Química

UNIVERSIDADES PÚBLICAS DE LA COMUNIDAD DE MADRID PRUEBA DE ACCESO A ESTUDIOS UNIVERSITARIOS (LOGSE) Curso 2006­2007 MATERIA: QUÍMICA SOLUCIONES (ORIENTACIONES PARA EL CORRECTOR) Cuestión 1.– Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos. a) H . . . . . . . . . . . . H : P : H H: S : H: C: O: H : I :
Be :
I : . . . . . . . . . . . . H H H b) Solamente el metanol presenta enlaces de hidrógeno debido a la alta polaridad del enlace O–H. c) PH3 : Molécula piramidal­trigonal. Hibridación sp 3 . Molécula asimétrica con un par de electrones no compartido. H2S : Molécula angular. Hibridación sp 3 . Molécula asimétrica con dos pares de electrones no compartidos. CH3OH : Molécula tetraédrica. Hibridación sp 3 en el carbono. Molécula asimétrica por la presencia del grupo OH. BeI2 : Molécula lineal. Hibridación sp. d) Todas son polares excepto BeI2 que es la única molécula simétrica y sus momentos dipolares se anulan. Cuestión 2.– Puntuación máxima por apartado: 1,0 punto. a) La disolución de KCl es neutra porque proviene de la dioluión de un ácido y una base fuertes. El compuesto HF es un ácido débil según indica su Ka, mientras que el HNO3 es un ácido fuerte. Luego pH (HNO3) < pH (HF) < pH (KCl). b) El orden de fuerza de las bases conjugadas de los ácidos se puede establecer por sus mayores o menores constantes de basicidad (Kb = Kw/Ka). Así: Kb(ClO2 – ) = 10 –12 , Kb(HCOO – ) = 10 –10 y Kb(IO4 – ) = 10 –6 . Luego, pH (ClO2 – ) < pH (HCOO – ) < pH (IO4 – ). Cuestión 3.– Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos. a) Verdadero. Δn = 2+1–0 = 3. Aumenta el número de moléculas en estado gaseoso, por lo que aumenta el desorden y por tanto la entropía. b) Falso. Kp=Kc(RT) Δn =Kc(RT) 3 , luego Kp/Kc ¹ RT c) Falso. El valor de Kp solo depende de la temperatura, luego si T=cte, Kp=cte. d) Verdadero. ΔG>0 luego ΔH–TΔS>0 luego ΔH>TΔS. Como ΔS>0 (y siempre T>0) implica que ΔH>0, por lo que es endotérmica. También se puede justificar que es la reacción inversa a la combustión de H2. Como todas las combustiones son exotérmicas, la inversa será endotérmica. Cuestión 4.– Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos. a) El orden total de reacción es 3. La ecuación de velocidad de la reacción es v = k[X]2 [Y]
b) Ya que por cada mol de productos X2Y, desaparecen 2 moles de reactivo X, la relación entre las velocidades de formación de X2Y y de desaparición de X será: d[X]
d[X 2 Y] = 2 velocidad de desaparición de X = 2 velocidad de aparición de X2Y (ó ). dt
dt
c) La velocidad de reacción se puede expresar en unidades de concentración´tiempo –1 , por ejemplo mol∙L – 1 –1 ∙s . Se trata de una reacción de orden 3, por tanto, las unidades de k son de concentración –2´tiempo –1 , normalmente, L 2 ∙mol –2 ∙s –1 . d) La constante de velocidad solo depende de la temperatura, según la ecuación de Arrhenius. Cuestión 5.– Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos. a) Verdadera. La reacción de un alcohol y un ácido orgánico produce ésteres. ROH + R’COOH " R’COOR + H2O
