INSTRUCCIONES
a) Duración: 1 hora y 30 minutos.
b) Elija y desarrolle una opción completa, sin mezclar cuestiones de ambas. Indique, claramente, la opción elegida.
c) No es necesario copiar la pregunta, basta con poner su número. d) Se podrá responder a las preguntas en el orden que desee.
e) Puntuación: Cuestiones (nos 1, 2, 3 y 4) hasta 1,5 puntos cada una. Problemas (nos 5 y 6) hasta 2 puntos cada uno.
f) Exprese sólo las ideas que se piden. Se valorará positivamente la concreción en las respuestas y la capacidad de síntesis.
g) Se podrán utilizar calculadoras que no sean programables.
OPCIÓN A
1.- Formule o nombre los compuestos siguientes: a) Nitrato de hierro (II) b) Sulfuro de hidrógeno c) 1,3-Butenol d) As2O3 e) Cr(OH)3 f) HCOOH
2.- Dadas las moléculas de BCl3 y H2O:
a) Deduzca la geometría de cada una mediante la teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia.
b) Justifique la polaridad de las mismas.
3.- Para la reacción: HNO3 C CO2NOH O2
Justifique la veracidad o falsedad de las afirmaciones siguientes: a) El número de oxidación del oxígeno pasa de –2 a 0.
b) El carbono se oxida a CO2. c) El HNO3 se reduce a NO.
4.- Utilizando la teoría de Brönsted-Lowry, justifique el carácter ácido, básico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies:
a) CO32– b) Cl− c)NH4
5.- El ácido sulfúrico reacciona con cloruro de bario según la reacción:
2 4 2 4
H SO (ac)BaCl (ac)BaSO (s)2HCl(ac)
Calcule:
a) El volumen de una disolución de ácido sulfúrico, de densidad 1,84 g/mL y 96% en peso de riqueza, necesario para que reaccionen totalmente 21,6 g de cloruro de bario.
b) La masa de sulfato de bario que se obtendrá.
Masas atómicas: H = 1; S = 32; O = 16; Ba = 137,4; Cl = 35,5.
OPCIÓN B
1.- Formule o nombre los compuestos siguientes: a) Ácido nitroso b) Yoduro de níquel (II) c) 1,2-Etanodiol d) HMnO4 e) ZrO2 f) HOCH2CHO
2.- Dadas las configuraciones electrónicas:
A: 1s23s1; B: 1s22s3; C: 1s22s22p63s23p5; D: 1s22s22px22py02pz0 Indique razonadamente:
a) La que no cumple el principio de exclusión de Pauli.
b) La que no cumple el principio de máxima multiplicidad de Hund. c) La que, siendo permitida, contiene electrones desapareados.
3.- Justifique la veracidad o falsedad de las afirmaciones siguientes: a) Toda reacción exotérmica es espontánea.
b) En toda reacción química espontánea, la variación de entropía es positiva. c) En el cambio de estado H2O(l) → H2O(g) se produce un aumento de entropía.
4.- Utilizando un alqueno como reactivo, escriba: a) La reacción de adición de HBr.
b) La reacción de combustión ajustada.
c) La reacción que produzca el correspondiente alcano.
5.- Una disolución de ácido acético tiene un 10% en peso de riqueza y una densidad de 1,05 g/mL. Calcule:
a) La molaridad de la disolución.
b) La molaridad de la disolución preparada llevando 25 mL de la disolución anterior a un volumen final de 250 mL mediante la adición de agua destilada.
Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16.
6.- Se realiza la electrolisis completa de 2 litros de una disolución de AgNO3 durante 12 minutos, obteniéndose 1,5 g de plata en el cátodo.
a) ¿Qué intensidad de corriente ha pasado a través de la cuba electrolítica? b) Calcule la molaridad de la disolución inicial de AgNO3.
SOLUCIONES
OPCIÓN B
Cuestión 1
a) HNO2 b) NiI2 c) CH OH CH OH2 2 d) Ácido permangánico/Tetraoxomanganato (VII) de
hidrógeno e) Dióxido de zirconio f) Hidroxietanal
Cuestión 2
Apartado a)
Según el principio de exclusión de Pauli, no pueden existir en un átomo dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales, por tanto, no pueden encontrarse más de dos electrones en un mismo orbital.
La configuración que no cumple el principio de exclusión de Pauli es la B, ya que en ella, el orbital 2s posee 3 electrones.
Apartado b)
El principio de máxima multiplicidad de Hund dice así: “Al llenar orbitales de igual energía (los tres orbitales p, los cinco d, o los siete f, los electrones se distribuyen, siempre que sea posible, con sus spines paralelos, es decir, separados, ya que el átomo es más estable (tiene menos energía) cuando tiene electrones desapareados (spines paralelos) que cuando esos electrones están apareados (spines opuestos o antiparalelos)”.
