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⭐SELECTIVIDAD 2012 EXÁMENES RESUELTOS
SELECTIVIDAD 2012 EXÁMENES RESUELTOS
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Juan Francisco Sandoval Ojeda
1 SELECTIVIDAD 01 EXÁMENES RESUELTOS El examen consta de dos opciones A y B. El alumno deberá desarrollar una de ellas completa sin mezclar cuestiones de ambas, pues, en este caso, el examen quedaría anulado y la puntuación global en Química sería cero. Cada opción (A o B) consta de seis cuestiones estructuradas de la siguiente forma: una pregunta sobre nomenclatura química, tres cuestiones de conocimientos teóricos o de aplicación de los mismos que requieren un razonamiento por parte del alumno para su resolución y dos problemas numéricos de aplicación. Valoración de la prueba: Pregunta nº 1. o Seis fórmulas correctas... 1,5 puntos. o Cinco fórmulas correctas... 1,0 puntos. o Cuatro fórmulas correctas... 0,5 puntos o Menos de cuatro fórmulas correctas...0,0 puntos. Preguntas nº, 3 y 4... asta 1,5 puntos cada una. Preguntas nº 5 y 6... asta,0 puntos cada una. Cuando las preguntas tengan varios apartados, la puntuación total se repartirá, por igual, entre los mismos. Cuando la respuesta deba ser razonada o justificada, el no hacerlo conllevará una puntuación de cero en ese apartado. Si en el proceso de resolución de las preguntas se comete un error de concepto básico, éste conllevará una puntuación de cero en el apartado correspondiente. Los errores de cálculo numérico se penalizarán con un 10% de la puntuación del apartado de la pregunta correspondiente. En el caso en el que el resultado obtenido sea tan absurdo o disparatado que la aceptación del mismo suponga un desconocimiento de conceptos básicos, se puntuará con cero. En las preguntas 5 y 6, cuando haya que resolver varios apartados en los que la solución obtenida en el primero sea imprescindible para la resolución de los siguientes, exceptuando los errores de cálculo numérico, un resultado erróneo afectará al 50% del valor del apartado siguiente. De igual forma, si un apartado consta de dos partes, la aplicación en la resolución de la segunda de un resultado erróneo obtenido en la primera afectará en la misma proporción: esta segunda parte se calificará con un máximo de 0 5 puntos. La expresión de los resultados numéricos sin unidades o unidades incorrectas, cuando sean necesarias, se valorará con un 50% del valor del apartado. La nota final del examen se puntuará de 0 a 10, con dos cifras decimales.2 3 01.1. OPCIÓN A. 1 Formule o nombre los compuestos siguientes: a. Ácido fosfórico b. Bromuro de magnesio c. Ácido benzoico d. K SO 3 e. Be(O) f. C 3 CO a. 3 PO 4 b. MgBr c. C 6 5 -COO d. Sulfito de potasio. Trioxosulfato (IV) de potasio. e. idróxido de berilio. Dihidróxido de berilio. f. Etanal. Acetaldehido. Para el ión fluoruro (Z = 9) del isótopo cuyo número másico es 19: a. Indique el número de protones, electrones y neutrones. b. Escriba su configuración electrónica. c. Indique los valores de los números cuánticos de uno de los electrones externos. a. El número atómico (9) indica el número de protones en el núcleo y el número de electrones si está en estado neutro y el número másico (19) es la suma de protones y neutrones en el núcleo. Por tanto, posee 9 protones, 10 neutrones y 10 electrones al tratarse de un ión mononegativo. b. 1s s p 6. c. El número cuántico principal es n = ; el secundario es l = 1; m puede valer -1, 0 o 1 y s puede valer ½ o ½. 3 Dado el sistema de equilibrio representado por la siguiente ecuación: N 4 S (s) N 3 (g) + S (g) Indique, razonadamente, cómo varían las concentraciones de las especies participantes en la reacción en cada uno de los siguientes casos, manteniendo la temperatura y el volumen del reactor constante: a. Se añade una cantidad de N 4 S (s). b. Se añade una cantidad de N 3 (g). c. Se elimina una cantidad de S (g). a. Como se trata de una sustancia sólida, al añadir o retirar parte de ella, las concentraciones no variarán y el equilibrio no se desplazará en sentido alguno. b. Si se adiciona N 3, según el principio de Le Châtelier, el equilibrio se desplazará de forma que se consuma parte de dicha adición, o sea, a la izquierda, disminuyendo de esta forma la concentración de S presente en el equilibrio. La de N 4 S, al tratarse de una sustancia sólida, siempre será la misma. c. Si se retira S, ocurrirá lo contrario. Según el principio de Le Châtelier, el equilibrio se desplazará de forma que se recupere dicha eliminación, o sea se desplaza a la derecha y aumentará la concentración de amoníaco. 4 Sean las fórmulas C 3 CClC C O y C 3 C=CC 3. Indique, razonadamente: a. La que corresponda a dos compuestos que desvían en sentido contrario el plano de polarización de la luz polarizada. b. La que corresponda a dos isómeros geométricos. c. La que corresponda a un compuesto que pueda formar enlaces de hidrógeno. a. Para ello han de ser isómero ópticos, o sea, han de presentar un carbono asimétrico y éste es el caso del 3º carbono del primer compuesto, del 3-clorobutan-1-ol. b. Para ello ha de presentar doble enlace y tener un sustituyente igual en cada uno de los carbonos del doble enlace y distinto de los otros. O sea, el but--eno. C 3 C 3 C 3 C = C C = C C 3 cisbut--eno transbut--eno c. a de ser un compuesto donde el hidrógeno esté unido a un elemento muy electronegativo como es el caso del oxígeno. Por tanto, el alcohol, el 3-clorobutan-1-ol.4 5 En las condiciones adecuadas el cloruro de amonio sólido se descompone en amoniaco gaseoso y cloruro de hidrógeno gaseoso. Calcule: a. La variación de entalpía de la reacción de descomposición en condiciones estándar. b. Qué cantidad de calor, se absorberá o se desprenderá en la descomposición del cloruro de amonio contenido en una muestra de 87 g de una riqueza del 79 %? Datos: Δ o f(kj/mol): N 4 Cl (s) = - 315,4; N 3 (g) = - 46,3; Cl(g) = - 9,3. Masas atómicas. = 1; N = 1; Cl = 35,5 La reacción correspondiente es: N 4 Cl(s) N 3 (g) + Cl(g) a. Por definición, la entalpía de una reacción es: o 0 0 Δ = Δ - Δ r f Productos f Reactivos Δ =1 mol Δ + 