EXTREMADURA Selectividad QUÍMICA sep 12

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PPP...AAA...UUU... 222000111111---222000111222

SSSeeeppptttiiieeemmmbbbrrreee QUÍMICA

OOOpppccciiióóónnn AAA 1

a) La afirmación es falsa dado que a 0ºC el agua es una sustancia sólida y si bien contiene un número de Avogadro de moléculas por tratarse de la cantidad de un mol, el volumen sólo sería de 22,4 L en condiciones normales si fuera un gas.

b) La órbita de Böhr es una trayectoria definida en torno al núcleo a una distancia constante, mientras que el concepto de orbital difumina la posición del electrón y es una región del espacio donde existe una alta probabilidad de encontrarlo sin distancias definidas.

2 a) Según Brönsted y Lowry:

Ácido: especie química capaz de ceder protones (H+) Base: especie química capaz de aceptar protones (H+)

b) De acuerdo con esta teoría y teniendo en cuenta que los protones libres en disolución no existen, si una sustancia tiene comportamiento básico ha de existir otra con comportamiento ácido, y viceversa, de manera que el comportamiento de cada sustancia es ácido al enfrentarse a bases más fuertes que ella y básico al enfrentarse a sustancias más ácidas que ella. No obstante cuando sólo disponemos de una de ellas el comportamiento es anfótero, actuando algunas moléculas como ácido y otras como base:

protónun aceptado ha4

protónun cedido ha233



NHNHNHNH

OHOHOHOH

baseácido

baseácido

Si las enfrentamos entre si el agua se comporta como ácido y el amoniaco como base:



NHOHNHOHbaseácido

3 a) Teniendo en cuenta que una riqueza del 63% indica 63 g de ácido nítrico (M=1+14+16·3=63

g/mol) y 37 g de disolvente por cada 100 g de disolución. Para el cálculo de la molaridad podemos emplear la siguiente serie de conversiones:

L

mL

g

mol

g

g

mL

g

soluto

soluto

disolución

soluto

disolución

disolución

1

1000·

63

1·

100

63·

1

4,114 mol/L

Y para la molalidad:

kg

g

g

g

g

mol

g

g

disolvente

disolución

soluto

soluto

disolución

soluto

1

1000·

37

100·

63

1·

100

63· 27,03 mol/kg

b) Considerando la reacción de neutralización entre ácido nítrico e hidróxido sódico:

OHNaNONaOHHNO 233

NaOH

NaOH

HNO

NaOH

HNO

HNO

disolHNO

HNO

disolHNO

disolHNOdisolHNO mol

mL

mol

mol

g

mol

g

g

mL

gmL

1

1000·

1

1·

63

1·

100

63·

1

4,1·10

33

3

3

3

3

3

3280 mL

4

QUÍMICA


a) Teniendo presente el equilibrio de disolución del bromuro cálcico y que la solubilidad (s) es la concentración de sal disuelta:

ssC

aqBraqCasCaBr

eq 2

)(2)()(

.

22

La constante del producto de solubilidad será:

343222 )10·2·(442·]]·[[ sssBrCaK ps 3,2·10-11

b) Al adicionar KBr, qué es una sal soluble, se disociaría completamente en sus iones (K+ y Br-) incrementando la concentración de iones bromuro, lo cual, de acuerdo con el principio de Le Chatelier desplazaría el equilibrio de disociación de CaBr2 hacia el reactivo. En otras palabras, disminuye la solubilidad de bromuro cálcico por el efecto del ion común.

5 c) Considerando la reacción de combustión de un hidrocarburo genérico:

OHCOOHC yx 222 , teniendo en cuenta que todo el carbono (M=12 g/mol) del

hidrocarburo termina en forma de CO2 (M=12+16·2=44 g/mol) y qué junto con el hidrógeno (M=1 g/mol) ha de sumar la masa total del hidrocarburo, por sencillos cálculos:

HH

HHC

C

CC

HChidrocCCO

CCO

molg

molgmol

g

molg

ggggg

gg

03,01

1·03,0015,0

12

1·18,0

03,0180,0210,018,044

12·66,0 .

2

2

Qué convertimos en una relación de números enteros dividiendo por el valor más pequeño (0,015) con lo que resulta una fórmula empírica CH2.

d) De acuerdo con la ley de los gases ideales:

(mol) sustancia de cantidadn

(K) atemperaturT(L)volumen V

ideales gases los de constanteR(atm)presión p

·

nRTVp

Que podemos reescribir en función de la masa molar ()(

)(

moln

gmasaMm ) y de la densidad

()(

)(

Lvolumen

gmasad ) como:

dRTMmp · , extraemos un valor de la masa molar, en condiciones normales (p=1 atm; T=273 K)

1·99,411

273·082,0·876,1 molgMm =

La formula molecular es un múltiplo entero de la empírica, siendo el factor multiplicador:

31·212

99,41

empírica formula masa

molar masa

k

De donde surge una fórmula molecular 3·2CH =C3H6 que se corresponde con la estructura de

propeno CH2=CH-CH3.


