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:

JUNY 2021

JUNIO 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. Ajust de reacció. Càlculs estequiomètrics.

Una aliatge emprat en la construcció d’estructures per a avions posseeix un 93,7 % en massa d’alumini, i la resta és de coure. L’aliatge té una densitat de 2,85 g·cm–3. Una peça de 0,691 cm3 d’aquest aliatge reacciona amb un excés d’àcid clorhídric d’acord amb la següent equació (no ajustada):

Al(s) + HCl(aq)  AlCl3(aq) + H2(g) Suposant que tot l’alumini reacciona amb aquest àcid, mentre que el coure no ho fa en absolut:

a) Determineu la massa (en grams) de dihidrogen obtingut. (1 punt)

b) Calculeu la composició percentual en massa d’altre aliatge d’alumini i coure, de densitat 2,75 g·cm–3, sabent que una peça de 0,540 cm3 d’aquest consumeix 132,0 mL d’una dissolució d’àcid clorhídric 1,0 M perquè es complete la reacció. (1 punt) Dades: Masses atòmiques relatives: H = 1,0; Al = 27,0; Cl = 35,5.

Problema 2. Equilibri químic.

El diòxid de carboni, CO2, reacciona ràpidament amb el sulfur d’hidrogen, H2S, segons l’equació química:

CO2(g) + H2S(g)  COS(g) + H2O(g) En un reactor de 2,5 litres de capacitat, en el qual prèviament s’ha fet el buit i la temperatura del qual es manté constant a 337 ºC, es van col·locar 0,1 mol de CO2 i la quantitat suficient de H2S perquè la pressió total en l’equilibri fora de 10 atm. En la mescla final en l’equilibri hi havia 0,01 mol de H2O. Calculeu:

a) La concentració, en mol·L–1, de CO2 i de H2S que hi ha en el reactor en l’equilibri. (1 punt)

b) El valor de les constants Kp i KC. (1 punt) Dada: R = 0,082 atm·L·mol–1·K–1.

Problema 3. Equilibri àcid-base.

En diluir amb aigua 25 mL d’una dissolució de fluorur d’hidrogen, HF, 6 M fins a aconseguir un volum total de 800 mL s’obté una dissolució de pH 1,94.

a) Calculeu la constant d’acidesa, Ka, per al HF. (1,2 punts)

b) Considerant que a 20 mL de la dissolució diluïda anterior se li afegeixen 7,5 mL de NaOH 0,5 M, raoneu si la dissolució resultant serà àcida, bàsica o neutra. (0,8 punts)

Problema 4. Reaccions redox. Càlculs estequiomètrics.

El iode molecular, I2, es pot obtindre a partir de la següent reacció (no ajustada):

KIO3(aq) + KI(aq) + H2SO4(aq)  I2(aq) + K2SO4(aq) + H2O(l)

a) Escriviu les semireaccions d’oxidació i reducció, així com la reacció global ajustada. (1 punt)

b) Calculeu la quantitat (en grams) de KIO3 que ha d’afegir-se a una dissolució que conté un excés de KI i H2SO4 per a obtindre 100 g de I2 en la dissolució aquosa resultant. (1 punt) Dades: Masses atòmiques relatives: H = 1,0; O = 16,0; S = 32,1; K = 39,1; I = 126,9.

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

Considereu els elements A (Z = 16) i B (Z = 19) i contesteu a les següents qüestions: (0,5 punts cada apartat)

a) A partir de la configuració electrònica, indiqueu el grup i el període de la taula periòdica a què pertany cada element.

b) Indiqueu raonadament l’element que, previsiblement, tindrà un major radi atòmic.

c) Indiqueu raonadament l’element que, previsiblement, tindrà una menor primera energia d’ionització.

d) Proposeu la fórmula molecular del compost que es formarà, de manera preferent, quan es combinen tots dos elements. Indiqueu quin tipus d’enllaç s’estableix. Raoneu les respostes.

Qüestió 2. Estructura molecular. Estructures de Lewis.

Considereu les molècules d’amoníac, NH3, metà, CH4, i metanal, H2CO.

a) Dibuixeu l’estructura electrònica de Lewis de cadascuna de les tres molècules. (0,6 punts)

b) Discutiu raonadament la geometria molecular de les tres espècies. (0,6 punts)

c) Indiqueu raonadament la hibridació dels àtoms de C. (0,2 punts)

d) Justifiqueu si les molècules són polars o apolars. (0,6 punts) Dades: Nombres atòmics, Z: H = 1; C = 6; N = 7. Electronegativitat de Pauling: H = 2,20; C = 2,55; N = 3,44.

Qüestió 3. Desplaçament de l’equilibri químic.

Donat l’equilibri:

2 NH3(g)  N2(g) + 3 H2(g) ΔH = 185 kJ Justifiqueu si són vertaderes o falses les següents afirmacions: (0,5 punts cada apartat)

a) En augmentar la temperatura, mantenint constant el volum, s’afavoreix la formació de NH3.

b) En disminuir el volum del reactor, amb la temperatura constant, s’afavoreix la formació de N2.

c) Si eliminem una certa quantitat de H2, l’equilibri es desplaça cap a la dreta.

d) Si les concentracions de les tres especies es dupliquen, l’equilibri no es desplaça en cap sentit.

