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UNIVERS¡DADES PÚBLICAS DE LA COMUNIDAD DE MADR¡DPRUEBA DE ACCESO A LAS ENSEÑANZAS UNIVERSITARIAS

OFICIALES DE GRADO

Curso 2014-2015

MATERIA: QUíMICA

ir,ofau/ctopvTF

INSTRUCCIONES GENERALES Y CAL¡FICACIÓN

Después de leer atentamente todas las preguntas, el alumno deberá escoger unapropuestas y responder a las cuestiones de la opción elegida.CALIFICACIóN: Cada pregunta se valorará sobre 2 punós_

de las dos opciones

OPCION A

Pregunta A1-- Considere los átomos X e Y, cuyas configuraciones electrónicas fundamentales terminan en3si y 4pa, respectivamente:

a) Escriba sus configuraciones electrónicas y razone cuáles son sus iones más estables.b) Si estos dos elementos se combinaran entre sí, determine la fórmula del compuesto formado y justifique

eltipo de enlace que presentaría.c) Determine la longitud de onda máxima (en nm) de Ia nadiación necesanaparatanizar un átomo del

elemento X, sabiendo que su primer potencial de ionización es 41g kJ.rnot*1.Datos- h = 6.626x10-s J.s; c = 3x108 m's-,; 1 nm = l0-s m; N¡ = 6,022x1023 npl-1.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos apartados a) y b); 1 punto apartado c).

Pregunta A2.- Justifique si cada una de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa:a) El ion HCO3- es una especie anfótera, miéntras que NHa* únicamente puede actuar como ácido.b) La sal procedente de un ácido débily una base fuerte siempre üene carácter básico.c) El pH de una disolución obtenida al mezclar disoluciones de ácido clorhídrico e hidroxido de sodio

siempre es neuto.d) Siuna disolución Atiene pH = 3yotm Btiene pOH =6, [OHl en Bes 1000 veces la de A.

Puntuación máxima por apartado: 0,S puntos.

Pregunta A3.- Para la reacción de combustíón del 1,3-butadieno:a) Escriba y ajuste la reacción.b) Calcule la entalpía de la reacción e indique sies exotérmica o endotérmica.c) Justifique cuálserá elsigno de la variación de entropía de Ia reacción.d) Razone sila reacción es espontánea a ternpenaturas altas o bajas.

Dalos. ^Hf

(kJ-rnol-1): butadieno (g) = io8,g; Có, (g) = n393,b, H2O (l) = E2g5,g.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

PreguntaA4.-Efsbzosseobtíeneenlareaccíónsb2s3+f0 I-iNo¡--+sbzos+3s+f0Noz+sH2o.s¡reaccionan 5,0 g de Sb2S3 con 0,75 ,L qg ácido nítrico (67% de riquáza en mara y densidad t,+t g.m[-]j,-'a) Justifique, utilizando números de exidación, qué especies se oxidan y qué especies se reáuoá en esta

reacción.b) Razone cuáles elreacfivo limitanfe de esfa reacción.c) Calcule la masa de azufre obtenida.d) Calcule el volumen de dióxido de nitrogeno que se obtendrá, medido a 2gg K y 0,g atm.

Datos.R=0,082atm.L-mor-1'Kl"Masasaióm¡cas:H=I,0; N=i4,0;o=ro,o;§=82,0; sb=12r,g,Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta A§.- Para llevar a cabo la siguiente reacción de descomposición en fase gaseosa, N2Oa s 2 No2,se introduce en un reactor 1 mol de N2Oa, alcanzándose elequilibrio de Ia reacc¡on á¿S,C y2 átm.a) Determíne el valor de f,$ para esta reacción sabiendo quá K = 0,67.

b) Calcule las fracciones molares en elequilibrio.c) Justifique si la presión total deberia aumentar o disminuir para que la mezcla en el equilibrio fuera

equimolar.Dato. R =0,A82 atm.L.mol-1.1C1.

Puntuación máxima por apartado: 0,s puntos apartados a) y c): I punto apartado b)_

OPC|ÓN B

Pregunta B1.- Una corriente de 6,5 A circula durante 3 horas a través de dos celdas electrolíticas quecontienen sulfato de cobre(ll) y tricloruro de aluminio fundidos, respectivamente.a) Escriba y ajuste las semineacciones que tienen lugar en el cátodo de cada celda. lndique si se trata de

una reacción de oxidación o de reducción.b) Calcule la masa de metaldeposÍtado en cada una de ellas.

Datos. F = 96485 C. Masas atómicas: AI= 27,0; Cu = 63,5.

Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

Pregunta B.2.- A 25 oC, una reacción químíca det tipo A (g) --* B (g) + C (g) tíene una constante cínétícak = 5x1012 L'mol-1's-1. Conteste a las siguientes preguntas, justificando en todos los msos su respuesta:ai ¿Cuáies son ias uniciades cie ia veiocidaci de reacción?b) ¿Cuáles elorden global la reacción?c) ¿Qué le ocurre a la constante cínética si disminuye la temperatura del sistema?d) ¿Se trata de una reacción elemental?

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 83.- Complete las siguientes reaccíones y nombre en cada caso ef reactívo y el productomayoritario obtenido, e indique eltipo de reacción:

a) CHñHOH-CH2-CH: + HzSO¿ -b) CHTCOOH + NH3---+c) CH2=Qf{-gH3 + H20 (medio ácido) --*d) CH2=QI-1-CH2-CH3 + Brz --+

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 84.-Consíderando como combustibies ei metano y ef propano:a) Escriba y ajuste sus reacciones de combustión.b) Calcule las entalpías de las rearciones de combustión del metano y del propano.c) Determine los gramos de COz que se desprenden cuando se guema 1 kg de cada combustible.d) Justifique sise obtiene más energía alquemar I kg de metano o f kg de prcpano.

Datos. Masas atómicas: H = 1; C= 12,0 = 16.AHf (metano, g) = -74,8 kJ'mol-1;AHf (propano, g) = -103,8 kJ-rnol-1;

^H"o (C, s) = -393,6 kJ'mol-1; AH"o (hidrógeno molecular, g) = -285,8 kJ'mol-1.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 85.- Se tienen cuatro disoluciones 0,1 M de HNO3, HNOz, NH4CI y KCl, respectivamente.a) Determine el pH de la disolución de HNO3.b) Determine elpH de la disolución de HNO2.c) Ordene justificadamente las disoluciones del enunciado de renor a mayor pH.d) ¿Qué volumen de hidróxido de sodio 0,25 M hay que utilizar para neutralizar 25 mL de la disolución de

HNO3?Datos. G (HNOr) = 4,5x10-a; IG $Hs) = 1,7xf 0{.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

JUNTO 2015

Pregunta A1.- Considere los elementos siguientes: Ti (Z = 22), Mn (Z = 25), Ni (Z =28)y Zn {Z= 3$.a) Escriba sus configuraciones electrónicas.b) lndique el grupo y el periodo a los que pertenece cada uno de los elementos.c) Justifique sialguno de ellos presenta electrones desapareados.d) Justifique si alguno de ellos conduce la electricidad en estado sólido.Puntuación máxima por apartado: O5 puntos.

a) Ti (z=22)- ',1s22s22p6 3s2 3p6 4s2 3d2

Mn (Z=25)' 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5

Ni (Z=28): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8

zn(z-3o'¡: l* z* 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1o

b) Los cuatro elementos son metales de transición y los cuatro pertenecen al periodo 4

Grupos: Ti, grupo 4Mn, grupo 7

Ni, grupo 10Zn, grupo 12

c) Según el principio de máxima multiplicidad, los electrones se colocan en orbitalesdegenerados de talforma que ocupen el máximo de orbitales.El Ti tiene dos electrones en orbitales d, que se colocarán en dos orbitales, tiene 2electrones desapareados.El Mn tiene 5 electrones que ocupaÉn los 5 orbitales d, tiene 5 electronesdesapareados.El Ni tiene 8 electrones en orbitales d, por lo que tendrá sólo 2 electronesdesapareados.El Zn tiene 10 electrones, que llenarán los 5 orbitales d, no tiene electronesdesapareados.

d) Todos son metales, luego todos conducirán la electricidad en estado sólido por

tener electrones que se pueden mover libremente.

Pregunta A2.- Escriba las reacciones químicas ajustadas a las que corresponden las

siguientes variaciones de entalpía estándar, incluyendo el estado de agregación de

reactivos y productos. lndique si son reacciones endotérmicas o exotérmicas.

a) AHlo propano (g) = -tOg,A kJ'mol-l.b) AHro pentaóxido de dinitrógeno (g) = 90,4 kJ'mol-1.c) AHo combustión ácido propanoico (l) = -1527 kJ'mol-1.d) AHroeteno (g) = 52,4 kJ'mol-l.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) 3c (s) + 4Hz (g) --r CftCHzCH: (g), exotérmica ya que aH < 0

b) Nz (g) + 5l2az (g) ---+ N2Os (g), endotérmica ya que AH > 0

c) CHTCHz-COOH + TPAz -+ 3COz 19¡ + 3Hzo (l}- exotérmica ya que AH < 0

tl) 3c (s) + 2Hz (g) ---+ CH2=CHz (9), endotérmica ya que AH > 0

Pregunta A3.- Considere los siguientes compuestos y sus valores de Ks (a 25 "C)indicados en Ia tabla:a) Formule cada uno de sus equilibrios de solubilidad.b) Escriba en orden creciente, de forma justificada, la solubilidad molar de estos

compuestos.Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

Sulfato de bario K,,= 1.1x10-1'

