Química PAU 2025

Enunciado del examen en texto

Texto sacado del PDF oficial. Las fórmulas, tablas y figuras se ven mejor en el visor de arriba.

PROVA D’ACCÉS A LA UNIVERSITAT PRUEBA DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD

CONVOCATÒRIA:

CONVOCATORIA:

JULIOL 2025

JULIO 2025

ASIGNATURA: Química

ASSIGNATURA: Química

BAREM DE L’EXAMEN: L’examen consta de 5 exercicis. Cada exercici té una puntuació màxima de 2 punts. L’optativitat de cada un s’indica en l’enunciat. 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 Exercici 1. (2 punts) El carbur de calci, CaC2, s’obté fent reaccionar l’òxid de calci, CaO, amb carboni a alta temperatura, d’acord amb la reacció, no ajustada:

CaO(s) + C(s)  CaC2(s) + CO(g)

a) Calcule l’energia implicada en l’obtenció d’1 kg de CaC2, a partir d’un excés de CaO i carboni. (1 punt) El carbur de calci s’utilitza, fent-lo reaccionar amb aigua, per a obtindre acetilè, C2H2, d’acord amb l’equació química:

CaC2(s) + 2 H2O(l)  C2H2(g) + Ca(OH)2(s) D’altra banda, la combustió de l’acetilè allibera gran quantitat d’energia en forma de calor:

2 C2H2(g) + 5 O2(l)  4 CO2(g) + 2 H2O(l)

b) Calcule la quantitat d’energia que s’allibera com a conseqüència de la combustió de l’acetilè generat a partir d’1 kg de CaC2. (1 punt) Dades: variació d’entalpia de formació estàndard, ∆Hºf (kJ·mol–1): CaO(s): –635,1; CaC2(s): –63,0;

CO(g): –110,5; C2H2(g): +226,7; Ca(OH)2(s): –986,1; CO2(g): –393,5; H2O(l): –285,8.

__________________________________________________________________________________________________

Exercici 2. Conteste a una de les opcions següents:

Opció 2.A. (2 punts) El diclor, Cl2, és àmpliament utilitzat en el tractament d’aigua destinada al consum humà. Un contaminant habitual de l’aigua és el sulfur d’hidrogen, H2S, provinent tant de la descomposició de matèria orgànica com de depòsits de minerals del subsol. La reacció entre Cl2 i H2S dona lloc a sofre elemental i HCl.

En una planta potabilitzadora es van tractar 25 m³ d’aigua (1 m³ = 1000 L), que contenien una quantitat desconeguda de sulfur d’hidrogen, amb un excés de Cl2. Responga a les qüestions següents:

a) Escriga les semireaccions d’oxidació i de reducció i ajuste la reacció molecular global. (1 punt)

b) En finalitzar la reacció, el pH de la dissolució era de 3,83. Calcule la quantitat de H2S, en grams, present en l’aigua tractada (no tinga en compte l’efecte de la dissociació àcida del H2S en aigua). (1 punt) Opció 2.B. (2 punts) L’hidròxid de magnesi, Mg(OH)2, un compost que s’utilitza per a alleujar la cremor d’estómac, és poc soluble en aigua:

Mg(OH)2(s)  Mg2+(aq) + 2 OH–(aq) Kps = 1,8·10–11

a) S’ha preparat una dissolució saturada de Mg(OH)2 en una dissolució aquosa que contenia OH–(aq). Després d’arribar a l’equilibri, el pH de la dissolució era de 9,0. Calcule la concentració de Mg2+(aq) en aquesta dissolució. (1 punt)

b) Discutisca raonadament si la solubilitat del Mg(OH)2 augmentarà o disminuirà en baixar el pH de la dissolució aquosa.

(1 punt)

Exercici 3. (2 punts) El fòsfor i el sofre són elements no metàl·lics que es troben en molècules amb activitat biològica. No és aquest el cas del clor, a pesar de ser un element molt abundant a l’escorça terrestre.

a) Escriga la configuració electrònica d’estat fonamental dels elements fòsfor, sofre i clor. (0,6 punts)

b) Deduïsca els ions més probables que formaran el sofre i el clor i escriga les seues configuracions electròniques.

(0,4 punts) Conteste a una de les qüestions següents:

c1) D’acord amb la regla de l’octet, deduïsca la fórmula empírica del compost que pot formar el sofre amb el clor.

Deduïsca la geometria de la molècula i discutisca la seua polaritat. (1 punt) c2) Deduïsca la fórmula del compost que formarà el sofre amb un element del grup 1 (alcalins) de la taula periòdica.

