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.- Las algas rojas se han especializado en elaborar compuestos halogenados como sistema defensivo para evitar ser comidas, con estructuras similares a la que se indica:
CH3–CH(Br)–CH2–CHOH–CH2–CH3
a) Indique si dicho compuesto posee carbonos quirales. Señalarlos con (*) (0,4 puntos). b) Indique las hibridaciones de los carbonos C-3 y C-5 razonando la respuesta (0,8 puntos). c) Si ese compuesto por reacción da lugar a la formación de un doble enlace entre los carbonos C-2 y C-3, más una molécula de H2O, ¿de qué tipo de reacción se trataría? Escribir la reacción
(0,8 puntos).
2.- a) Haciendo uso de la teoría de Brönsted-Lowry clasificar, justificando la respuesta, el carácter ácido o básico de las siguientes especies: a1) HCO3–; a2) NO2–; a3) NH4
+
(1,2 puntos).
b) Justificar el carácter ácido, básico o neutro de las disoluciones acuosas que resultan de la hidrólisis de las siguientes sales: b1) CH3–COONH4; b2) KNO3 (0,8 puntos).
3.- a) Formular las siguientes especies químicas: (0,125 puntos c/u).
Óxido de aluminio [(Oxido de aluminio (III)] Ácido hipoyodoso [(monoxoyodato (I) de hidrógeno)]
Sulfito férrico [(Trioxosulfato (IV) de hierro (III)] Hidruro plumbico [(Hidruro de plomo (IV)]) Etoxi propano (etil propil éter) 3-Hidroxipent-2-enal (3 hidroxi-2-pentenal)
Butanamina (Butilamina) Pentanonitrilo
b) Nombrar (de una sola forma), las siguientes especies químicas: (0,125 puntos c/u).
Na2S Fe2O3
Ca(ClO4)2 NiH3
H3C–CH(Cl)–CH=CH2 HC≡C–CH2–CO–CH3
H3C–CH2–COO–CH2–CH3 H3C–CH2–CH(CH3)–CH2–COOH
4.- A 473 K y 2 atm de presión el PCl5 se disocia en un 50% según la reacción: PCl5 (g) ↔ PCl3 (g) + Cl2 (g)
Se pide:
a) Calcular las presiones parciales de cada gas en el equilibrio (0,9 puntos). b) Calcular los valores de Kp y Kc (0,8 puntos).
c) Justificar cómo influiría en el grado de disociación un aumento de presión (0,3 puntos). Datos: R = 0,082 atm.L.K–1.mol–1.
5.- Las plantas verdes mediante el proceso de la fotosíntesis sintetizan hidratos de carbonos necesarios para su desarrollo como la glucosa según la siguiente reacción.
6 CO2 (g) + 6 H2O (l) → C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) ΔHº = 2 813 kJ/mol Se pide:
b) Calcular la energía que se necesita para obtener 5 g de glucosa (0,7 puntos). Datos: ΔHºf[CO2 (g)] = –393,5 kJ/mol.
ΔHºf[H2O (l)] = –285, 5 kJ/mol.
Masa atómica (C) = 12; Masa atómica (O) = 16; Masa atómica (H) = 1.
PROPUESTA II
1.- El amoniaco constituye la materia prima para la industria de los fertilizantes nitrogenados, obteniéndose industrialmente mediante la llamada síntesis de Haber:
N2 (g) + 3 H2 (g) ↔ 2 NH3 (g) ΔH < 0
Se pide: a) ¿Cómo influiría en el equilibrio un aumento de la temperatura? (0,5 puntos). b) Si aumentamos la presión ¿en qué sentido de desplaza el equilibrio? (0,5 puntos).
c) ¿Cuáles serían las condiciones de presión y temperatura que favorecen la producción de NH3? (0,5 puntos).
d) Si ΔS < 0 ¿sería espontánea la reacción? Razonarlo (0,5 puntos).
2.- Dados los elementos A (Z=20) y B (Z=35). Responder a las siguientes cuestiones: a) Indicar las configuraciones electrónicas de dichos elementos (0,4 puntos). b) Indicar a qué grupo y periodo pertenecen (0,4 puntos).
c) ¿Cuál de ellos tendrá mayor potencial de ionización? Razonar la respuesta (0,5 puntos).
d) Razonar qué tipo de enlace se podrá formar entre A y B y cuál será la fórmula del compuesto resultante (0,7 puntos).
3.- a) Formular las siguientes especies químicas: (0,125 puntos c/u).