1 mol Δ - 1 mol Δ = = r f N 3(g) f Cl(g) f N4Cl(s) = 1 mol (-46,3 kj/mol) + 1 mol (-9,3 kj/mol) - 1 mol (-315,4 kj/mol)= 176,8 kj b. Se pasan los gramos de cloruro de amonio a gramos y como 1 mol requiere absorber 176,8 kj: 79 g N4Cl 1 mol N4Cl 176,8 kj 87 g N4Cl impuro = 7,1 kj 100 g N Cl impuro 53,5 g N Cl 1 mol N Cl Se dispone de ácido perclórico (ácido fuerte) del 65 % de riqueza en peso y de densidad 1,6 g ml -1. Determine: a. El volumen al que hay que diluir 1,5 ml de este ácido para que el p resultante sea 1,0. b. El volumen de hidróxido de potasio (base fuerte) 0, M que deberá añadirse para neutralizar 50 ml de la disolución anterior, de p = 1,0. Datos: Masas atómicas: 1; Cl 35,5; O 16. a. Se calculan los moles de ácido perclórico en los 1,5 ml de disolución: 1,6 g disolución 65 g ClO4 1 mol ClO4 1,5 ml disolución = 0,015 mol ClO4 1 ml disolución 100 g disolución 100,5 gclo4 Si se quiere un p final de 1, como el ácido es fuerte, la concentración molar de ácido, que será la de hidrógenoiones, ha de ser 0,1. Conociendo esta concentración y los moles de ácido perclórico que hay, se calcula el volumen en el que tienen que estar: 0,015 mol ClO V = 4 = 0,15 L = 150 ml 0,1 mol/l b. La reacción de neutralización es: ClO 4 + KO KClO 4 + O Como 1 mol de ClO 4 reaccionan con uno de hidróxido: 0,1 mol ClO4 1 mol KO 1 L dis. KO 0,050 L dis. ClO 4 = 0,05 L dis. KO 1 L dis. ClO 1 mol ClO 0, mol KO 4 45 01.1. OPCIÓN B. 1 Formule o nombre los compuestos siguientes: a. Nitrato de hierro (III) b. Óxido de litio c. Metanol d. Ca e. BrO f. C =CC C=C a. Fe(NO 3 ) 3 b. Li O c. C 3 O d. idruro de calcio. Dihidruro de calcio. e. Ácido hipobromoso. Oxobromato (I) de hidrógeno. f. Penta-1,4-dieno. Calcule: a. Cuántos moles de átomos de oxígeno hay en un mol de etanol. b. La masa de, moléculas de CO. c. El número de átomos de nitrógeno que hay en 0,38 g de N 4 NO. Masas atómicas: = 1; C = 1; N = 14; O = 16. a. En cada mol de etanol (C 3 C O) hay un mol de átomos de oxígeno, 6 moles de átomos de hidrógeno y moles de átomos de carbono. b. Como 1 mol de CO pesa 44 g y contiene 6, moléculas de CO : 0 1 mol CO 44 g CO,6 10 moléculas CO = 0,019 g 3 6,0 10 moléculas CO 1 mol CO c. Se calculan los moles y con ellos los átomos de hidrógeno: 3 1 mol N4NO 6,0 10 átomos N 1 0,38 g N4NO = 7,1 10 átomos N 64 g N NO 1 mol N NO Para las moléculas: O, CCl 3 y N 3. Indique, justificando la respuesta: a. El número de pares de electrones sin compartir del átomo central. b. La geometría de cada molécula según la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia. c. La polaridad de cada molécula. O CCl 3 N 3 El carbono del Cl El nitrógeno del tricloruro de metilo amoníaco tiene tres C Cl (cloroformo) tiene pares de electrones O cuatro pares compartidos y uno Cl compartidos: sin compartir. a. El oxígeno del agua tiene dos pares de electrones compartidos y otros dos sin compartir: b. Según la teoría RPECV, alrededor del O oxígeno pares de e compartidos y sin compartir. Es del tipo AB E y su forma será plana angular. c. El enlace O- es polar debido a la diferencia de electronegatividad entre el oxígeno y el hidrógeno. En esta molécula los momentos dipolares se suman originando un dipolo total dirigido hacia el oxígeno μ T μ 1 μ O μt = μ1 + μ T 0 Molécula del tipo AB 4, 4 pares de e compartidos, tetraedro irregular. Los cloros son más electronegativos que el hidrógeno. abrá un momento bipolar total dirigido hacia los mismos. Cl μ1 C μ μ μ3 Cl μt 0 Cl Cl Cl Cl Molécula del tipo AB 3 E, 3 pares de e compartidos y 1 sin compartir, pirámide triangular. N Se suman los tres momentos dipolares que se originan en los tres enlaces por ser más electronegativo el nitrógeno y se origina un dipolo total dirigido hacia el mismo. μ1 μ μ3 μt = μ1 + μ +μ3 0 N N6 4 Clasifique según la teoría de Brönsted Lowry en ácido, base o anfótero, frente al agua, los siguientes especies químicas, escribiendo las reacciones que lo justifiquen: a. N 3 b. PO 4 c. CN a. El amoníaco es una base: N 3 + O N O Base: capta un protón del agua Ácido: cede un protón al amoníaco Amonio: ácido conjugado del amoníaco: cede un protón al hidroxilo Base conjugada del agua: capta un protón del amonio b. El anión dihidrógenofosfato tiene carácter anfótero, se comporta como ácido o como base: PO 4 + O PO O + Ácido: cede un protón al agua Base: capta un protón del dihidrógenofosfato Base conj. del dihidrógenofosfato: capta un protón del hidrógenoión Ácido conjugado del agua: cede un protón al hidrógenofosfato PO 4 + O 3 PO 4 + O Base: capta un protón del agua Ácido: cede un protón al dihidrógenofosfato Ác. conjugado del dihidrógenofosfato: cede un protón al hidroxilo Base conjugada del agua: capta un protón del ácido fosfórico c. El cianuro es una base: CN + O CN + O Base: capta un protón del agua Ácido: cede un protón al ión cianuro Ácido cianhídrico, conjugado del cianuro: cede un protón al hidroxilo Base conjugada del agua: capta un protón del ácido cianhídrico 5 El p de una disolución saturada de Mg(O) en agua pura, a una cierta temperatura es de 10,38. a. Cuál es la solubilidad molar del hidróxido de magnesio a esa temperatura? Calcule el producto de solubilidad. b. Cuál es la solubilidad del hidróxido de magnesio en una disolución 0,01M de hidróxido de sodio? a. Si el p de la disolución es 10,38, el po será 14 10,38 = 3,6, por lo que la concentración de hidroxilos es 10-3,6 =, Como la concentración de hidroxilos es el doble que la del ión Mg +, según la reacción de equilibrio: Mg(O) (s) AgO (ac) Mg + (ac) + O (ac) s s La solubilidad, s, será:, / = 1, 10-4 mol/l Y el producto de solubilidad será: K s = [Mg + ] [O - ] = 1, 10-4 (, ) = 6, b. Se puede considerar que la concentración total de hidroxilos es la proveniente del hidróxido de sodio ya que éste se encuentra completamente disociado. Por tanto, la solubilidad en este caso será: -1 + Ks 6, Mg = = = 6,9 10 mol/l - O ( 0,01 mol/l ) 6 Una celda electrolítica contiene un litro de una disolución de sulfato de cobre (II). Se hace pasar una corriente de A durante dos horas depositándose todo el cobre que había. Calcule: a. La