Qüestió 4. Cinètica química.

A una temperatura determinada, s’ha estudiat la transformació del NO2 en N2O4 mesurant les velocitats inicials de la reacció:

2 NO2(g)  N2O4(g) S’ha determinat que, quan la concentració inicial de NO2 és de 0,1 M, la velocitat inicial de la reacció és 1,45·10–4 M·s–1, mentre que si la concentració inicial de NO2 és de 0,2 M, la velocitat inicial de la reacció resulta ser 5,80·10–4 M·s–1.

Responeu a cadascuna de les següents qüestions: (0,5 punts cada apartat)

a) Deduïu la llei de velocitat de la reacció.

b) Calculeu la constant de velocitat de la reacció en aquestes condicions.

c) Obteniu la velocitat de desaparició de NO2 quan la seua concentració és 0,15 M.

d) Discutiu si la velocitat de la reacció augmentarà o disminuirà en reduir la temperatura a la qual té lloc.

Qüestió 5. Química redox.

A partir dels valors del potencial estàndard de reducció, responeu raonadament a les següents qüestions:

a) Considereu els metalls potassi, cadmi i plata. Quin o quins d’aquests seran solubles en una dissolució de HCl 1 M? (1 punt)

b) Quina reacció tindrà lloc si se submergeix una barra de plata en una dissolució de K+(aq) 1 M? (0,5 punts)

c) Quina reacció es produirà si se submergeix una barra de cadmi metàl·lic en una dissolució de Ag+(aq) 1 M? (0,5 punts) Dades: Potencials estàndard de reducció, Eo (V): K+/K = – 2,92; Cd2+/Cd = – 0,40; H+/H2 = 0,00; Ag+/Ag = + 0,80.

Qüestió 6. Formulació inorgànica. Reactivitat orgànica.

Responeu a les següents qüestions: (0,2 punts cada apartat)

a) Anomeneu o formuleu els següents compostos inorgànics:

a1) NaHSO4 a2) Ca3(PO4)2 a3) PbO2 a4) àcid bròmic

b) Completeu les següents reaccions:

𝑐𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑡𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟 b1) CH3-CH2-CH=CH2 + H2

𝑐𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑡𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟 b2) n CH2=CHCl

𝑐𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑡𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟 b3) CH3-CH2-COOH + CH3OH

𝐻2 𝑆𝑂4 , 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 b4) CH3-CH2-CH(OH)-CH2-CH3

b5) CH3-CH2-CH2-Br + NH3

a5) sulfur de sodi

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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. Ajuste de reacción. Cálculos estequiométricos.

Una aleación empleada en la construcción de estructuras para aviones posee un 93,7 % en masa de aluminio, siendo el resto cobre. La aleación tiene una densidad de 2,85 g·cm–3. Una pieza de 0,691 cm3 de esta aleación reacciona con un exceso de ácido clorhídrico de acuerdo con la siguiente ecuación (no ajustada):

Al(s) + HCl(ac)  AlCl3(ac) + H2(g) Suponiendo que todo el aluminio reacciona con este ácido, mientras que el cobre no lo hace en absoluto:

a) Determine la masa (en gramos) de dihidrógeno obtenida. (1 punto)

b) Calcule la composición porcentual en masa de otra aleación de aluminio y cobre, de densidad 2,75 g·cm–3, sabiendo que una pieza de 0,540 cm3 de la misma consume 132,0 mL de una disolución de ácido clorhídrico 1,0 M para que se complete la reacción. (1 punto) Datos: Masas atómicas relativas: H = 1,0; Al = 27,0; Cl = 35,5.

Problema 2. Equilibrio químico.

El dióxido de carbono, CO2, reacciona rápidamente con el sulfuro de hidrógeno, H2S, según la ecuación química:

CO2(g) + H2S(g)  COS(g) + H2O(g) En un reactor de 2,5 litros de capacidad, en el que previamente se ha hecho el vacío y cuya temperatura se mantiene constante a 337 ºC, se colocaron 0,1 mol de CO2 y la cantidad suficiente de H2S para que la presión total en el equilibrio fuera de 10 atm. En la mezcla final en el equilibrio había 0,01 mol de H2O. Calcule:

a) La concentración, en mol·L–1, de CO2 y de H2S que hay en el reactor en el equilibrio. (1 punto)

b) El valor de las constantes Kp y KC. (1 punto) Dato: R = 0,082 atm·L·mol–1·K–1.

Problema 3. Equilibrio ácido-base.

Al diluir con agua 25 mL de una disolución de fluoruro de hidrógeno, HF, 6 M hasta alcanzar un volumen total de 800 mL se obtiene una disolución de pH 1,94.

a) Calcule la constante de acidez, Ka, para el HF. (1,2 puntos)

b) Considerando que a 20 mL de la disolución diluida anterior se le añaden 7,5 mL de NaOH 0,5 M, razone si la disolución resultante será ácida, básica o neutra. (0,8 puntos)

Problema 4. Reacciones redox. Cálculos estequiométricos.

