea de izquierda a derecha.

b) La reacción es exotérmica de derecha a izquierda y un aumento de temperatura desplaza el equilibrio a la derecha.

c) El equilibrio se desplaza a la izquierda aumentando su presión. d) Kp = pNO / pN2 pO2.

2.- Ajustar las siguientes reacciones e indicar en cada caso las semirreacciones redox y cuáles son los agentes oxidantes y reductores.

a) K Cr O₂ ₂ ₇HIHClO₄Cr(ClO )_{4 3}KClO₄I₂H O₂ (1 punto). b) KIO₃KIH SO₂ ₄ I₂ K SO₂ ₄H O₂ (1 punto).

3.- a) Formularlas siguientes especies químicas: (0,125 puntos c/u).

Hidróxido férrico (Trihidróxido de hierro) Cloruro plumboso [Cloruro de plomo (II)] Yodato niqueloso (Trioxoyodato (V) de níquel (II)) Ácido perclórico [Ácido tetraoxoclórico (VII)]

2-Fenilbutanal Etil propil éter

2,4-Hexanodiona (Hexano-2,4-diona) 3-metilpentanamida

b) Nombrar(de una sola forma), las siguientes especies químicas: (0,125 puntos c/u). H2SeO4 Ni2O3

Na2SO4 ZnBr2

HCC–CH=CH–CH=CH2 CH2OH–CH2–CH2–CH2OH

H3C–CH2–CH2–CH2–COO–CH2–CH3 H3C–CHOH–CH2–CH2–COOH

4.- Se prepara una disolución acuosa de ácido acético (CH3–COOH) 0,1 M. Calcular:

a) El pH de la disolución (1,3 puntos).

b) El grado de disociación del ácido acético en dicha disolución (0,7 puntos). Datos: Ka(ácido acético) = 1,85·10–5.

5.- a) Calcule el calor de formación a presión constante del metano gaseoso (CH4) a partir de los

calores de combustión del C(s), H2(g) y CH4(g) cuyos valores son, respectivamente, –393,5,

–285,9 y –890,4 kJ/mol (1,5 puntos).

b) ¿Qué cantidad de calor se desprende en la combustión de 1 Kg de metano gaseoso? (0,5 puntos).

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SOLUCIONES

PROPUESTA 1

Pregunta 1

Apartado a)

Estructuras electrónicas:

A: 1s22s22p63s23p64s1 B: 1s22s22p63s23p5 C: 1s22s22p63s2

El elemento A pertenece al periodo 4 y al grupo 1 de la tabla periódica. El elemento B pertenece al periodo 3 y al grupo 17 de la tabla periódica. El elemento C pertenece al periodo 3 y al grupo 2 de la tabla periódica.

Apartado b)

A es un elemento metálico. B es un no metal. Por tanto, el enlace que formarán al unirse será un enlace iónico.

A se convierte en un ión positivo perdiendo sus electrones de valencia, y B se convierte en un ión negativo completando su capa de valencia.

A→ A+ + e –-B + e–- → B–-

Estos iones se atraen electrostáticamente.

En este caso por cada ión A+ habrá un ión B–. La fórmula del compuesto formado será AB.

Pregunta 2

Apartado a)

Los isómeros de la propanona deben cumplir la fórmula C3H6O.

CH3-CH2-CHO (Propanal)

CH2 = CH–CH2OH (2-Propen-1-ol) CH3–CH=CHOH (1-Propen-1-ol)

2 3

OH

CH C – CH 

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Y por último, dos compuestos cíclicos:

Apartado b)

En la propanona los carbonos 1 y 3 tienen cuatro sustituyentes cada uno, por tanto presentan una hibridación sp3. El carbono 2 tiene 3 sustituyentes. Presenta una hibridación sp2.

En el propino, el carbono 1 y el carbono 2 que son los que poseen el triple enlace, presentan ambos hibridación sp (tienen dos sustituyentes cada uno). El carbono 3 presenta hibridación sp3, con cuatro sustituyentes.