cantidad de cobre depositado. b. La concentración de la disolución de sulfato de cobre inicial. Datos: F= C. Masas atómicas. Cu = 63,5. a. Con la intensidad de corriente y el tiempo se calcula la carga que ha circulado por la disolución y aplicando la ª ley de Faraday se calculan los equivalentes-gramos de cobre depositados. Con ellos y, teniendo en cuenta que el cobre transfiere electrones, se calculan los gramos de cobre. Q = I t = A 7.00s= C 1eq-g Cu 63,5g Cu C =4,74 g Cu C eq-g Cu b. Este cobre era el que estaba disuelto en el litro de la disolución. Por tanto: + 4,74 g Cu 1 mol Cu Cu = [ CuSO 4 ] = = 0,074 M 1L 63,5gCu7 01.. OPCIÓN A. 1 Formula o nombra los compuestos siguientes: a. Ácido clórico b. Seleniuro de hidrógeno c. Propanal d. SiCl 4 e. NaCO 3 f. C 3 OC 3 a. ClO 3 b. Se c. C 3 C CO d. Tetracloruro de silicio. e. idróegnocarbonato de sodio. idrógenotrioxocarbonato (IV) de sodio. f. Dimetiléter. Metoximetano. Para las moléculas de tricloruro de boro, dihidruro de berilio y amoníaco, indique: a. El número de pares de electrones sin compartir en cada átomo. b. La geometría de cada molécula utilizando la teoría de RPECV. c. La hibridación del átomo central. BCl 3 Be N 3 a. El boro tiene tres El berilio tiene dos El nitrógeno tiene Cl Cl Be pares de electrones B pares de electrones tres pares de compartidos. compartidos electrones b. Es una molécula del tipo AB 3, (tres pares de electrones compartidos), tendrá forma triangular equilátera. Cl c. Tres pares de electrones (tres e del boro y tres e de los átomos de flúor) precisan tres orbitales alrededor del boro. Será hibridación sp. Cl B Cl Cl Molécula del tipo AB, dos pares de e compartidos, tendrá forma lineal. Dos pares de electrones (dos e del berilio y dos e de los hidrógenos) precisan dos orbitales alrededor del boro. Será hibridación sp. 3 Ajuste las siguientes ecuaciones iónicas, en medio ácido, por el método del ión-electrón: a. MnO 4 + I Mn + + I b. VO Fe + VO + + Fe 3+ c. Cl + I Cl + I compartidos y uno sin compartir. Molécula del tipo AB 3 E, 3 pares de e N compartidos y 1 sin compartir, pirámide triangular. Cuatro pares de e (cinco e del nitrógeno y tres de los hidrógenos) precisan cuatro orbitales híbridos en el nitrógeno. Será sp 3. a. El ión permanganato se reduce a ión Mn(II): MnO e Mn O El ión yoduro se oxida a yodo: I I + e Para que el número de electrones intercambiados en cada semirreacción sea el mismo: 5 x ( I I + e ) x (MnO e Mn O) 10 I + MnO I + Mn O b. El ión vanadato se reduce a ión vanadilo (III): VO e VO O El ión Fe + se oxida Fe 3+ : Fe + Fe e VO e VO O Fe + Fe e VO Fe + VO O + Fe 3+ c. El cloro se reduce a ión cloruro: Cl + e Cl El ión yoduro se oxida a yodo: I I + e Sumando ambas semirreacciones: Cl + I Cl + I 4 Las constantes de acidez del C 3 COO y del CN son 1, y 4, respectivamente. a. Escribe la reacción de disociación de ambos ácidos en agua y las expresiones de la constante de acidez. b. Justifique cuál de ellos es el ácido más débil. c. Escribe la reacción química de acuerdo con la teoría de Brönsted-Lowry y justifica el carácter básico del cianuro de sodio. Be N8 a. Las reacciones son: C 3 COO + O C 3 COO + 3 O + CN + O CN + 3 O + Y sus constantes de disociación respectivas son: C3COO 3O CN 3O K C3COO= K CN= [ C3COO] [ CN] b. La fortaleza depende de la extensión de la disociación y ésta es mayor cuanto mayor es el valor de la constante de acidez, por tanto, es más débil el ácido cianhídrico. c. Cuando el cianuro de sodio se disuelve en agua, se disocia según: NaCN + O CN + Na + El Na + proviene del hidróxido de sodio que es una base fuerte y se encuentra totalmente disociada por lo que no reaccionará con el agua. Pero el ión cianuro reacciona de la forma: CN + O CN + O En esta reacción se generan hidroxilos y la disolución tendrá carácter básico. 5 Dada la reacción química (sin ajustar): AgNO 3 + Cl AgCl + N O 5 + O Calcule: a. Los moles de N O 5 que se obtienen a partir de 0 g de AgNO 3, con exceso de Cl. b. El volumen de oxígeno obtenido, medido a 0 ºC y 60 mm de g. Datos: R = 0,08 atm L K -1 mol-1. Masas atómicas: N = 14; O = 16; Ag = 108. a. Se ajusta la reacción: AgNO 3 + Cl AgCl + N O 5 + ½ O Con la masa de nitrato de plata se calculan los moles de la misma y con éstos se calculan los de N O 5 : 1 mol AgNO3 1 mol NO5 0 g AgNO 3 = 0,059 mol NO5 170 g AgNO3L mol AgNO3 b. A partir de los moles de nitrato se calculan los de oxígeno y, con éstos, el volumen de mismo mediante la ecuación de gases ideales: 1 mol AgNO3 0,5 mol O 0 g AgNO 3 = 0,09 mol O 170 g AgNO L mol AgNO 3 3 0,09 mol 0,08 atm L/K mol 93 K V = = 0,85 L O 0,816 atm 6 A la temperatura de 60 ºC la constante de equilibrio para la reacción de disociación: N O 4 (g) NO (g) K p =,49. Determine: a. El valor de K c. b. El grado de disociación del citado compuesto a la misma temperatura cuando la presión del recipiente es de 1 atm. Datos: R = 0,08 atm L K -1 mol-1. -Δn a. Se puede calcular K c a partir de K p según la relación: K= c K(RT) p donde Δn es la diferencia de número de moles de sustancia gaseosas entre productos y reactivos, que en este caso es 1 = 1. -Δn -1 K c= K p(rt) =,49 atm (0,08 atm L/K mol 333 K) = 0,091 mol/l b. Se puede construir una tabla en función del grado de disociación, α, y los moles iniciales: N O 4 NO Totales Reaccionan n - nα Moles en equilibrio n(1-α) nα n(1+α) Expresando la constante K p en función del grado de disociación: nα P P NO x NO P n(1+α) 4α K= p = = = P P n(1-α) NO x 4 NO P 1 - α 4 P n(1+α) Como la temperatura no cambia, el valor de la constante de equilibrio seguirá siendo el mismo, por lo que, conocida la presión y el valor de la constante, podemos despejar el grado de disociación: 4α 4 α K p= P,49 atm = 1atm α = 0,6 1 - α 1 - α9 01.. OPCIÓN B. 1 Formule o nombre los compuestos siguientes: a. Fosfato de hierro (III) b. idruro de berilio c. Nitrobenceno d. CO e. CuBr f. C 3 N a. FePO 4 b. Be c. C 6 5 -NO d. Monóxido de carbono e. Bromuro de cobre (II). Dibromuro de cobre. f. Metilamina. Metanamina. Escriba la configuración electrónica correspondiente al estado fundamental de: a. El gas noble del tercer periodo. b. El elemento del cuarto periodo con mayor radio atómico. c. El elemento del grupo 15 con mayor electronegatividad. a. Se trata del argón (Z = 18). Su configuración electrónica es: 1s s p 6 3s 3p 6. b. El mayor radio atómico de cualquier período corresponde siempre al metal alcalino. En este caso es el potasio (Z = 19). Su configuración electrónica es: 1s s p 6 3s 3p 6 4s 1. c. La electronegatividad en un grupo crece a medida que subimos en él ya que el átomo es de menor radio y puede atraer los electrones de los enlaces covalentes que forme con más intensidad que otro de mayor radio. En el grupo 15, el elemento de menor radio atómico y, por tanto, de mayor electronegatividad es el nitrógeno (Z = 7). Su configuración electrónica es: 1s s p 3. 