Sulfuro de cadnrio K. = 8.0*1O-ri

Hidroxido de hierrc(ll I K, = 'l ,Sx'l S-14

Carbonato de caicio Ko = 8.7" 10-i

a)

b)

BaSO¿ I Ba2* (ac) + SO42- (ac)

CdS 5 Cd2* (ac) + S2-(ac)

Fe(OH)z 5 Fe2* (ac) + 2OH (ac)

CaCOo icaz* iaci + CO32- (ac)

BaSO¿ 5 Ba2* (ac; + SO42- (ac)

6s= [Baz*].[sof-] = "'CdS 5 Cd2* (ac) + 52- (ac)

t-s= v'RE= J1,1 .10-10= 1,05.10-5 mol/L

t.s = rK = {a,z . 10-s = 9,33 . 10-s mol/L

6r= [co'.] [s'-] = r'f*

s = v'],15 = {B 10-28 = 2,83 . 10-14 mol/L

Fe(OH)2 5 Fe2* (ac) + 2OH (ac)

6s= [Fe2*1.[o* ]'=s . (2s)2 = 4 s3 , ='@ = 2,92. 1o-o mor/L

CaCO¡ 5 Ca2* (ac) + CO32 (ac)

6'= [cr'.] [co]-] = s'

s (CdS) < s (Fe(OH)z) < s (BaSO4) < s (CaCO3)

Pregunta A4.- Una disolución acuosa 0,2 M de metilamina tiene pH = 12.

a) Escriba la reacción de disociación en agua de la metilamina.b) Calcule el grado de disociación de la metilamina en la disolución.c) Calcule el pH de una disolución acuosa de hidróxido de potasio 0,2 M.

d) A partir de los resultados anterieres, justifique si la metilamina es una base fuerie o

déb¡t.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) CHs- NH2 + HzO 5 CHs- NH¡ + OH-

b)

Cs

Ceq

CHs- NHz + H:O4,2

0,2 (1 - cr)

5 CH3- NH3 + OH

0,2 s 4,2 a

pOH=14-pH=14-12=2

2=-logloH-I

0,01 = 0,2 q

lOHl = 0,01 M

a:0,05

c) El hidróxido de potasio es una base fuerte, que se disocia completamente.

KOH-K*+OH-

[On1 = 6,2 * pOH = - log [OH-] - - log 0,2=A,7

pH=14-pOH=13,3

d) La met¡lamina es una base débil, tiene un grado de disociación bajo. A igualconcentración que la disolución de KOH, la de metilam¡na tiene un pH menor, esmenos básica.

Pregunta A5.- Se preparan dos cubetas eleetro¡íticas conectadas en ser¡e que

contienen disoluciones acuosas, la primera con 1 L de nitrato de zinc 0.50 M y lasegunda con 2 L de sulfato de aluminio 0,20 ltJI.

a) Formule las sales y escriba las reacciones que se producen en el cátodo de ambascubetas electrolíticas con el paso de la corriente eléctrica.b) Sabiendo que en el cátodo de la segunda se han depositado 5,0 g del metaleorrespondiente tras 'i h, calcule la intensidad de corriente que atraviesa las doscubetas.c) Calcule los gramos de metal depositados en el cátodo de la primera cubeta en el

mismo periodo de tiempo.d) Transcurrido dicho tiempo, ¿cuántos moles de cada catión permanecen en

disolución?Datos. F = 96485 C. Masas atómicas: Al = 27,A; Zn= 65,4.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

En la primera cubeta el nitrato de cinc Zn (NO3)2 estará disociado:

Zn(NO¡)z-Zn'*+2NOs

En el cátodo se produce la reducción de los iones Zn2*

znz*+2e--zn

En la segunda cubeta el sulfato de aluminio Al2 (SO4)3 estará disociado:

Al2(SO4)3 - 2 Al3* + 3 SOa2-

En el cátodo se produce la reducción de los iones Al3*

Al3*+3e--Al

b) Aplicando la ley de Faraday para la electrolisis:

M¡¡' | 'tmar= á_ 96EE

5 .3-96485l=

27 .3600 = 14',89 A

Como las cubetas están en serie, Ia intensidad que atrav¡esa ambas será la misma

c) En el cátodo de la primera cubeta:

m_ = Mzn' l 't _ 65,4' 14,89'3600e-'96485 2'96485 = 18,17 I

d) Los moles que quedan en disolución son los que había inicialmente menos los

depositados en los cátodos.