Pregunta 3 Apartado a)

Ácido crómico: H2CrO4

Sulfuro férrico: Fe2S3

1-Hexen-5-ino: CH2=CH–CH2–CH2–CCH

6-metil-3-heptanol: CH3–CH2–CHOH–CH2-CH2–CH(CH3)–CH3

Hidróxido de calcio: Ca(OH)2

Bromato férrico: Fe(BrO3)3

3-Hidroxipentanal: CH3–CH2–CHOH–CH2–CHO

Ácido 3-pentinoico: CH3–CC–CH2–COOH

Apartado b)

Fe(ClO)2 Hipoclorito ferroso

H2SO3 Ácido sulfuroso

H3C–CH=CH–CH=CH–CH2OH 2,4-hexadien-1-ol

H3C(Cl)–CH(Cl)–CH2–CH2OH 3,4-dicloro-1-butanol

FeCl2 Dicloruro de hierro

H2O2 Agua oxigenada

H3C–COO–CH2–CH3 Etanoato de etilo

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Pregunta 4

Apartado a)

Planteamos la tabla que permite relacionar, para este equilibrio, las concentraciones iniciales y las presentes al alcanzarse el estado de equilibrio:

CO (g) + H2O(g)  H2 (g) + CO2 (g)

Conc. Iniciales (mol/L) 10 0, 4 25 5 0, 2

25 0 0

Conc. en el equilibrio (mol/L)

0,4 – x 0,2 – x x x

La expresión de la constante Kc de este equilibrio es:



 





 



2 _eq 2 _eq c

2

eq eq

CO (g) H (g) K

CO(g) H O(g)

 



Sustituyendo el valor de Kc que da el enunciado, y las expresiones de las concentraciones en el equilibrio

que figuran en la tabla inicial:



 





 



2

2 2

2

x x 8, 25

0, 4 x 0, 2 x

Desarrollando esta expresión, se obtiene una ecuación que permite calcular el valor de x:

8, 25 0, 4 x 0, 2 x x

8, 25 (0,08 0, 4x 0, 2x x ) x

0,66 3,3x 1,65x 8, 25x x

7, 25x 4,95x 0,66 0

                     

Las soluciones de esta ecuación son:

x = 0,1817

x = 0,5011 (solución no válida ya que x representa en este caso la concentración que se consume de cada uno de los reactivos, y este valor supera el de la concentración inicial).

Con lo cual, los valores de las concentraciones en el equilibrio serán:

















eq 2 _eq 2 _eq 2 _eq

CO(g) 0, 4 x 0, 4 0,1817 0, 2183 M

H O(g) 0, 2 x 0, 2 0,1817 0,0183 M

H (g) x 0,1817 M

CO (g) x 0,1817 M

    

 

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Apartado b)

La presión total en el equilibrio será la debida al total de gases presentes en el equilibrio:



Ptotal



_eq V



ntotal



_eq R T

Hemos calculado en el apartado anterior las concentraciones en el equilibrio,

por tanto, modificaremos esta expresión para poder sustituir en ella directamente

dichas concentraci

   





















total eq total eq

total _eq total _eq

total eq

ones:

n

P R T

V

P M R T ( )

La molaridad total de gases en el equilibrio es la suma de todas las concentraciones calculadas en el apartado a):

M 0, 2183 0,0183 0,181

  

   

  



_{total eq}



7 0,1817 0,6 mol/L

Sustituyendo en ( ):

P 0,6 0,082 (900 273) 57, 71 atm

 



    

Pregunta 5

Apartado a)

Para que el hierro en su estado elemental pueda ser oxidado a hierro (II) con MoO2₄, las semirreacciones y la reacción global que deberían tener lugar serían:

SEMIRREACCIÓN DE OXIDACIÓN: FeFe22e

SEMIRREACCIÓN DE REDUCCIÓN: MoO₄28H3eMo34H O₂

REACCIÓN GLOBAL (Obtenida multiplicando por 3 la semirreacción de oxidación, por 2 la de

reducción y sumándolas): 2MoO₄216H3Fe3Fe22Mo38H O₂

El potencial estándar de esta reacción tendría un valor de:

Eº (reacción)Eº (par reducción)Eº (par oxidación)= 0,51 ( 0, 44)   0,95 V

Este valor positivo de Eº (reacción) indica que la reacción propuesta es espontánea. Por tanto, el hierro

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Apartado b)

Para que el hierro (II) pueda ser oxidado a hierro (III) con NO₃, las semirreacciones y la reacción global que deberían tener lugar serían:

SEMIRREACCIÓN DE OXIDACIÓN: Fe2Fe3e

SEMIRREACCIÓN DE REDUCCIÓN: NO₃4H3eNO2H O₂

REACCIÓN GLOBAL (Obtenida multiplicando por 3 la semirreacción de oxidación y sumándola con la

de reducción): NO₃4H3Fe23Fe3NO2H O₂

El potencial estándar de esta reacción tendría un valor de:

Eº (reacción)Eº (par reducción)Eº (par oxidación)= 0,96 0,77   0,19 V

Este valor positivo de Eº (reacción) indica que la reacción propuesta es espontánea. Por tanto, el hierro