Raone quin tipus d’enllaç es forma entre tots dos elements. (1 punt) __________________________________________________________________________________________________

Exercici 4. (2 punts) Es disposa d’una dissolució d’un àcid feble monopròtic, HA, de concentració 0,5 mol·L–1, amb un grau d’ionització del 12 %.

a) Calcule el pH de la dissolució i el valor de la constant d’acidesa. (1 punt) Conteste a una de les qüestions següents:

b1) Calcule el pH de la dissolució resultant en afegir 80 mL d’aigua a 20 mL de la dissolució anterior. Considere que els volums són additius. (1 punt) b2) Justifique si les afirmacions següents són vertaderes o falses. (0,5 punts cada subapartat) i) Si diluïm una dissolució d’un àcid fort, com l’àcid clorhídric, el grau d’ionització es manté constant.

ii) Si mesclem 20 mL d’una dissolució de l’àcid HA, de concentració 0,5 mol·L–1, amb 20 mL d’una dissolució de NaOH de concentració 0,5 mol·L–1, la dissolució resultant és àcida.

__________________________________________________________________________________________________

Exercici 5. (2 punts) Un cert fàrmac, F, reacciona amb ions hidroxil, OH–, i forma l’espècie inactiva, I:

F(aq) + 2 OH–(aq)  I(aq) S’han determinat les velocitats inicials de la reacció, amb els resultats següents:

Experiment

[F]o (mol·L–1) 0,01 0,02 0,01

[OH–]o (mol·L–1) 0,002 0,002 0,004

vo (mol·L–1·s–1) 3,40·10–4 1,36·10–3 6,80·10–4

Responga raonadament a aquestes qüestions:

a) Deduïsca l’ordre de reacció respecte de cada reactiu i escriga la llei de velocitat de la reacció. (0,7 punts)

b) Calcule la constant de velocitat de la reacció amb les unitats corresponents. (0,3 punts) Conteste a una de les qüestions següents:

c1) Complete aquestes reaccions químiques, anomene els compostos orgànics que hi ha involucrats i indique el tipus de reacció de què es tracta en cada cas: (0,5 punts cada subapartat) i) ii)

H2 SO4 , calor 

KMnO4 , calor 

CH3-CH(OH)-CH3 CH3-CH2-CH2-CH2OH

A+B

c2) Propose dos isòmers compatibles amb la fórmula molecular C4H10O i anomene’ls. (1 punt)

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CONVOCATÒRIA:

CONVOCATORIA:

JULIOL 2025

JULIO 2025

ASIGNATURA: Química

ASSIGNATURA: Química

BAREMO DEL EXAMEN: El examen consta de 5 ejercicios. Cada ejercicio tiene una puntuación máxima de 2 puntos. La optatividad de cada uno se indica en el enunciado. 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.

Ejercicio 1. (2 puntos) El carburo de calcio, CaC2, se obtiene haciendo reaccionar el óxido de calcio, CaO, con carbono a alta temperatura, de acuerdo con la reacción, no ajustada:

CaO(s) + C(s)  CaC2(s) + CO(g)

a) Calcule la energía implicada en la obtención de 1 kg de CaC2, a partir de un exceso de CaO y carbono. (1 punto) El carburo de calcio se utiliza para, haciéndolo reaccionar con agua, obtener acetileno, C2H2, de acuerdo con la ecuación química:

CaC2(s) + 2 H2O(l)  C2H2(g) + Ca(OH)2(s) Por otra parte, la combustión del acetileno libera gran cantidad de energía en forma de calor:

2 C2H2(g) + 5 O2(l)  4 CO2(g) + 2 H2O(l)

b) Calcule la cantidad de energía que se libera como consecuencia de la combustión del acetileno generado a partir de 1 kg de CaC2. (1 punto) Datos: variación de entalpía de formación estándar, ∆Hºf (kJ·mol–1): CaO(s): –635,1; CaC2(s): –63,0;

CO(g): –110,5; C2H2(g): +226,7; Ca(OH)2(s): –986,1; CO2(g): –393,5; H2O(l): –285,8.

__________________________________________________________________________________________________

Ejercicio 2. Conteste a una de las siguientes opciones:

Opción 2.A. (2 puntos) El dicloro, Cl2, es ampliamente utilizado en el tratamiento de aguas dedicadas al consumo humano. Un contaminante habitual del agua es el sulfuro de hidrógeno, H2S, proveniente tanto de la descomposición de materia orgánica como de depósitos de minerales del subsuelo. La reacción entre Cl2 y H2S da lugar a azufre elemental y HCl.