La configuración electrónica que no cumple el principio de máxima multiplicidad de Hund es la D, ya que los dos únicos electrones del subnivel 2p están ocupando apareados el orbital 2px. Para cumplir el
principio, la configuración correcta sería: 1s22s22px 1 2py 1 2pz 0 . Apartado c)
Cuestión 3
Apartado a)
Para que una reacción química sea espontánea, la variación de energía libre de Gibbs, ∆Gº, debe ser negativa.
Si la reacción es exotérmica, su variación de entalpía, ∆Hº, es negativa.
La expresión que relaciona ambas variaciones es: ∆Gº = ∆Hº – T·∆Sº, donde ∆Sº es la variación de entropia de la reacción.
Así pues, el signo de ∆Gº no solo depende del signo de ∆Hº, sino también del signo del producto –T·∆Sº. Para que sea siempre exotérmica, este producto debería ser invariablemente negativo, y para ello ∆Sº tendría que ser constantemente positivo (debido a que T ya lo es porque debe ir expresada en grados Kelvin).
Pero esto no es siempre así. El signo de ∆Sº de una reacción exotérmica puede ser tanto positivo como negativo, con lo cual no podemos afirmar que toda reacción exotérmica sea espontánea.
Apartado b)
Falso. Para que una reacción química sea espontánea, la variación de energía libre de Gibbs, ∆Gº, debe ser negativa.
La expresión que relaciona ∆Gº con ∆Sº es: ∆Gº = ∆Hº –T·∆Sº.
Para que ∆Gº tenga signo negativo se pueden dar los siguientes casos:
CASO 1: ∆Hº < 0 y ∆Sº > 0
CASO 2: ∆Hº < 0 y ∆Sº < 0 siempre que se cumpla que Hº T Sº
CASO 3: ∆Hº > 0 y ∆Sº > 0 siempre que se cumpla que Hº T Sº
Por tanto, en una reacción espontánea la variación de entropía también puede ser negativa (CASO 2).
Apartado c)
Cuestión 4
Utilizaremos para los tres apartados el eteno CH2 = CH2.
Apartado a)
CH2 = CH2 + HBr → CH3 – CH2Br
Apartado b)
CH2 = CH2 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O
Apartado c)
CH2 = CH2 + H2 → CH3 – CH3
Problema 5
Apartado a)
El soluto es ácido acético: CH3COOH
Riqueza (% en peso) = 10% g
Densidad 1,05 mL
La expresión que relaciona la molaridad con estas dos magnitudes es:
densidad(g / L) riqueza(%enpeso) M
Mr(soluto) 100
(a.1)
Cambiamos las unidades de la densidad a g/L:
g Densidad 1,05
mL
1000 mL 1050g
1L L
Sustituimos todos los datos en la expresión (a.1):
1050 10 10500
M 1,75mol / L
(12 2 1 4 16 2) 100 60 100
Apartado b)
La disolución se va a preparar mediante una dilución por adición de disolvente, por tanto, podemos aplicar la relación:
inicial inicial final final
M V M V
3 3
final
final
1,75 (25 10 ) M (250 10 )
M 0,175mol / L
Problema 6
Apartado a)
La semirreacción de reducción por la cual se deposita la plata sólida es:
Ag (aq) eAg(s)
Calculamos los moles de plata depositados:
r
masaAg(g) 1,5
molesAg 0,01389moles
A (Ag) 108
Según la estequiometría de la semirreacción, para que se forme 1 mol de Ag(s) se necesita consumir 1 mol de electrones. Por tanto, para que se formen 0,01389 moles de Ag(s) serán necesarios 0,01389 moles de electrones.
Calculamos la carga eléctrica, en culombios, que poseen esos electrones:
1mole 0,01389molese
96500C x
x 1340,385C
Por último, computamos la intensidad de corriente que debe pasar en los 12 minutos para aportar esta carga eléctrica:
Q 1340,385
I 1,86A
t 12 60
Apartado b)
Según la estequiometría de la semirreacción, cada mol de Ag(s) se forma a partir de 1 mol de iones Ag+ de la disolución.
Por tanto, si se han depositado 0,01389 moles de Ag(s) es porque en la disolución existían 0,01389 moles de iones Ag+, y también 0,01389 moles de AgNO3 (ya que en cada mol de nitrato de plata hay 1 mol de
iones plata).
Así pues:
3 3
moles(AgNO ) 0,01389
M(AgNO ) 0,00695mol / L
V(L) 2
