Química PAU 2021

Enunciado del examen en texto

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COMISSIÓ GESTORA DE LES PROVES D’ACCÉS A LA UNIVERSITAT COMISIÓN GESTORA DE LAS PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD

PROVES D’ACCÉS A LA UNIVERSITAT CONVOCATÒRIA:

PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD CONVOCATORIA:

JULIOL 2021

JULIO 2021

Asignatura: QUÍMICA

Assignatura: QUÍMICA

BAREM DE L’EXAMEN: l’examen consta de dos blocs: bloc I de quatre problemes (se n’han de contestar únicament 2) i un bloc II de sis qüestions (se n’han de contestar únicament 3). Cada problema o qüestió té una puntuació màxima de 2 punts.

Únicament es corregiran els dos primers problemes i les tres primeres qüestions contestades en l’examen escrit. Es permet l’ús de calculadores sempre que no siguen gràfiques o programables i que no puguen realitzar càlcul simbòlic ni emmagatzemar text o fórmules en memòria.

Bloc I: PROBLEMES (trieu-ne 2) Problema 1. Càlculs estequiomètrics.

Per a determinar la riquesa en zinc d’una granalla comercial es prenen 50,0 grams de mostra i es tracten amb una dissolució aquosa de HCl d’una riquesa del 35 % en massa i densitat 1,18 g·mL–1. En el procés químic, descrit per l’equació següent, es consumeixen, fins a la total dissolució del cinc, 129,0 mL de la dissolució de HCl.

Zn(s) + 2 HCl(aq)  ZnCl2(aq) + H2(g) –1

a) Calculeu la concentració (en mol·L ) de la dissolució de HCl utilitzada. (1 punt)

b) Calculeu el percentatge, en massa, de zinc en la mostra. (1 punt) Dades: Masses atòmiques relatives: H = 1,0; Cl = 35,5; Zn = 65,4.

Problema 2. Equilibri químic.

En un matràs de 10 L s’introdueix una mescla de 2 mol de dinitrogen, N2, i 1 mol de dioxigen, O2, i es calfen fins a 2300 K, i s’estableix l’equilibri:

N2(g) + O2(g)  2 NO(g) Si en aquestes condicions ha reaccionat el 3 % del nitrogen inicial, calculeu:

a) Els valors de Kc i Kp. (1 punt)

b) Les pressions parcials de tots els gasos en l’equilibri, així com la pressió total en l’interior del matràs. (1 punt) Dada: R = 0,082 atm·L·mol–1·K–1.

Problema 3. Equilibri àcid-base.

A 25 °C, la constant d’acidesa de l’àcid làctic, C3H6O3, que s’empra com a suavitzant en cosmètica, val 1,40·10–4; i la de l’àcid benzoic, C7H6O2, utilitzat com a conservant en begudes refrescants, té un valor de 6,0·10–5.

a) Quin és el pH d’una dissolució 0,01 M d’àcid làctic? (1 punt)

b) Quina concentració d’àcid benzoic ha de tindre una dissolució perquè el seu pH siga el mateix que el de la dissolució de l’apartat (a)? (1 punt) Nota: Considereu que tant l’àcid làctic com el benzoic són monopròtics, HA.

Problema 4. Reaccions redox. Càlculs estequiomètrics.

En una dissolució aquosa d’àcid sulfúric, el permanganat de potassi, KMnO4, reacciona amb el sulfat de ferro(II), FeSO4, d’acord amb l’equació química (no ajustada):

KMnO4(aq) + FeSO4(aq) + H2SO4(aq)  MnSO4(aq) + Fe2(SO4)3(aq) + K2SO4(aq) + H2O(l)

a) Escriviu la semireacció d’oxidació i la de reducció. Ajusteu la reacció química en forma molecular. (1 punt)

b) Es mesclen 100 mL d’una dissolució 0,1 M de KMnO4 i 250 mL d’una dissolució 0,1 M de FeSO4 en medi àcid sulfúric i s’obtenen 4,615 grams de sulfat de ferro(III). Determineu el rendiment de la reacció. (1 punt) Dades: Masses atòmiques relatives: H = 1,0; O = 16,0; S = 32,1; K = 39,1; Mn = 54,9; Fe = 55,8.