3 Indique razonadamente si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a. Toda reacción exotérmica es espontánea. b. En toda reacción química espontánea la variación de entropía es positiva. c. En el cambio de estado O (l) O (g) se produce un aumento de entropía. a. Falso. Puede ser espontánea, pero no necesariamente. Si una reacción exotérmica transcurre con aumento del orden o, lo que es lo mismo, con variación de entropía negativa (ΔS < 0) y, además Δ < TΔS, entonces sucede que ΔG > 0 y por tanto no será espontánea. b. Falso. Puede suceder que una reacción exotérmica transcurra con aumento del orden (ΔS < 0) y que Δ > TΔS. Entonces será espontánea aunque ΔS < 0. c. Verdadero. Se produce un aumento del desorden molecular al pasar de estado líquido a gaseoso y ello conlleva un aumento de la entropía. 4 Dados los siguientes compuestos: C 3 C C=C ; C 3 C CO; C 3 OC 3 ; C 3 C=CC 3 ; C 3 C O; C 3 COC 3. Indique: a. Los que son isómeros de posición. b. Los que presentan isomería geométrica. c. Los que son isómeros de función. a. El primero y el cuarto: but-1-eno y but--eno. b. Para ello ha de presentar doble enlace y tener un sustituyente igual en cada uno de los carbonos del doble enlace y distinto de los otros. O sea, el but--eno. C 3 C 3 C 3 C = C C = C C 3 cisbut--eno transbut--eno c. El segundo respecto al sexto: se trata de un aldehído (propanal) y una cetona (propanona) y el tercero respecto al quinto: se trata de un éter (dimetiléter) y un alcohol (etanol).10 5 Se preparan 5 ml de una disolución,5 M de FeSO 4. a. Calcule cuántos gramos de sulfato de hierro (II) se utilizarán para preparar la disolución. b. Si la disolución anterior se diluye hasta un volumen de 450 ml Cuál será la molaridad de la disolución? Masas atómicas: O = 16; S = 3; Fe = 56. a. Con el volumen de disolución y la molaridad se calculan los moles de sulfato de hierro (II) y se pasan a gramos:,5 mol FeSO4 15 g FeSO4 0,05 L disolución = 9,5 g FeSO4 1 L disolución 1 mol FeSO4 b. La molaridad será tantas veces menor como veces se hace mayor el volumen:,5 mol FeSO 0,05 L disolución 4 M = 1 L disolución = 0,139 M 0,45 L disolución 6 Una corriente de 8 A atraviesa durante dos horas dos celdas electrolíticas conectadas en serie que contienen sulfato de aluminio la primera y un sulfato de cobre la segunda. a. Calcule la cantidad de aluminio depositada en la primera celda. b. Sabiendo que en la segunda celda se han depositado 18,95 g de cobre, calcule el estado de oxidación en que se encontraba el cobre. Datos: F = C. Masas atómicas: Al = 7; Cu = 63,5. a. Con la intensidad de corriente y el tiempo se calcula la carga que ha circulado por la disolución y aplicando la ª ley de Faraday se calculan los equivalentes-gramos de aluminio depositados. Con ellos y, teniendo en cuenta que el aluminio transfiere 3 electrones en su reducción: Al 3+ Al + 3 e - se calcula la masa de aluminio. Q = I t = 8 A 7.00s= C 1eq-g Al 7g Al C = 5,37g Al C 3eq-g Al b. Como los equivalentes depositados serán los mismos que en el caso del aluminio, 18,95 g de cobre corresponden a 0,6 equivalentes-gramo de cobre. Operando de la misma forma: 1eq-g Cu 63,5g Cu C = 18,95 g Cu n = C n eq-g Cu El estado de oxidación del cobre es, por tanto,.11 Septiembre OPCIÓN A. 1 Formula o nombra los compuestos siguientes: a. idróxido de estaño (IV) b. Perclorato de sodio c. Propino d. K O e. (N 4 ) S f. C 3 COOC 3 a. Sn(O) 4 b. NaClO 4 c. C 3 -C C d. Peróxido de potasio. Dióxido de dipotasio. e. Sulfuro de amonio. Sulfuro de diamonio. f. Acetato de metilo. Etanato de metilo. Indique razonadamente: a. La posición en el sistema periódico y el estado de oxidación más probable de un elemento cuyos electrones de mayor energía poseen la configuración 3s. b. Si un elemento de configuración electrónica de su capa de valencia 4s p 5 es un metal o no metal. c. Por qué en los halógenos la energía de ionización disminuye a medida que aumenta el número atómico del elemento. a. Se trata del magnesio. Tenderá a perder electrones para conseguir configuración de gas noble y el ión más probable será, por tanto, Mg +. b. Sólo le falta un electrón para adquirir configuración de gas noble. Es, por tanto, un halógeno (grupos 17). Es un no metal. Concretamente se trata del bromo. c. La energía de ionización (energía necesaria para arrancar un electrón de un átomo en estado fundamental) depende fundamentalmente del radio atómico y de la estructura. Todos poseen la misma estructura electrónica externa, por lo que sólo dependerá del radio atómico. Según el radio atómico, será bastante más difícil arrancar un electrón cuanto menor sea éste por estar más atraído por el núcleo. Esta es la razón por la que decrece a medida que descendemos en el grupo. Concretamente la 1ª E.I. del F, Cl, Br e I es respectivamente: 1.651, 1.51, y kj/mol. 3 A 5 ºC la constante del equilibrio de solubilidad del Mg(O) sólido es, K s = 3, a. Establezca la relación que existe entre la constante K s y la solubilidad (s) del Mg(O). b. Explique, razonadamente, cómo se podría disolver, a 5 ºC y mediante procedimientos químicos un precipitado de Mg(O). c. Qué efecto tendría sobre la solubilidad del Mg(O) a 5 ºC la adición de cloruro de magnesio? Razone la respuesta. El hidróxido de magnesio se disocia en agua según: Mg(O) Mg + + O a. Llamando s a la solubilidad del Mg(O) en agua, en equilibrio las concentraciones de Mg + e hidroxilos son respectivamente: s y s, por lo que el producto de solubilidad se relaciona con la solubilidad según: K s = [Mg + ] [O ] = s (s) = 4s 3 b. Añadiendo ácido, los hidrógenoiones de éste reaccionan con los hidroxilos del hidróxido formando agua y el equilibrio de arriba se desplazará a la derecha, disolviéndose más hidróxido. Mg(O) + + Mg + + O c. Al añadir MgCl aumenta la concentración de Mg + y el equilibrio, según el Principio de Le Chatelier, se desplazará hacia la izquierda, disminuyendo de esta forma la solubilidad del hidróxido de magnesio y aumentando la cantidad de precipitado. 