Soluciones 1/2 b) Verdadera. El eteno puede dar reacciones de adición al doble enlace, por ejemplo CH2=CH2 + H2 " CH3­CH3 c) Falsa. La reducción de un grupo alcohol supone una incorporación de hidrógeno y conduce al correspondiente alcano. R­CH2OH (condiciones reductoras) + H2 " R­CH3 + H2O. El alumno también puede justificar que es falso porque la reacción de alcohol a ácido es una oxidación en lugar de una reducción. d) Verdadera. Los alcoholes por acción del ácido sulfúrico pierden una molécula de agua y dan H SO 4 hidrocarburos con dobles enlaces. CH3­CH2OH ¾ ¾2 ¾¾
® CH2=CH2 + H2O
Soluciones 2/2 Soluciones a los problemas: OPCIÓN A Problema 1.– Puntuación máxima por apartado 0,5 puntos. HA D A – + H + pH=3,4; a=0,02 c(1–a) ca ca + –3,4 –4 a) [H ]=10 =3,98∙10 M; ca=3,98∙10 –4 M ; c=3,98∙10 –4 M/0,02=0,0199 ≈ 0,02 M. b) [A – ] = ca = 3,98∙10 –4 M; [HA] = c(1–a) = 0,02×0,098 = 0,0196 M. – + c) Ka = [A ]∙[H ]/[HA] = 3,98∙10 –4 ´ 3,98∙10 –4 /0,0196 = 8,08∙10 –6 . d) HA + KOH " KA + H2O n(KOH) = n(HA) = 0,02∙0,05 = 0,001 moles; g(KOH) = 0,001×56,1 = 0,056 g Problema 2.– Puntuación máxima apartado: 1,0 punto. a) Eº= Eº (Cd 2+ /Cd) - Eº (Mg 2+ /Mg) = - 0.40 - (- 2.37) = + 1.97 V y la reacción será espontánea actuando la barra de Cd como cátodo y la barra de Mg como ánodo, Cd 2+ + 2e – D Cdº; Eº (Cd 2+ /Cd) = - 0.40 V Mgº - 2e – D Mg 2+ ; Eº (Mg 2+ /Mg) = - 2.37 V 2+ El Cd se deposita como Cd y la barra de Mg se disuelve como Mg 2+ . Reacción global: Cd 2+ (ac) + Mg (s) D Cd (s) + Mg 2+ (ac). El potencial de la pila es 1.97 V. b) Eº = Eº (Ag + /Ag) - Eº (Cd 2+ /Cd) = + 0.80 - (- 0.4) = + 1.2 V, la reacción será espontánea actuando la barra de Ag como cátodo y la barra de Cd como ánodo, Ag + + e – = Agº; Eº (Ag + /Ag) = + 0.80 V Cdº - 2e – = Cd 2+ ; Eº (Cd 2+ /CD) = - 0.40 V + Ahora Ag se deposita como Ag y Cd se disuelve como Cd 2+ . Reacción global: 2Ag + (ac) + Cd (s) = 2Ag (s) + Cd 2+ (ac). El potencial de la pila será Eº=1,2 V OPCIÓN B Problema 1.– Puntuación máxima por apartado: 1,0 punto. 3H2 (g) + N2 (g) = 2NH3(g) inicio 2 1 3.2 equil. 2+3x 1+x 3,2 – 2x = 1,8 a) n(NH3)=1,8= 3,2 - 2x; x=0,7; n(N2) =1+x=1,7 y n(H2)= 2+3x=4,1 moles b) Kc=(1,8/25) 2 /[(4,1/25) 3 ∙(1,7/25)] = 17,28; Kp=Kc (RT) Δn = 17,28 (0,082´673) –2 = 5,67∙10 –3 Problema 2.– Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos. a) CH2=CH–CH2–CH3 + HCl " CH3–CHCl–CH2–CH3 P es el 2–clorobutano b) DGºr = DGºf(P)-DGºf(1–buteno)-DGºf(HCl) = (-55,1)-(70,4)-(-95,2)= -30,3 kJ∙mol –1 , DGºr < 0 Þ espontánea c) DHr = DHºf(P)-DHºf(1–buteno)-DHºf(HCl) = (-165,7)-(-92,3)-(-0,54)= -72,86 kJ∙mol –1 . PV 1 ´ 12 , 2 =
= 0 , 5 mol ; Q = n∙DHr = -36,4 kJ
d) n HCl = RT 0,082 ´ 298 Soluciones 3/2