Bloc II: QÜESTIONS (trieu-ne 3) Qüestió 1. Configuració electrònica. Propietats atòmiques i periòdiques.

Considereu dos àtoms, A i B, amb la següent distribució de partícules atòmiques: 12 electrons, 12 protons i 14 neutrons per a A; i 17 electrons, 17 protons i 20 neutrons per a B. (0,5 punts cada apartat)

a) Calculeu el nombre atòmic i màssic de cada àtom i escriviu la seua configuració electrònica en estat fonamental.

b) Raoneu en quin dels dos serà major la primera energia d’ionització.

c) Compareu els radis dels ions més estables que formen els àtoms A i B. Justifiqueu la resposta.

d) Quin tipus d’enllaç es produirà entre els dos àtoms? Raoneu quina fórmula té el compost resultant.

Qüestió 2. Estructura molecular.

El metanol, CH3OH, és una substancia d’elevada toxicitat per als humans. Contesteu a les següents preguntes: (0,5 punts cada apartat)

a) Indiqueu raonadament la hibridació que presenta l’àtom de carboni.

b) Descriviu raonadament la geometria que adopta la molècula.

c) Raoneu si la molècula és o no polar.

d) En fase líquida, poden les molècules de metanol formar enllaços d’hidrogen? Raoneu la resposta.

Dades: Valors d’electronegativitat de Pauling: H = 2,20; C = 2,55; O = 3,44.

Qüestió 3. Desplaçament de l’equilibri químic.

En un reactor químic té lloc, a 800 oC, la següent reacció química:

CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3 H2(g) ∆H = 206 kJ Responeu raonadament a les següents qüestions: (0,5 punts cada apartat)

a) Inicialment, en el recipient s’han introduït 1 mol de CO i 1 mol de H2, mantenint el volum i la temperatura constants.

La pressió total del recipient, una vegada s’aconsegueix l’equilibri, serà major, igual o menor que la inicial?

Una vegada aconseguit l’equilibri:

b) Si es vol que augmente la quantitat de H2, s’haurà d’augmentar o de disminuir la temperatura?

c) Si es vol que disminuïsca la quantitat de CO, s’haurà de disminuir o d’augmentar el volum?

d) Si injectem 1 mol de CO, mantenint constants el volum i la temperatura, la quantitat de CH4 augmentarà i la quantitat de H2O disminuirà. Vertader o fals?

Qüestió 4. Química àcid-base.

Justifiqueu si són vertaderes o falses les següents afirmacions: (0,5 punts cada apartat)

a) El pH de la sang és de 7,4 i el d’un vi 3,4. Per tant, la concentració de protons en la sang és 10000 vegades menor que en el vi.

b) El pH d’una dissolució aquosa de NaNO3 és àcid.

c) En l’equilibri: HCO3–(aq) + H2O(l)  CO32–(aq) + H3O+(aq), l’espècie HCO3– actua com base de Brönsted-Lowry.

d) Una dissolució aquosa de KF té un pH neutre.

Dada: Ka(HF) = 6,3·10–4.

Qüestió 5. Química redox.

Tenint en compte els valors dels potencials estàndard de reducció, responeu raonadament: (0,5 punts cada apartat)

a) Predigueu si tindrà lloc alguna reacció quan es mescla una dissolució 1 M de AgNO3 amb altra dissolució 1 M de Fe(NO3)2.

b) Predigueu si, en condicions estàndard, es du a terme la següent reacció: 3 Fe2+(aq)  2 Fe3+(aq) + Fe(s).

c) Justifiqueu si el coure metàl·lic es dissol o no en una dissolució de HCl 1 M.

d) El coure metàl·lic es dissol en HNO3 1 M. Justifiqueu per què ocorre això.

Dades: Potencials estàndard de reducció, Eo (V): Fe2+/Fe = – 0,44; H+/H2 = 0,00; Cu2+/Cu = + 0,34; Fe3+/Fe2+ = + 0,77;

Ag+/Ag = + 0,80; NO3–/NO2 = + 0,96.