En la primera cubeta:

Zn{NO:)z-Zn2*+2NO¡ naznz* = 0,5 mol

1 moln depositados= 18,17 g . 557¡= 0,28 mol

fldiso¡uc¡ón = 0,5 - 0,28 = 0,22 mol ZnZ*

En la segunda cubeta:

Al2(SO4)3 - 2 Al3* + 3 SO¿2

1 molñ depositados= 5 g .

27 g =0,18mo|

odisorr.ción = 0,8 - 0,18 = 0,62 mol Al3*

no(At3+)= ,a .0'2 mot:q?(so¿)3 *ffi= 0,8 mot

,iFli-;!ü*i n

Pregunta E'tr.- Áj;:*t* i*s sigui*nt** r**es!*nes r*d*x eil slr*q for::-::s ir¡:;i:é )¡ íÍ*iec,-r:ar,¿ena¡id'i¡an¡in ¿¡¡ ¡.:,"tn rÁta¡ ¡nn I¡¡ ¡¿mi¡ra¡¡¡inn*r á+, a."¡',Áaa,.t.*,,.a...t ,-¡la.-EüPgUllllgiluv S,, UqUe Ug§U Ugslɧ Du,! ig*r js!illl¡É4uulsl¡!ó qg u^¡;-.urr-ir! V .;tiLiLL."-..

b) Ktsr + r'{:SC¡ -- i!r:*{Ü,r + *r: * §ü2 'r ¡-irg-..--¿..--:-.-

.^-- ----:-l-.

i ----¿*tLtrtt\,i Ittl,. ii,\:'.¿ r-:'.i I i-*c,.Jrr¡r i tr¡,,1"r-,

a) Reducción: Crz}f- + 14 H* + 6 e- -* 2 Cr$ +7 HzAOxidación: 3 {2F--* 1z+ 2 e- )

Reacción iónica global:

Crz0z2- + 14H* + 6 l- --- 2 Cf* + 7 HzO + 3 lz

Reacción molecular global:

KzCrrOz+ 14Hl --- 2 Cr l: + 7 HzO + 3 lz + 2 Kl

b) Reducción: SOa2- + 4H* +2e---- SOz + 2HzO

Oxidación: 2Bf --- Br2+ 2s-

Reacción iónica global:

SOa2-+ 4 H* + 2Bf ---+ SO2+ 2HzO + Brp

Reacción molecular globat:

2 H2SOa + 2 RBr --* SOz + 2 llzO + BI'z + K,SO4

Fr*gunta 82.- Para {* :"***"*ior: *ntr* gas*s Á + ü -' e + *, cuya #ril**i!:* *i**ti:a *;+y ei* vei*ticjarj" es v = K iAjt, justifique c*n:* c*eri* ie '.¡sl**irjaei cie ieacei*s:.

ai Ái fr!sn¡niiri"ei i,*i'-¡r"l?lrüti sisienla a iá r!1=i:. *;eftt¡iÉ;áiLJra üünstañtehi A! a*¡"n*ntar !ss cs*+entraci*n*s de ios pr*eluetüs e y D, sin m*rlif¡ear el vciur¡lendryl slsten:*.*] Al r¡iiiixar un ffitü¡iá*dcr.rt\ ál ::,:n]éntá4 iá {érilria'}r :a'JG/ r'.¡ $+.. .+ ---.-r*,

PcJntuación máxirfia püi' #p#*ácio: ü"5 puntes.

ai At disminuir el volumen del sistema a ;a mitad, a ternperatura ccnstante, se duplicala concentración de todos los reactivos incluyendo A, por lo que según Ia ecuacióncinética la velocidad se multiplicará por cuatro.b) Las concentraciones de productos C y D no afectan a la velocidad de reacción, porlo que la velocidad no variará.c) El catalizador vanará la velocidad, si es pasrtivo aurnentará Ia velocidad, y si esnegativo o inhibidor la disminuirá.d) Al aumentar la temperatura, según la ley de Arrhenius k = A e-Ea/Rr aumentará laconstante de velocidad y por tanto también Io hará Ia velocidad de la reacción.También se puede explicar mediante la teoria de las colisiones. Al aumentar la

temperatura aumenta la velocidad media de las partículas y con ello el número de

choques eficaces y la velocidad.