4 Un litro de CO se encuentra en condiciones normales. Calcule: a. El número de moles que contiene. b. El número de moléculas de CO presentes. c. La masa en gramos de una molécula de CO. Masas atómicas: C = 1; O = 16.12 a. Como 1 mol de CO en condiciones normales ocupa,4 L: 1 mol CO 1 L CO = 0,045 moles CO,4 L CO b. Puesto que en un mol hay 6, átomos: 3 6,03 10 moléculas CO 0,045 mol CO =,71 10 moléculas CO 1 mol CO c. En un mol hay 6, y su masa es 44 g: 44 g CO -3 = 7,30 10 g/molécula 3 6,03 10 moléculas CO 5 El ácido sulfúrico concentrado reacciona con el bromuro de potasio para dar bromo, dióxido de azufre, sulfato de potasio y agua. a. Escriba y ajuste la ecuación molecular por el método del ión-electrón. b. Calcule los gramos de bromo que se producirán cuando se traten 50 g de bromuro de potasio con exceso de ácido sulfúrico. Masas atómicas: K = 39; Br = 80. a. La reacción del problema es: SO 4 + KBr SO + Br + K SO 4 + O En ella se oxida el ión bromuro hasta bromo molecular: Br - Br + e y se reduce el ión sulfato hasta dióxido de azufre: SO e SO + O Como el número de electrones intercambiados en ambas semirreacciones es el mismo, se suman y queda: Br - Br + e SO e SO + O SO Br + e Br + e + SO + O Se simplifica y se trasladan los coeficientes estequiométricos a la reacción molecular: SO 4 + KBr Br + SO + O + K SO 4 b. Con la masa de bromuro de potasio empleada se calcula la masa de bromo que se obtendrá: 1molKBr 1mol Br 160 g Br 50 g KBr 33,6g Br 119g Br mol KBr 1mol Br = 6 a. Calcule la variación de entalpía de formación del amoniaco, a partir de los siguientes datos de energías de enlace: E (-) = 436 kj/mol; E (N-) = 389 kj/mol; E (N N) = 945 kj/mol. b. Calcule la variación de energía interna en la formación del amoniaco a la temperatura de 5 ºC. Dato: R = 8,31 J K -1 mol -1. a. Para una reacción entre sustancias covalentes, se puede definir la entalpía de reacción de la forma: Δ r 0 = Σ(Energía de enlaces rotos) - Σ(Energía de enlaces rotos) Para la reacción de formación del amoníaco, la entalpía será, según la fórmula anterior: 3/ (g) + 1/ N (g) N 3 (g) Δ r 0 = 3/ E - + 1/ E N N 3 E -N = = 3/ mol 436 kj/mol + 1/ mol 945 kj/mol 3 mol 389 kj/mol = 40,5 kj b. La relación entre la energía interna y la entalpía viene dada por la ecuación: Δ = ΔU + ΔnRT donde Δn es la variación del número de moles de sustancias gaseosas que intervienen en la reacción. Sin más que despejar y sustituir: ΔU = Δ ΔnRT = 40,5 kj ( 1 mol) 8, kj K -1 mol K = 38,0 kj13 Septiembre OPCIÓN B. 1 Formule o nombre los compuestos siguientes: a. idruro de magnesio b. Ácido nítrico c. 1,-Dimetilbenceno d. Na CrO 4 e. CsCl f. OC CO a. Mg b. NO 3 c. C 3 C 3 d. Cromato de sodio. Tetraoxocromato (VI) de sodio. e. Cloruro de cesio. f. idroxietanal. Dadas las siguientes moléculas: F ; CS ; C 4 ; C ; N ; N 3, justifique mediante la estructura de Lewis en qué moléculas: a. Todos los enlaces son simples. b. Existe algún enlace doble. c. Existe algún enlace triple. a. Sólo en el flúor y el amoníaco. Se puede justificar mediante las estructuras de Lewis: b. En el sulfuro de carbono y en el eteno. c. En el etino y en el nitrógeno: 3 En una reacción endotérmica: a. Dibuja el diagrama entálpico de la reacción. b. Cuál es mayor, la energía de activación directa o la inversa? c. Cómo afectará al diagrama anterior la adición de un catalizador? En la gráfica I se aprecia como la energía de activación de la reacción directa es mayor que la de la inversa ya que, al ser endotérmica, el contenido entálpico de los reactivos es menor que el de los productos. La presencia de un catalizador hará que aumente la velocidad de reacción porque rebaja la energía de activación. Le corresponde la gráfica II. F F S C S Energía activación D Energía activación I 4 Dados los siguientes compuestos: C 3 C=C y C 3 C=C C 3, elija el más adecuado para cada caso (justifique la respuesta): a. El compuesto reacciona con O/ SO 4 para dar otro compuesto que presenta isomería óptica. b. La combustión de moles de compuesto produce 6 moles de CO. c. El compuesto reacciona con Br para dar un compuesto que no presenta isomería óptica. a. El compuesto que se hidrata dando lugar a un compuesto con un carbono asimétrico el but--eno, para formar el butan--ol según la reacción: C 3 C=C C 3 + O/ SO 4 C 3 C C*O C 3 Este compuesto posee isomería óptica al tener un centro asimétrico en el carbono del grupo alcohol. b. Si dos moles del compuesto producen seis de dióxido de carbono es porque el compuesto ha de presentar tres carbonos, o sea, el propeno: C 3 C=C + 9/ O 3 CO + 3 O c. Lo contrario a lo que sucede en el apartado a. Será el propeno, según la reacción, regida por la regla de Markovnikov: C C N N C N C Δ Productos Reactivos Transcurso de reacción I Energía activación D Δ II Energía activación I Productos Reactivos Transcurso de reacción14 C 3 C=C + Br C 3 CBr C 3 Este compuesto no tiene carbonos asimétricos y, por tanto, no posee isomería óptica. 