Qüestió 6. Formulació i reactivitat orgànica.

Completeu les següents reaccions, anomeneu les molècules orgàniques que es formen i indiqueu quin tipus de reacció s’ha produït: (0,5 punts cada apartat)

a) CH3–CHBr–CH3 ¾¾¾® _______ + HBr

b) CH3–CH2–COOH + CH3–CH2OH  __________ + H2O

® _________

c) CH3–CH2–CHO ¾¾¾¾

d) CH3–CH2–CHO

KOH,calor

KMnO ,calor

LiAlH4 (reductor ) ¾¾¾¾¾ ® ______

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PROVES D’ACCÉS A LA UNIVERSITAT CONVOCATÒRIA:

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JULIOL 2021

JULIO 2021

Asignatura: QUÍMICA

Assignatura: QUÍMICA

BAREMO DEL EXAMEN: El examen consta de dos bloques: bloque I de cuatro problemas (se deben contestar únicamente 2) y bloque II de seis cuestiones (se deben contestar únicamente 3). Cada problema o cuestión tiene una puntuación máxima de 2 puntos.

Únicamente se corregirán los 2 primeros problemas y las 3 primeras cuestiones respondidos en el examen escrito. Se permite el uso de calculadoras siempre que no sean gráficas o programables y que no puedan realizar cálculo simbólico ni almacenar texto o fórmulas en memoria.

Bloque I: PROBLEMAS (elegir 2) Problema 1. Cálculos estequiométricos.

Para determinar la riqueza en cinc de una granalla comercial, se toman 50,0 gramos de muestra y se tratan con una disolución acuosa de HCl de una riqueza del 35 % en masa y densidad 1,18 g·mL–1. En el proceso químico, descrito por la ecuación siguiente, se consumen, hasta la total disolución del cinc, 129,0 mL de la disolución de HCl.

Zn(s) + 2 HCl(ac)  ZnCl2(ac) + H2(g) –1

a) Calcule la concentración (en mol·L ) de la disolución de HCl utilizada. (1 punto)

b) Calcule el porcentaje, en masa, de cinc en la muestra. (1 punto) Datos: Masas atómicas relativas: H = 1,0; Cl = 35,5; Zn = 65,4.

Problema 2. Equilibrio químico.

En un matraz de 10 L, se introduce una mezcla de 2 mol de dinitrógeno, N2, y 1 mol de dioxígeno, O2, y se calienta hasta 2300 K, estableciéndose el equilibrio:

N2(g) + O2(g)  2 NO(g) Si en estas condiciones ha reaccionado el 3 % del nitrógeno inicial, calcule:

a) Los valores de Kc y Kp. (1 punto)

b) Las presiones parciales de todos los gases en el equilibrio, así como la presión total en el interior del matraz. (1 punto) Dato: R = 0,082 atm·L·mol–1·K–1.

Problema 3. Equilibrio ácido-base.

A 25 °C, la constante de acidez del ácido láctico, C3H6O3, que se emplea como suavizante en cosmética, vale 1,40·10–4; y la del ácido benzoico, C7H6O2, utilizado como conservante en bebidas refrescantes, tiene un valor de 6,0·10–5.

a) ¿Cuál es el pH de una disolución 0,01 M de ácido láctico? (1 punto)

b) ¿Qué concentración de ácido benzoico debe tener una disolución para que su pH sea el mismo que el de la disolución del apartado (a)? (1 punto) Nota: Considere que tanto el ácido láctico como el benzoico son monopróticos, HA.

Problema 4. Reacciones redox. Cálculos estequiométricos.

En una disolución acuosa de ácido sulfúrico, el permanganato de potasio, KMnO4, reacciona con el sulfato de hierro(II), FeSO4, de acuerdo con la ecuación química (no ajustada):

KMnO4(ac) + FeSO4(ac) + H2SO4(ac)  MnSO4(ac) + Fe2(SO4)3(ac) + K2SO4(ac) + H2O(l)

a) Escriba la semirreacción de oxidación y la de reducción. Ajuste la reacción química en forma molecular. (1 punto)

b) Se mezclan 100 mL de una disolución 0,1 M de KMnO4 y 250 mL de una disolución 0,1 M de FeSO4 en medio ácido sulfúrico obteniéndose 4,615 gramos de sulfato de hierro(III). Determine el rendimiento de la reacción. (1 punto) Datos: Masas atómicas relativas: H = 1,0; O = 16,0; S = 32,1; K = 39,1; Mn = 54,9; Fe = 55,8.