En una planta potabilizadora se trataron 25 m3 de agua (1 m3 = 1000 L), que contenían una cantidad desconocida de sulfuro de hidrógeno, con un exceso de Cl2. Responda las siguientes cuestiones:

a) Escriba las semirreacciones de oxidación y de reducción y ajuste la reacción molecular global. (1 punto)

b) Al finalizar la reacción, el pH de la disolución resultó ser 3,83. Calcule la cantidad de H2S, en gramos, presente en el agua tratada (desprecie el efecto de la disociación ácida del H2S en agua). (1 punto)

Opción 2.B. (2 puntos) El hidróxido de magnesio, Mg(OH)2, un compuesto que se utiliza para aliviar el ardor de estómago, es poco soluble en agua:

Mg(OH)2(s)  Mg2+(ac) + 2 OH–(ac) Kps = 1,8·10–11

a) Se ha preparado una disolución saturada de Mg(OH)2 en una disolución acuosa que contenía OH–(ac). Tras alcanzarse el equilibrio, el pH de la disolución resultó ser 9,0. Calcule la concentración de Mg2+(ac) en dicha disolución. (1 punto)

b) Discuta razonadamente si la solubilidad del Mg(OH)2 aumentará o disminuirá al bajar el pH de la disolución acuosa.

(1 punto)

Ejercicio 3. (2 puntos) El fósforo y el azufre son elementos no metálicos que se encuentran presentes en moléculas con actividad biológica. No es este el caso del cloro, a pesar de ser un elemento muy abundante en la corteza terrestre.

a) Escriba la configuración electrónica de estado fundamental de los elementos fósforo, azufre y cloro. (0,6 puntos)

b) Deduzca los iones más probables que formarán el azufre y el cloro y escriba sus configuraciones electrónicas.

(0,4 puntos) Conteste a una de las siguientes cuestiones:

c1) De acuerdo con la regla del octeto, deduzca la fórmula empírica del compuesto que puede formar el azufre con el cloro. Deduzca la geometría de la molécula y discuta su polaridad. (1 punto) c2) Deduzca la fórmula del compuesto que formará el azufre con un elemento del grupo 1 (alcalinos) de la tabla periódica. Razone qué tipo de enlace se forma entre ambos elementos. (1 punto) __________________________________________________________________________________________________

Ejercicio 4. (2 puntos) Se dispone de una disolución de un ácido débil monoprótico, HA, de concentración 0,5 mol·L–1, cuyo grado de ionización es del 12 %.

a) Calcule el pH de la disolución y el valor de la constante de acidez. (1 punto) Conteste a una de las siguientes cuestiones:

b1) Calcule el pH de la disolución resultante al añadir 80 mL de agua a 20 mL de la disolución anterior. Considere que los volúmenes son aditivos. (1 punto) b2) Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. (0,5 puntos cada subapartado) i) Si diluimos una disolución de un ácido fuerte, como el ácido clorhídrico, el grado de ionización se mantiene constante.

ii) Si mezclamos 20 mL de una disolución del ácido HA, de concentración 0,5 mol·L –1, con 20 mL de una disolución de NaOH de concentración 0,5 mol·L–1, la disolución resultante es ácida.

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Ejercicio 5. (2 puntos) Cierto fármaco, F, reacciona con iones hidroxilo, OH–, dando lugar a la especia inactiva, I:

F(ac) + 2 OH–(ac)  I(ac) Se han determinado las velocidades iniciales de la reacción, obteniéndose los siguientes resultados:

Experimento

[F]o (mol·L–1) 0,01 0,02 0,01

[OH–]o (mol·L–1) 0,002 0,002 0,004

vo (mol·L–1·s–1) 3,40·10–4 1,36·10–3 6,80·10–4

Responda razonadamente a estas cuestiones:

a) Deduzca el orden de reacción respecto de cada reactivo y escriba la ley de velocidad de la reacción. (0,7 puntos)

b) Calcule la constante de velocidad de la reacción, con las unidades correspondientes. (0,3 puntos) Conteste a una de las siguientes cuestiones:

c1) Complete las siguientes reacciones químicas, nombre los compuestos orgánicos que hay involucrados e indique el tipo de reacción de que se trata en cada caso: (0,5 puntos cada subapartado) i) ii)

H2 SO4 , calor 

KMnO4 , calor 

CH3-CH(OH)–CH3 CH3-CH2-CH2-CH2OH

A+B

c2) Proponga dos isómeros compatibles con la fórmula molecular C4H10O y nómbrelos. (1 punto)

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ASSIGNATURA: Química

Taula periòdica dels elements químics Tabla periódica de los elementos químicos

CONSTANTS I FACTORS DE CONVERSIÓ/ CONSTANTES Y FACTORES DE CONVERSIÓN NA = 6,022·1023 mol–1; R = 0,082 atm·L·mol–1·K–1; R = 8,314 J⋅K–1⋅mol–1; c = 3,0·108 m·s–1; h = 6,626·10–34 J·s;

F = 96485 C·mol−1; Kw (298 K) = 10–14; 1 atm = 1,013 bar = 760 mmHg = 1,013·105 Pa; 1 J = 0,24 cal.