5 Se dispone de una disolución acuosa de ácido acético (C 3 COO) de p = 3. a. Calcule la concentración del ácido acético en la citada disolución. b. Cuántos mililitros de ácido clorhídrico 0,1 M habría que tomar para preparar 100 ml de una disolución con el mismo p que la disolución anterior de ácido acético? Datos: K a del ácido acético =1, a. Con el valor de la constante y el de la concentración de hidrogenoiones, podemos calcular el valor de la concentración inicial. C 3 COO + O C 3 COO + 3 O + C 3 COO C 3 COO 3 O + Inicial c - - Disociados cα - - Equilibrio c(1-α) cα cα Si el p = 3, la concentración de hidrogenoiones es: 10-3 = cα, cα -3-5 K= a cα = c cα = c 10 = 1,8 10 c = 0,018 1-α b. Como el p es 3, la concentración en la disolución del Cl, al estar totalmente disociado, ha de ser 0,001. Si se preparan 100 ml, el número de moles será: -4 0,001 mol/l 0,1 L = 10 mol Cl Como estos moles se han de tomar de una disolución 0,1 M, habrá que tomar de la misma: mol -3 V = = 10 ml = 1 ml 0,1 mol/l 6 En un recipiente que tiene una capacidad de 4 L, se introducen 5 moles de COBr (g) y se calienta hasta una temperatura de 350 K. Si la constante de disociación del COBr (g) para dar CO (g) y Br (g) es K c = 0,190. Determine: a. El grado de disociación y la concentración de las especies en equilibrio. b. A continuación, a la misma temperatura, se añaden 4 moles de CO al sistema. Determine la nueva concentración de todas las especies una vez alcanzado el equilibrio. a. En función del número de moles iniciales y de los que se disocian, se puede construir la tabla : COBr (g) CO (g) + Br (g) Concentración inicial (mol/l) 1,5 Concentración disociada (mol/l) x Concentración en equilibrio (mol/l) 1,5 x x x Sustituyendo estos valores en la expresión de K c : [ CO][ Br ] [ ] x K c= = 0,190 = x = 0,4 mol/l [ COBr ] 1,5-x Las concentraciones de cada especie en equilibrio son: [ COBr ] = (1,5-0,40) mol/l = 0,85 mol/l; [ CO ] = [ Cl ] = 0,40 mol/l Y el grado de disociación (porcentaje de moles disociados) es: moles disociados 0,40 mol α = 100 = 100 = 3 % moles iniciales 1,5 mol b. Si se añade CO al sistema, éste reaccionará, según el Principio de Le Chatelier, formando más COBr, o sea, se desplaza a la izquierda, por lo que se plantea la situación de la forma: COBr (g) CO (g) + Br (g) Concentración inicial (mol/l) 0,85 0,40 + 1,00 0,40 Concentración disociada (mol/l) - x x Concentración en equilibrio (mol/l) 0,85 + x 1,40 x 0,40 x Como la temperatura no cambia, K c seguirá siendo el mismo valor, por lo que: (1,40 - x) (0,40 - x) K c= 0,190 = x = 0, mol/l 0,85 + x Las nuevas concentraciones de cada especie en equilibrio son: COBr = 1,07 mol/l; CO = 1,18 mol/l; Cl = 0,18 mol/l [ ] [ ] [ ]15 01.4. OPCIÓN A. 1 Formule o nombre los compuestos siguientes: a. Peróxido de estroncio b. Nitrato de hierro (II) c. Dietilamina d. S e. Cr(O) 3 f. C 3 COC 3 a. SrO b. Fe(NO 3 ) c. C 3 -C -N-C -C 3 d. Sulfuro de hidrógeno. e. Trihidróxido de cromo. idróxido de cromo (III) f. Propanona. Acetona. Dados los elementos A, B y C de números atómicos 9, 1 y 14, respectivamente, indique de forma razonada: a. La configuración electrónica de cada uno de ellos. b. Grupo y periodo que ocupan en la tabla periódica. c. El orden creciente de electronegatividad. a. A: 1s s p 5. B: 1s s p 6 3s. C: 1s s p 6 3s 3p. b. A: Segundo período y grupo 17 (es el flúor). B: Tercer período y grupo (es el magnesio). C: Tercer período y grupo 14 (es el silicio). c. La electronegatividad es la tendencia de un elemento para atraer hacia sí los electrones que le rodean formando enlace covalente. Esta propiedad es inversa al radio atómico. El más electronegativo es el de menor tamaño ya que el núcleo se encuentra más cerca de dichos electrones y los atraerá con más fuerza. Como el orden de los radios atómicos es r F (0,64 Å) < r Si (1,17 Å) < r Mg (1,60 Å), el orden creciente de las electronegatividades será ε Mg (1,) < ε Si (1,8) < ε F (4). 3 Considerando condiciones estándar a 5 ºC, justifique cuáles de las siguientes reacciones tienen lugar espontáneamente y cuáles sólo pueden llevarse a cabo por electrólisis: a. Fe + + Zn Fe + Zn +. b. I + Fe + I + Fe 3+. c. Fe + Cr 3+ Fe + + Cr +. Datos: ε (Fe + /Fe) = 0,44 V; ε (Zn + /Zn) = 0,77 V; ε (Fe 3+ /Fe + ) = 0,77 V; ε (Cr 3+ /Cr + ) = 0,4V; ε (I /I ) = 0,53 V. Para que una reacción química sea espontánea, su variación de la energía libre de Gibbs ha de ser negativa, y ésta está relacionada col el potencial de la pila según la ecuación: ΔG 0 = - nfe 0. O sea, que si el potencial de la pila es positivo, la reacción es espontánea. Fe + + e 0 Fe E + = - 0,44 V Zn Zn + + e 0 E + = 0,77 V Zn/Zn Cu + + Pb Cu + Pb + E 0 pila= E 0 reducción + E 0 Oxidación = E E = 0,44 V + 0,77 V = 0,33 V > 0 Espontáneo + Fe /Fe Zn/Zn Fe /Fe I + e I 0 E - = 0,53 V Fe + Fe e 0 E + 3+ = - 0,77 V Fe /Fe I + Fe + I + Fe 3+ E 0 pila= E 0 reducción + E 0 Oxidación = E E = 0,53 V +(- 0,77 V) = - 0,4 V < 0 No espontáneo + 3+ I/I Fe /Fe I/I Cr e Cr + 0 E 3+ + = - 0,4 V Fe Fe + + e 0 E + = 0,44 V Fe/Fe Fe + Cr 3+ Fe + + Cr + E 0 pila= E 0 reducción + E 0 Oxidación = E E = - 0,4 V + 0,44 V = 0,0 V > 0 Espontáneo + Cr /Cr Fe/Fe Cr /Cr16 4 Escriba la fórmula desarrollada de: a. Dos compuestos que tengan la misma fórmula empírica. b. Un alqueno que no presente isomería geométrica. c. Un alcohol que presente isomería óptica. a. Se pueden elegir tan fácil como uno quiera (acetileno y benceno, por ejemplo, cuya fórmula empírica es C) o más complejos: ácido butanoico (C 3 -C -C -COO) y 3-hidroxibutanal (C 3 -CO-C - CO). A los dos le corresponde la misma fórmula empírica: C 4 O. b. O sea, que posea un doble enlace, pero que no tenga carbonos asimétricos. El más simple es el eteno. C =C. c. Es decir, que presente el grupo hidroxilo y tenga un carbono asimétrico, por ejemplo, el butan--ol: C 3 -CO-C -C 3. 