Bloque II: CUESTIONES (elegir 3)

Cuestión 1. Configuración electrónica. Propiedades atómicas y periódicas.

Considere dos átomos, A y B, con la siguiente distribución de partículas atómicas: 12 electrones, 12 protones y 14 neutrones para A; y 17 electrones, 17 protones y 20 neutrones para B. (0,5 puntos cada apartado)

a) Calcule el número atómico y másico de cada átomo y escriba su configuración electrónica en estado fundamental.

b) Razone en cuál de ellos será mayor la primera energía de ionización.

c) Compare los radios de los iones más estables que forman los átomos A y B. Justifique la respuesta.

d) ¿Qué tipo de enlace se producirá entre ambos átomos? Razone qué fórmula tiene el compuesto resultante.

Cuestión 2. Estructura molecular.

El metanol, CH3OH, es una sustancia de elevada toxicidad para los humanos. Conteste a las siguientes preguntas: (0,5 puntos cada apartado)

a) Indique razonadamente la hibridación que presenta el átomo de carbono.

b) Describa razonadamente la geometría que adopta la molécula.

c) Razone si la molécula es o no polar.

d) En fase líquida, ¿pueden las moléculas de metanol formar enlaces de hidrógeno? Razone la respuesta.

Datos: Valores de electronegatividad de Pauling: H = 2,20; C = 2,55; O = 3,44.

Cuestión 3. Desplazamiento del equilibrio químico.

En un reactor químico tiene lugar, a 800 oC, la siguiente reacción química:

CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3 H2(g) ∆H = 206 kJ Responda razonadamente a las siguientes cuestiones: (0,5 puntos cada apartado)

a) Inicialmente, en el recipiente se introducen 1 mol de CO y 1 mol de H2, manteniendo el volumen y la temperatura constantes. La presión total del recipiente, una vez se alcanza el equilibrio, ¿será mayor, igual o menor que la inicial?

Una vez alcanzado el equilibrio:

b) Si se quiere que aumente la cantidad de H2, ¿habrá que aumentar o disminuir la temperatura?

c) Si se quiere que disminuya la cantidad de CO, ¿habrá que disminuir o aumentar el volumen?

d) Si inyectamos 1 mol de CO, manteniendo constantes el volumen y la temperatura, la cantidad de CH4 aumentará y la cantidad de H2O disminuirá. ¿Verdadero o falso?

Cuestión 4. Química ácido-base.

Justificar si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: (0,5 puntos cada apartado)

a) El pH de la sangre es de 7,4 y el de un vino 3,4. Por lo tanto, la concentración de protones en la sangre es 10000 veces menor que en el vino.

b) El pH de una disolución acuosa de NaNO3 es ácido.

c) En el equilibrio: HCO3–(ac) + H2O(l)  CO32–(ac) + H3O+(ac), la especie HCO3– actúa como base de Brönsted-Lowry.

d) Una disolución acuosa de KF tiene un pH neutro.

Dato: Ka(HF) = 6,3·10–4.

Cuestión 5. Química redox.

Teniendo en cuenta los valores de los potenciales estándar de reducción, responda razonadamente: (0,5 puntos cada apartado)

a) Predecir si tendrá lugar alguna reacción cuando se mezcla una disolución 1 M de AgNO3 con otra disolución 1 M de Fe(NO3)2.

b) Predecir si, en condiciones estándar, se lleva a cabo la siguiente reacción: 3 Fe2+(ac)  2 Fe3+(ac) + Fe(s).

c) Justificar si el cobre metálico se disuelve o no en una disolución de HCl 1 M.

d) El cobre metálico se disuelve en HNO3 1 M. Justificar por qué ocurre esto.