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OOOpppccciiióóónnn BBB 1

a) El modelo atómico de Böhr viola el principio de incertidumbre en el mismo momento en el que acepta el cálculo exacto de la posición del electrón (a una distancia a0 del núcleo) en una órbita circular y también la velocidad de giro del electrón (y con ello su momento lineal), lo cual según Heissemberg es imposible conocer con precisión y a la vez.

b) La afinidad electrónica es la energía liberada por un átomo en estado gaseoso y fundamental al captar un electrón y transformarse en su anión mononegativo en estado gaseoso también, de

acuerdo con el proceso )(1)( gAegA . La mayor afinidad por los electrones de los

metales alcalinos al compararla con la de los correspondientes alcalinotérreos se debe a que el electrón que se incorpora al átomo lo hace en un nivel cuántico dónde sólo existe un electrón (ns1) mientras que en los alcalinotérreos ya existen dos electrones completando el orbital s y el electrón adicional ha de situarse en un orbital más energético (np)

2 a) La solubilidad de un compuesto es la concentración del compuesto que queda en disolución a

una determinada temperatura. En el caso de un electrolito es la concentración de éste que, pasando a disolución, se disocia en sus iones.

b) Si consideramos el equilibrio de disolución de la sal, teniendo en cuenta la estequiometría del proceso y llamando s a su solubilidad molar:

msnsC

aqmBaqnAsBA

eq

nmmn

.

)()()(

La expresión del producto de solubilidad:

mnmnmnmnnmps smnmsnsBAK ···

Y despejando la solubilidad resulta:

mnnm

ps

nm

Ks

·

3 Una reacción química es espontánea si la función de Gibbs ( G ) es negativa. Teniendo en cuenta

que STHG · , podemos estimar la entalpía del proceso por aplicación de la Ley de Hess a partir de los datos conocidos:

molkJHlOHCHgHgCO

molkJHlOHCHgOgHgrafC

molkJHgCOgOgrafC

/5,3490,2395,110)()(2)(

/0,239)()(2

1)(2.)(·1

/5,110)()(2

1.)(·1

032

0322

02

La entropía del proceso puede calcularse teniendo en cuenta el carácter de función de estado, y así:

11000000 ·5,3315,130·25,1970,127·223

KmolJSSSSnSnS HCOOHCHrrpp

Y así en condiciones estándar (T=25+273=298 K) resulta:

molkJG /287,448)3315,0·(2980,3490

QUÍMICA


Y, por lo tanto, la reacción no sería espontánea (de hecho tampoco lo sería a ninguna otra temperatura dado que la función de Gibbs siempre sería positiva al serlo siempre T).

4

a) El ácido acético es un ácido débil y necesitaríamos recurrir a cálculos de equilibrio, así, siendo el grado de disociación ( 015,0 ) el cociente entre la cantidad que reacciona y la inicial

resultaría:

08,008,0)1·(08,0

0008,0.

33

eq

inic

C

C

HCOOCHCOOHCH

La expresión de su constante de acidez sería:

1

08,0

)1·(08,0

)08,0)·(08,0(

][

]]·[[ 2

3

3

COOHCH

HCOOCHKa 1,83·10-5

b) Y así )015,0·08,0log()08,0log(]log[ HpH 2,92

5 a) Esta reacción redox es una comproporción (desde dos estados de oxidación se alcanza uno

intermedio). Aplicando el método del ión electrón:

4

26

2

1

4

26

2

12

2

42

2

1

4

271

4

262

OSHOSKOMnOHOMnKOSMn

HMnOOHMnOMn

OHMnOeHMnO

eHMnOOHMn

45223Global Iónica R.

2·234Reducción S.

3·242Oxidación S.

2242

224

222

Añadiendo los contraiones necesarios surge:

42422244 25223 SOHSOKMnOOHKMnOMnSO

b) MnSO4: sulfato de manganeso (II) / tetraoxosulfato (VI) de manganeso (II) KMnO4: permanganato potásico / tetraoxomanganato (VII) de potasio MnO2: óxido de manganeso (IV) / dióxido de manganeso K2SO4: sulftato potásico / tetraoxosulfato (VI) de potasio H2SO4: ácido sulfúrico / ácido tetraoxosulfúrico (VI) / tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno

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