5 La reacción de la hidracina, N 4, con el peróxido de hidrógeno se usa en la propulsión de cohetes, según la siguiente ecuación termoquímica: N 4 (l) + O (l) N (g) + 4 O (g) Δ o = 64, kj a. Calcula la entalpía de formación estándar de la hidracina. b. Calcula el volumen en litros de los gases formados al reaccionar 30 g de hidracina con la cantidad adecuada de peróxido de hidrógeno a 600 ºC y 650 mm de g. Datos: Masas atómicas: = 1; N = 14; Δ 0 f[ O (l)] = 187,8 kj/mol; Δ 0 f[ O(g)] = 41,8 kj/mol. R= 0,08 atm L K -1 mol-1. a. Como la entalpía de cualquier reacción, por definición, es: Δ r o = Σ(Δ f o Productos ) - Σ(Δ f o Reactivos ) Δ r o = 4 Δ f o Agua Δ f o Peróxido - Δ f o idracina 64, kj = 4 mol ( 41,8 kj/mol) mol ( 187,8 kj/mol) Δ o f idracina Δ o f idracina = 50,6 kj/mol b. Los gramos de hidracina se pasan a moles y como con cada mol de hidracina se obtiene 5 moles de gas (1 de nitrógeno y 4 de agua): 1molN 4 5molgases 30 g N 4 = 50 mol de gas 3 g N4 1mol N4 Mediante la ecuación de los gases ideales se calcula el volumen de los mismos: 50 mol 0,08( atm L/K mol ) 600K V = =.877 L 0,855 atm 6 En diversos países la fluoración del agua de consumo humano es utilizada para prevenir caries. a. Si el producto de solubilidad K s del CaF es 1, cuál es la solubilidad de una disolución saturada de CaF? b. Qué cantidad en gramos de NaF hay que añadir a un litro de una disolución acuosa que contiene 0 mg de Ca + para que empiece a precipitar CaF? Masas atómicas: F=19; Na= 3; Ca=40. a. El equilibrio de solubilidad es: CaF (s) Ca + (ac) + F (ac) Como por cada mol de ión calcio (II) que aparece en equilibrio, aparecen dos de ión fluoruro, si llamamos s a la concentración molar del ión calcio (II), la del ión fluoruro será s: Ks 1, K 3 3 s= Ca F = s (s) = 4s s = = =,9 10 mol/l 4 4 b. Con el producto de solubilidad y la concentración de Ca + : + + 0,0 g Ca 1 mol Ca -4 = 5 10 mol/l + 1 L 40 g Ca se calcula la concentración de F proveniente del fluoruro de sodio, y ésta se pasa a gramos/l: Ks 1, K s= Ca F F = = = 4,5 10 mol/l + -4 Ca 5 10 mol/l -4 4,5 10 mol NaF 4 g NaF 1 L = 0,019 g NaF 1 L 1 mol NaF17 01.4. OPCIÓN B. 1 Formule o nombre los compuestos siguientes: a. ipoyodito de calcio b. Óxido de cobalto (III) c. Fenol d. NaSO 4 e. Cu f. C 3 C CON a. Ca(IO) b. Co O 3 c. C 6 5 -O d. idrógenosulfato de sodio. idrógenotetraoxosulfato (VI) de sodio. e. idruro de cobre. idruro de cobre (II). f. Propanamida. Exprese en moles las siguientes cantidades de SO 3 : a. 6, moléculas. b. 67, g. c. 5 litros medidos a 60 ºC y atm de presión. Masas atómicas: O = 16; S = 3. R = 0,08 atm L K-1 mol-1. a. Como cada mol tiene 6, moléculas de SO 3 : 1 mol SO 6,03 10 moléculas SO = 10 mol SO ,03 10 moléculas SO3 b. Puesto que la masa molar del óxido es 80 g/mol: 1 mol SO3 67, g SO3 = 0,84 mol SO3 80 g SO3 c. Aplicando la ecuación de los gases ideales: P V atm 5 L n = = = 1,83 mol SO R T 0,08 atm L/K mol 333 K 3 En las siguientes moléculas, S; N y C 3 O: a. Represéntelas mediante un diagrama de Lewis. b. Justifique razonadamente la polaridad de las moléculas. c. Identifique las fuerzas intermoleculares que actuarán cuando se encuentran en estado líquido. a. S N C 3 O S N N 3 C O b. Según la teoría RPECV, alrededor del oxígeno hay 4 pares de electrones, dos compartidos y dos sin compartir. Es del tipo AB E y su forma será plana angular. Como el azufre es más electronegativo que el hidrógeno, resultará un dipolo dirigido hacia el azufre. Por tanto, la molécula es polar. c. Entre azufre e hidrógeno no hay suficiente diferencia de electronegatividad como para formar enlaces de hidrógeno. Las fuerza serán fuerzas de Van der Waals de tipo dipolo permanente-dipolo permanente (fuerzas de Keesom o interacción dipolo-dipolo) La molécula es apolar ya que no hay diferencia de electronegatividad entre los átomos que la forman. Las únicas fuerzas existentes entre las moléculas de nitrógeno será de Van der Waals dipolo inducido instantáneo-dipolo inducido (de London) Molécula con dos átomos centrales: el carbono, del tipo AB 3 E, 3 pares de e compartidos y 1 sin compartir, pirámide triangular, y el oxígeno, del tipo AB E y su forma será angular. Como el oxígeno es bastante más electronegativo, habrá un momento ipolar dirigido hacia él que hará de esta molécula sea polar. La molécula posee un átomo de oxígeno que es mucho más electronegativo, atraerá hacia sí los electrones de sus enlaces covalentes y se generará un dipolo en la molécula que provoca la formación de enlaces de hidrógeno entre ésta y las contiguas.18 4 a. Escriba el equilibrio de hidrólisis del ión amonio (N 4 +), identificando en el mismo las especies que actúan como ácidos o bases de Brönsted Lowry. b. Razone como varía la concentración de ión amonio al añadir una disolución de hidróxido de sodio. c. Razone como varía la concentración de iones amonio al disminuir el p. a. El amonio es un ácido: N O N O + Ácido: cede un protón al agua Base: capta un protón del amonio Amoníaco: base conjugada del amonio: capta un protón del hidrogenoión Ácido conjugado del agua: cede un protón al amoníaco b. Al Añadir NaO, los hidroxilos reaccionan con los hidrógenoiones para formar agua desplazándose el equilibrio hacia la derecha e hidrolizándose, por tanto, más cantidad de amonio. Es decir, la concentración de amonio disminuirá. c. Disminuir el p es aumentar la concentración de hidrógenoiones y el equilibrio se desplazará a la izquierda, aumentando de esta manera la concentración de amonio. 5 Calcule la molaridad de una disolución preparada mezclando 150 ml de ácido nitroso 0, M con cada uno de los siguientes líquidos: a. Con 100 ml de agua destilada. b. Con 100 ml de una disolución de ácido nitroso 0,5 M. a. Al añadirle agua no cambiará el número de moles de ácido, que serán los que inicialmente había en los 150 ml: 0, mol NO 0,15 L disolución = 0,03 mol NO 1 L disolución Estos moles estarán en un volumen total de 50 ml, po tanto: 0,03 mol NO M = 0,1 M 0,5 L disolución = b. abrá que sumar los moles de soluto provenientes de ambas disoluciones de ácido: 0, mol NO 0,5 mol NO 0,150 L disolución1 + 0,100 L disolución = 0,08 mol NO 1 L disolución1 1 L disolución Que estarán en un volumen total de 00 ml, por tanto: 0,08 mol NO M = 0,3 M 0,50 L disolución = 6 El clorato de potasio reacciona en medio ácido sulfúrico con el sulfato de hierro (II) para dar cloruro de potasio, sulfato de hierro (III) y agua: a. Escriba y ajuste la ecuación iónica y molecular por el método del ión-electrón. b. Calcule la riqueza en clorato de potasio de una muestra sabiendo que 1 g de la misma han reaccionado con 5 ml de sulfato de hierro 1 M. Masas atómicas: O = 16; Cl = 35,5; K = 39. a. El ión clorato se reduce a ión cloruro: ClO e Cl + 3 O El hierro(ii) se oxida a hierro (III): Fe + Fe e Para que el número de electrones intercambiados