Hidruro de Aluminio (Trihidruro de Aluminio) Sulfuro de carbono (IV) (Disulfuro de carbono)
Cromato de plata [Tetraoxocromato (VI) de plata] Óxido ferroso [Óxido de hierro (II)] 2-Fenilhexano Etil pentil éter
2,4-Hexanodiona (Hexano-2,4-diona) N,N-Dimetilpentanamida
b) Nombrar (de una sola forma) las siguientes especies químicas: (0,125 puntos c/u).
BaO2 KMnO4
HClO NiCl2
H3C–CH(CH3)–CO–CH3 H3C–CH2–CH=CH–CH2–C≡CH
H3C–CH2–CH(NH2)–CH2–COOH H2C=CH–CH2–CH(OH)–CH3
4.- a) Calcular el pH de una disolución de 100 mL de NaOH 0,1 M (0,7 puntos).
b) Si a la disolución anterior le añadimos agua de forma que el volumen sea 10 veces mayor ¿Cuál será el pH de la disolución? (0,8 puntos).
c) ¿Qué cantidad de HCl 0,5 M hará falta para neutralizar 100 mL de NaOH 0,1 M? (0,5 ptos).
5.- Dada la siguiente reacción:
K2Cr2O7 + HI + H2SO4 → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + I2 + H2O
Se pide:
a) Ajustarla por el método del ión-electrón, indicando las semirreacciones (0,9 puntos).
SOLUCIONES
PROPUESTA I
Pregunta 1
Apartado a)
Un carbono quiral es aquel que posee los 4 sustituyentes diferentes. En este caso, la molécula presenta dos carbonos quirales: el carbono 3 (que es el que posee el grupo OH) y el carbono 5 (que es el que posee el Br).
Los señalamos con (*):
3 2 *
2 *
3 CHBr CH CHOH CH CH
CH
Apartado b)
Las hibridaciones que presentan estos carbonos son de tipo sp3, que son las que presenta el carbono cuando forma 4 enlaces simples.
Apartado c)
Es una reacción de eliminación. Concretamente se elimina agua. También se llama deshidratación del alcohol.
O H CH CH CH CH CHBr CH
CH CH HOH C CH CHBr
CH3 2 2 3 3 2 3 2
Pregunta 2
Apartado a)
Para Brönsted-Lowry:
Ácido: sustancia que al reaccionar con otra libera un protón. Base: sustancia que al reaccionar con otra capta un protón.
HCO3–
Puede actuar como ácido, ya que al reaccionar con agua libera un protón y se convierte en el ión carbonato: O H CO O H HCO 3 2 3 2 3
También puede actuar como base, ya que al reaccionar con agua puede captar un protón y convertirse en ácido carbónico: OH CO H O H
HCO3 2 2 3
NO2–
No puede actuar como ácido ya que no posee protones para liberar.
Puede actuar como base, ya que al reaccionar con agua puede captar un protón y convertirse en ácido nitroso: OH HNO O H
NO2 2 2
NH4 +
Puede actuar como ácido, convirtiéndose en amoniaco al reaccionar con agua:
O H NH O H
NH4 2 3 3
No puede actuar como base ya que no puede captar un protón, porque la sustancia que se formaría, NH25, no ha sido observada experimentalmente.
Apartado b)
Para predecir el carácter ácido, básico o neutro que tendrán las disoluciones acuosas de estas sales, hay que analizar el comportamiento ácido-base de los iones que la forman, que son los que están presentes en dichas disoluciones, ya que estas sales, en agua, se disocian en sus iones.
Cloruro amónico: CH3COONH4
Disociación: CH COONH (s) CH3COO (ac) NH4(ac)
O 2 H 4 3
El ión CH3COOes una base débil, ya que es conjugado del ácido acético, CH3COOH, que es un ácido débil. Reacciona pues con el agua actuando como base:
COO
CH3 (aq) + H2O CH3COOH (aq) +
OH (aq )
En este caso, el pH de la disolución será NEUTRO, ya que el NH4 +
tiene la misma fuerza como ácido (Ka=5,56·10–10), que el ion CH3COOcomo base (Kb=5,56·10–10).
Nitrato de potasio: KNO3
Disociación: KNO (s) K (ac) NO3(ac)
O 2 H 3
El ión K+, ión de un metal alcalino, no puede actuar como ácido ni como base.
El ión NO no puede actuar como base, ya que no puede formar HNO3 3, por ser este un ácido
fuerte.
Por tanto, el pH de esta disolución será NEUTRO.