El yodo molecular, I2, se puede obtener a partir de la siguiente reacción (no ajustada):

KIO3(ac) + KI(ac) + H2SO4(ac)  I2(ac) + K2SO4(ac) + H2O(l)

a) Escriba las semirreacciones de oxidación y reducción, así como la reacción global ajustada. (1 punto)

b) Calcule la cantidad (en gramos) de KIO3 que debe añadirse a una disolución que contiene un exceso de KI y H2SO4 para obtener 100 g de I2 en la disolución acuosa resultante. (1 punto) Datos: Masas atómicas relativas: H = 1,0; O = 16,0; S = 32,1; K = 39,1; I = 126,9.

Bloque II: CUESTIONES (elegir 3)

Cuestión 1. Configuración electrónica. Propiedades atómicas y periódicas.

Considere los elementos A (Z = 16) y B (Z = 19) y conteste a las siguientes cuestiones: (0,5 puntos cada apartado)

a) A partir de la configuración electrónica, indique el grupo y el periodo de la tabla periódica al que pertenece cada elemento.

b) Indique razonadamente el elemento que, previsiblemente, tendrá un mayor radio atómico.

c) Indique razonadamente el elemento que, previsiblemente, tendrá una menor primera energía de ionización.

d) Proponga la fórmula molecular del compuesto que se formará, de manera preferente, cuando se combinen ambos elementos. Indique qué tipo de enlace se establece. Razone las respuestas.

Cuestión 2. Estructura molecular. Estructuras de Lewis.

Considere las moléculas de amoníaco, NH3, metano, CH4, y metanal, H2CO.

a) Dibuje la estructura electrónica de Lewis de cada una de las tres moléculas. (0,6 puntos)

b) Discuta razonadamente la geometría molecular de las tres especies. (0,6 puntos)

c) Indique razonadamente la hibridación de los átomos de C. (0,2 puntos)

d) Justifique si las moléculas son polares o apolares. (0,6 puntos) Datos: Números atómicos, Z: H = 1; C = 6; N = 7. Electronegatividad de Pauling: H = 2,20; C = 2,55; N = 3,44.

Cuestión 3. Desplazamiento del equilibrio químico.

Dado el equilibrio:

2 NH3(g)  N2(g) + 3 H2(g) ΔH = 185 kJ Justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: (0,5 puntos cada apartado)

a) Al aumentar la temperatura, manteniendo constante el volumen, se favorece la formación de NH3.

b) Al disminuir el volumen del reactor, con la temperatura constante, se favorece la formación de N2.

c) Si eliminamos cierta cantidad de H2, el equilibrio se desplaza hacia la derecha.

d) Si las concentraciones de las tres especies se duplican, el equilibrio no se desplaza en ningún sentido.

Cuestión 4. Cinética química.

A una temperatura determinada, se ha estudiado la transformación del NO2 en N2O4 midiendo las velocidades iniciales de la reacción:

2 NO2(g)  N2O4(g) Se ha determinado que, cuando la concentración inicial de NO2 es de 0,1 M, la velocidad inicial de la reacción es 1,45·10–4 M·s–1, mientras que si la concentración inicial de NO2 es de 0,2 M, la velocidad inicial de la reacción resulta ser 5,80·10–4 M·s–1. Responda cada una de las siguientes cuestiones: (0,5 puntos cada apartado)

a) Deduzca la ley de velocidad de la reacción.

b) Calcule la constante de velocidad de la reacción en estas condiciones.

c) Obtenga la velocidad de desaparición de NO2 cuando su concentración es 0,15 M.

d) Discuta si la velocidad de la reacción aumentará o disminuirá al reducir la temperatura a la cual tiene lugar.

Cuestión 5. Química redox.

A partir de los valores del potencial estándar de reducción, responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) Considere los metales potasio, cadmio y plata. ¿Cuál/es de ellos será/n solubles en una disolución de HCl 1 M? (1 punto)

b) ¿Qué reacción tendrá lugar si se sumerge una barra de plata en una disolución de K+(ac) 1 M? (0,5 puntos)

c) ¿Qué reacción se producirá si se sumerge una barra de cadmio metálico en una disolución de Ag+(ac) 1 M? (0,5 puntos) Datos: Potenciales estándar de reducción, Eo (V): K+/K = – 2,92; Cd2+/Cd = – 0,40; H+/H2 = 0,00; Ag+/Ag = + 0,80.

Cuestión 6. Formulación inorgánica. Reactividad orgánica.

Responda las siguientes cuestiones: (0,2 puntos cada apartado)

a) Nombre o formule los siguientes compuestos inorgánicos:

a1) NaHSO4 a2) Ca3(PO4)2 a3) PbO2 a4) ácido brómico

b) Complete las siguientes reacciones:

catalizador b1) CH3-CH2-CH=CH2 + H2 

catalizador b2) n CH2=CHCl 

catalizador b3) CH3-CH2-COOH + CH3OH  H SO , calor b4) CH3-CH2-CH(OH)-CH2-CH3 

b5) CH3-CH2-CH2-Br + NH3 

a5) sulfuro de sodio