en cada semirreacción sea el mismo: 5 x (Fe + Fe e ) ClO e Cl + 3 O 6 Fe + + ClO e 6 Fe e + Cl + 3 O Trasladando los coeficientes obtenidos a la ecuación molecular y teniendo en cuenta que el número de iones Fe(III) es par: KclO FeSO SO 4 KCl + 3 Fe (SO 4 ) O b. Se calculan los moles de sulfato de hierro(ii) consumidos con los datos de la disolución y, con ellos, el número de moles de clorato que se pasan a gramos: 1 mol FeSO4 1 mol KClO3 1,5 g KClO3 5 ml disolución = 0,51 g KClO ml disolución 6 mol FeSO4 1 mol KClO3 Como la muestra pesaba 1 g, la riqueza de la misma será del 51 %.19 01.5. OPCIÓN A. 1 Formule o nombre los siguientes compuestos: a. Dicromato de plata b. idróxido de vanadio (V) c. Butan--ol d. MnO e. IO f. C 3 COO a. Ag Cr O 7 b. V(O) 5 c. C 3 -C -CO-C 3 d. Dióxido de manganeso. Óxido de manganeso (IV) e. Ácido yodoso. Dioxoyodato (III) de hidrógeno. f. Ácido etanoico. Ácido acético. Indique razonadamente: a. Cómo evoluciona la primera energía de ionización en los elementos de un mismo periodo al aumentar el número atómico. b. Si el radio del ión cloruro será mayor o menor que el radio atómico del cloro. c. Que tienen en común el Na + y el O -. a. El potencial de ionización es la energía que hay que suministrar a un átomo neutro, gaseoso y en estado fundamental, para arrancarle el electrón más débil retenido. En los elementos de un mismo período, el potencial de ionización crece a medida que aumenta el número atómico ya que el electrón diferenciador o último de los elementos de un período está situado en el mismo nivel energético (el mismo número cuántico principal), mientras que la carga nuclear efectiva aumenta, por lo que será mayor la fuerza de atracción. b. El radio de un anión siempre será mayor que el de su respectivo átomo ya que al aumentar el número de electrones sin que varíe el de protones existentes en el núcleo, aumentará las repulsiones electrostáticas y aumentará el radio del mismo. (r(cl ) = 1,81 Å > r(cl) = 0,99 Å). c. Que son especies isoelectrónicas, ambas con la configuración electrónica del neón: 1s s p 6. 3 El metanol se prepara industrialmente según el proceso siguiente: CO(g) + (g) C 3 O(g) Δ < 0 Razona como afecta al rendimiento de la reacción: a. Aumentar la temperatura. b. Retirar del reactor el C 3 O (g). c. Aumentar la presión. El Principio de Le Châtelier, establece que si un sistema en equilibrio es perturbado mediante una acción exterior, este sistema evoluciona para contrarrestar dicha perturbación, llegando a un nuevo estado de equilibrio. Basándonos en él: a. Un aumento de temperatura desplazará la reacción en el sentido en que se consuma calor, o sea, en sentido endotérmico. Se desplazará hacia la izquierda produciéndose más hidrógeno y monóxido de carbono. Disminuye el rendimiento de la reacción. b. Si se disminuye la concentración de metanol, el equilibrio se desplaza hacia la derecha para reponer la pérdida de concentración. Aumentará el rendimiento de la reacción. c. Si se aumenta la presión total, el equilibrio tratará de compensar este aumento desplazándose hacia donde menos moles de sustancias gaseosas existan, para producir menos choques moleculares con las paredes del mismo y disminuir así la presión. Es decir, hacia la derecha (por cada tres moles de reactivos que desaparecen, aparece sólo uno de productos). Aumentará el rendimiento de la reacción. 4 a. Escriba la reacción de adición de cloruro de hidrógeno a C 3 C C=C. b. Escriba y ajuste la reacción de combustión del propano. c. Escriba el compuesto que se obtiene cuando el cloro molecular se adiciona al metilpropeno.20 a. Reacción de adicción electrófila al doble enlace que sigue la regla de Markovnikov. Se produce un derivado halogenado con el hidrógeno unido al carbono menos sustituido y el cloro al más sustituido, o sea, el -clorobutano: C 3 C C=C + Cl C 3 C CCl-C 3 b. Producirá, como todos los hidrocarburos, dióxido de carbono y agua: C 3 C C O 3 CO + 4 O c. En este caso se rompe el doble enlace y entra un cloro a cada uno de los carbono que lo formaban: C 3 C(C 3 )=C + Cl C 3 CCl(C 3 )C Cl 1,-diclorometilpropano 5 Se disuelven 5 g de NaO en agua suficiente para preparar 300 ml de disolución. Calcule: a. La molaridad de la disolución y el valor del p. b. La molaridad de una disolución de SO 4, de la que 30 ml de la misma son neutralizados con 5 ml de la disolución de la base Datos: Masas atómicas: = 1; O = 16; Na = 3. a. La molaridad se obtiene sin más que pasar los gramos de sosa a moles: 5 g NaO 1 mol NaO = 0,4 M 0,3 L disolución 40 g NaO Como la sosa es una base fuerte, se encuentra completamente disociada. La concentración de hidroxilos es también 0,4 M. Se calcula el po y después el p: po = log[o ] = - log 0,4 = 0,38 p = 14 0,38 = 13,6 b. La reacción de neutralización es: SO 4 + NaO Na SO 4 + O Con el volumen y concentración de la sosa se calculan los moles de la misma consumidos, con éstos los de ácido y a continuación la concentración del mismo: 0,4 mol NaO 1 mol SO4 0,05 L disolución NaO = 0,005 mol SO4 1 L disolución NaO mol NaO Como estos moles están en 30 ml: mol SO4 M SO 0,175 M 4 0,03 L disolución = 6 Se mezclan litros de cloro gas medidos a 97 ºC y 3 atm de presión con 3,45 g de sodio metal y se dejan reaccionar hasta completar la reacción. Calcule: a. Los gramos de cloruro de sodio obtenidos. b. Los gramos del reactivo no consumido. Datos: R = 0,08 atm L K -1 mol -1. Masas atómicas: Na = 3; Cl = 35,5 R a. La reacción entre en cloro y el sodio es: Cl + Na NaCl Se calcula cuál es el reactivo limitante y para ello es necesario saber los moles o los gramos que hay de cloro: 3 atm L n = 0,0 mol Cl Cl 0,08 atm L/K mol 370 K = 1 mol Na 1 mol Cl 3,45 g Na = 0,075 mol Cl < 0, mol Cl 3 g Na mol Na El reactivo limitante es el sodio. La cantidad de cloruro de sodio obtenida será: 1 mol Na mol NaCl 58,5 g NaCl 3,45 g Na = 8,77 g NaCl 3 g Na mol Na 1 mol NaCl b. El reactivo limitante es el sodio y sobran 0,15 mol de cloro (0,0 0,075), que pasados a gramos. 71 g Cl 0,15 mol Cl = 8,875 g Cl 1 mol Cl Mostrar más
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