Pregunta 83.- Para el compuesto 2-metil-2-buteno:a) Escriba su fórmula semidesarrollada.b) Fornrule y nombre dos compuestos de cadena abierta que sean isórneros de é1.

c) Escriba la reacción del citado compuesto con ácido clorhídrico, nombre el producto

rnayoritario e indique qué tipo de reacción es.

d) Escriba la reacción de obtención del compuesto del enunciado a partir de un

alcohol.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) CH3-C(CHs)=CH-CHs

bi Para que sean isómeros tienen que tener la misma ñrmula molecular CsHro

CHrCH=CH-CHzCH: Pent-2-eno (2-penteno)

CHTCHz-CH¡CH=CH2 Pent-l-eno(1-penteno)

c) CH3-C(CHs)=CH-CH. + HCI * CHTCCI(Cru)-CHrCH3+ Cru-CH(CH:)-CHCI-CH¡

2-cloro-2-metilbutan o(mayoritario)

Es una adición al doble enlace C=C. EI producto mayorítario Io determina la regla de

Markovnikov: la parte más electronegativa del reactivo (Cfl se adicionamayoritariamente alcarbono deldoble enlace que tiene menor número de hidrógenos.

di Se puede obtener por deshidratación con ácido sulñlrico de un alcohol, por ejemplo:

CHrCH(CH3)-CHOH-CH3 ---+ CHyC(CHu¡=g¡-gHs + HzO

Pregunta 84.- En un r"ecipiente cerrado de 10 L, que se encuentra a 305 K, se

introducen 0,5 mol de NzO¿ (g). Este gas se descompone parcialmente según la

reacción NzOo {g) * 2 NOz (g), cuya constante de equilibrio Kp es 0,25 a dichatemperatura.a) Calcule el valor de la constante de equillbrla Kc.

b) Determine las fracciones molares de los componentes de la mezcla en el equilibrio.c) Caleule la presión totalen el recipient+ cuaneic se ha alcanzado el equilibrio.Dato. R = 0,082 atm'L'mol-I'K-1.Puntuación máxima por apartado; 0,5 puntes apartados a) y c); 1 punto apartado b).

a)

f'¡zo¿G) 5 2NO2

rls 0,5

[rea 0,5-x 2x

Kc : Kp (Rr;-a' = 0,25 (0,082 . 305)-1 : 0,01

b) Calculamos el número de moles de cada uno en elequilibrio:

+lca

0,5-x - 10(0,5-r)10

0,01. L0.(0,5 - x) = 4x2

4x2+0,1 x-0,05=0

x = 0,1 mol

Fracción molafl

flN,oo 0,5-r 0,4x*roo= É = q* x +zx= óE= ü,67

rt¡¡o, 2x 0,2xNor= ;= o,s-x+zx: op-: o'33

c) Utilizando Ia ley de los gases ideales:

n- RT 0.6.0.082 .305'T_V10_L,J*9'

Pregunta 85.- Para la reacción: 2 NHs (g) + 512 Oz (g) --* 2 NO (g) + 3 H2O (l):

a) Calcule la entalpía estándar de la reacción. lndique si la reacción es exotérmica.b) Prediga el signo de la entropía y justilque en qué co*diciones de temperatura la

reacción es espontánea.c) Calcule la masa {en kg) de NO que se produce en ta combustión de 1 kg de

amoniaco.

Datos. ^Hfl

(kJ'mol-1¡: NH, (g) = -¿0,19; NO (E) = 90,29, HzC {l) = -285,e. Masasatómicas: H = 1; N = 14; O = 16.

Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y b); 0,5 puntos apartadoc).

a)

aHo = 2 LHf (No) +3 LHf (Hzo) -ZaHf (NH3)

AHo = 2.90,29 + 3 (-ZB5,B) - Z(-46,L9) = -59+,44k[

La reacción es exotérmica, ya que AHo < 0

b) El número de moles en estado gaseoso disminuye de los reactivos a los productos.

Disminuye la entropía, elsistema se ordene, ^S

< 0,

Para que la reacción sea espontánea, AG <0, ^G

= AH - T ^S,

como tanto AH como

AS son negativos, AG será negat¡va a temperaturas bajas. La reacción es espontáneaa temperaturas bajas.

,, lnuzl, fttr)'- :

-: -=

[NzO+] 0,5 - r

l

c) Utilizando factores de conversión:

lmol NH, 2mol NO 30 g NO 7kg NOm (NO) = 1000 0 N H, '* = 1,76 kg

17gNH3 ZmolNH., TmolNO 1000gNO