Pregunta 3
Apartado a)
Óxido de aluminio [(Oxido de aluminio (III)] Al2O3
Sulfito férrico [(Trioxosulfato (IV) de hierro (III)]: Fe2(SO3)3
Etoxi propano (etil propil éter): CH3CH2OCH2CH2CH3
Butanamina (Butilamina): CH3CH2CH2CH2NH2
Ácido hipoyodoso [(monoxoyodato (I) de hidrógeno)]: HIO
Hidruro plúmbico [(Hidruro de plomo (IV)]): PbH4
3-Hidroxipent-2-enal (3 hidroxi-2-pentenal): CH CH C CH CHO OH
2
3
Apartado b)
Na2S Sulfuro de sodio
Ca(ClO4)2 Perclorato de calcio
H3C–CH(Cl)–CH=CH2 3-cloro-1-buteno
H3C–CH2–COO–CH2–CH3 Propanoato de etilo
Fe2O3 Óxido de hierro (III)
NiH3 Hidruro niquélico
HC≡C–CH2–CO–CH3 4-pentin-2-ona
H3C–CH2–CH(CH3)–CH2–COOH Ácido 3-metilpentanoico
Pregunta 4
Apartado a)
Nos dan como dato la presión inicial del PCl5: 2 atmósferas.
Establecemos una tabla que nos permita relacionar en este caso las presiones iniciales y las presiones en el equilibrio:
PCl5 (g) ↔ PCl3 (g) + Cl2 (g)
Presión inicial (atm) 2 0 0 Presión en el eq (atm) 2 – x x x
Nos dan también el grado de disociación () del PCl5: 50%
100 cial presiónini
sumida
presióncon
100
2 x
50 x = 1 atm
Con el valor de x, podemos calcular las presiones parciales de cada gas en el equilibrio:
p(PCl5 (g))eq = 2-x = 2-1= 1 atm
p(PCl3 (g))eq = x = 1 atm
Apartado b)
Valor de Kp:
11 1 1 )
g ( PCl
) g ( Cl ) g ( PCl K
eq 5
eq 2 eq 3
p
atm
Calculamos Kc con la relación:
g n c
p K (RT)
K
(1 1) (1)
) 473 082 , 0 (
1Kc
K
c
0
,
02578
mol/LApartado c)
Si se aumenta la presión del sistema, el equilibrio, según el principio de Le Chatelier, tiende a disminuir la presión del sistema. Para ello debe desplazarse en el sentido en que disminuya el número de moles de
gases. En este caso el equilibrio se desplazará hacia reactivos, por lo tanto el grado de disociación disminuiría.
Pregunta 5
Apartado a)
La reacción de formación de la glucosa, que es la reacción de la cual nos piden la entalpía, es:
R: 6C(s)6H2(g)3O2(g)C6H12O6(s) ΔHºR = ?
Nos dan como datos las entalpías de las siguientes reacciones:
A) 6 CO2 (g) + 6 H2O (l) → C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) ΔHºA) = 2 813 kJ/mol
B) Formación del CO2(g): C(s) + O2(g) → CO2(g) ΔHºB) = –393,5 kJ/mol
C) Formación del H2O(g): H2(g) +
2 1
O2(g) → H2O(l) ΔHºC) = –285,5kJ/mol
Expresamos la reacción R como combinación lineal de las otras 3 reacciones:
Comprobamos que con esta combinación se obtiene realmente la reacción buscada:
6·B) 6C(s) + 6O2(g) → 6CO2(g)
6·C) 6H2(g) + 3O2(g) → 6H2O(l)
A) 6 CO2 (g) + 6 H2O (l) → C6H12O6 (s) + 6 O2 (g)
6C(s) + 6H2(g) + 3O2(g) → C6H12O6 (s) (reacción R)
Así pues, según la ley de Hess, la entalpía de formación de la glucosa es de:
ΔHºR = 6·ΔHºB) +6·ΔHºC) +ΔHºA) = 6·(–393,5)+6·(–285,5)+2 813 = 1261kJ/mol
La reacción es, por tanto, un proceso exotérmico, ya que el valor de su entalpía es negativo.
Apartado b)
Para obtener 1 mol de glucosa según la reacción inicial se necesitan 2 813 kJ.
1 mol de glucosa equivale a una masa de 6·16 + 12·1 + 6·12 = 180 gramos de glucosa.
x
a cos gramosglu 5
kJ 2813
a cos gramosglu
180
x = 78,14 kJ