Datos: Potenciales estándar de reducción, Eo (V): Fe2+/Fe = – 0,44; H+/H2 = 0,00; Cu2+/Cu = + 0,34; Fe3+/Fe2+ = + 0,77;

Ag+/Ag = + 0,80; NO3–/NO2 = + 0,96.

Cuestión 6. Formulación y reactividad orgánica.

Complete las siguientes reacciones, nombre las moléculas orgánicas que se forman e indique qué tipo de reacción se ha producido: (0,5 puntos cada apartado)

a) CH3–CHBr–CH3 ¾¾¾® _______ + HBr

b) CH3–CH2–COOH + CH3–CH2OH  __________ + H2O

® _________

c) CH3–CH2–CHO ¾¾¾¾

d) CH3–CH2–CHO

KOH,calor

KMnO ,calor

LiAlH4 (reductor ) ¾¾¾¾¾ ® ______

Soluciones y criterios de corrección en texto

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CRITERIS DE CORRECCIÓ / CRITERIOS DE CORRECCIÓN

1.- El examen consta de dos bloques: bloque I de cuatro problemas y bloque II de seis cuestiones. El alumnado deberá elegir y responder 2 problemas y 3 cuestiones. Cada problema o cuestión tiene una puntuación máxima de 2 puntos.

2.- En ningún caso se considerarán para la nota final aquellas respuestas que modifiquen la estructura del examen (tales como responder más de 2 problemas y 3 cuestiones de entre los propuestos). Cuando se presente esta situación, únicamente se corregirán los 2 primeros problemas y las 3 primeras cuestiones respondidos por el/la alumno/a en su examen escrito.

3.- Se valorará prioritariamente el planteamiento, desarrollo y discusión de los resultados. Todas las respuestas deberán ser debidamente razonadas. Aquellos apartados que se respondan sin el adecuado razonamiento no podrán ser puntuados con más del 30 % de la puntuación total de dicho apartado (en caso de ser correcta la respuesta).

4.- Los errores numéricos o de redondeo tendrán una importancia secundaria, salvo en los casos en los que dichos errores lleven aparejados errores conceptuales importantes (grados de disociación mayores de 1, temperaturas absolutas o concentraciones negativas, etc.). En estos casos, el apartado correspondiente debe ser valorado con cero puntos, salvo que se justifique la inconsistencia del resultado.

5.- Cuando sea necesario hacer el ajuste de una reacción química se considerará igualmente válido cualquier método de ajuste, salvo que se indique explícitamente lo contrario.

6.- La puntuación de cada subapartado está indicada en negrita en el enunciado correspondiente.

1.- L’examen consta de dos blocs: bloc I de quatre problemes i bloc II de sis qüestions. L’alumnat ha de triar i respondre 2 problemes i 3 qüestions. Cada problema o qüestió té una puntuació màxima de 2 punts.

2.- En cap cas es consideraran per a la nota final aquelles respostes que modifiquen l’estructura de l’examen (com ara respondre més de 2 problemes i 3 qüestions d’entre els que es proposen). Quan es presente aquesta situació, únicament es corregiran els 2 primers problemes i les 3 primeres qüestions respostos per l’alumne/a en el seu examen escrit.

3.- Es valorarà prioritàriament el plantejament, el desenvolupament i la discussió dels resultats. Totes les respostes han de ser degudament raonades. Aquells apartats que es responguen sense l’adequat raonament no podran ser puntuats amb més del 30 % de la puntuació total de l’apartat referit (en cas que la resposta siga correcta).

4.- Els errors numèrics o d’arredoniment tindran una importància secundària, excepte en els casos en què aquests errors comporten errors conceptuals importants (graus de dissociació majors d’1, temperatures absolutes o concentracions negatives, etc.). En aquests casos, l’apartat corresponent ha de ser valorat amb zero punts, llevat que es justifique la inconsistència del resultat.

5.- Quan calga fer l’ajust d’una reacció química es considerarà igualment vàlid qualsevol mètode d’ajust, llevat que s’indique explícitament una altra cosa.

6.- La puntuació de cada subapartat està indicada en negreta en l’enunciat corresponent.