FÓRMULES/ FÓRMULAS Equació d’estat dels gasos ideals/Ecuación de estado de los gases ideales: 𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇

Equació d’Arrhenius/Ecuación de Arrhenius: 𝑘 = 𝐴𝑒 −𝐸𝑎/𝑅𝑇

Energia d’un fotó/Energía de un ℎ𝑐 fotón: 𝐸 = 𝜆

Equació de Dalton/Ecuación de Dalton:

𝑝𝑖 = 𝑥𝑖 𝑃

2a llei de Faraday/2ª ley de Faraday:

Relació entre Kp i Kc/Relación entre Kp y Kc: 𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 (𝑅𝑇)∆𝑛

𝑚(𝑔) =

𝑀(𝑔·𝑚𝑜𝑙 –1 )·𝑄(𝐶) 𝑛𝑒 ·𝐹(𝐶·𝑚𝑜𝑙–1 )

Soluciones y criterios de corrección en texto

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CONVOCATÒRIA: JULIOL 2025

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ASSIGNATURA: Química

CRITERIS DE CORRECCIÓ / CRITERIOS DE CORRECCIÓN Criterios de corrección generales

1.- El examen consta de 5 ejercicios. Cada ejercicio tiene una puntuación máxima de 2 puntos. La puntuación de cada subapartado está indicada en negrita en el enunciado correspondiente.

2.- Se valorará prioritariamente el planteamiento, desarrollo y discusión de los resultados. Todas las respuestas deberán ser debidamente razonadas, cuando así se requiera. 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) y siempre de acuerdo con los criterios que, en su caso, traslade la Comisión de Materia a los vocales correctores.

3.- 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.

4.- 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.

Criterios de corrección idiomática En todos los ejercicios de la prueba de acceso a la universidad se valorarán específicamente la capacidad expresiva y la corrección idiomática de los estudiantes, y para ello se tendrá en cuenta, además de la adecuación a lo solicitado en el enunciado:

a) La corrección ortográfica (grafías, tildes y puntuación).

b) La coherencia, la cohesión, la corrección gramatical, la corrección léxica y la presentación.

Las penalizaciones por errores en lo anterior se aplicarán atendiendo a los siguientes criterios:

 El corrector marcará los errores en el ejercicio y especificará claramente la deducción efectuada en la nota global en relación con los dos criterios anteriores.

 La máxima deducción global en el ejercicio será un punto, de la forma siguiente:

Los dos primeros errores ortográficos no se penalizarán.

Cuando se repita la misma falta de ortografía se contará como una sola.

A partir de la tercera falta de ortografía se deducirán –0,10 puntos hasta un máximo de un punto.

Por errores en la redacción, en la presentación, falta de coherencia, falta de cohesión, incorrección léxica e incorrección gramatical se podrá deducir un máximo de medio punto.

En aquellos casos en los que la suma de las deducciones anteriores sea superior a un punto, esta será la máxima deducción permitida: un punto.

Criteris de correcció generals

1.- L’examen consta de 5 exercicis. Cada exercici té una puntuació màxima de 2 punts. La puntuació de cada subapartat està indicada en negreta en l’enunciat corresponent.

2.- Es valorarà prioritàriament el plantejament, el desenvolupament i la discussió dels resultats. Totes les respostes han de ser degudament raonades, si així es requereix. Els apartats que es responguen sense un raonament adequat no podran ser puntuats amb més del 30 % de la puntuació total d’aquest apartat (en cas de ser correcta la resposta) i sempre d’acord amb els criteris que, si escau, trasllade la comissió de matèria als vocals correctors.

3.- Els errors numèrics o d’arredoniment tenen una importància secundària, excepte en els casos en què aquests errors comporten errors conceptuals importants (graus de dissociació superior a 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.

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

Criteris de correcció idiomàtica En tots els exercicis de la prova d'accés a la universitat es valorarà específicament la capacitat expressiva i la correcció idiomàtica dels estudiants, i per a això es tindrà en compte, a més de l’adequació al que se sol·licita en l’enunciat:

a) La correcció ortogràfica (grafies, accents i puntuació).

b) La coherència, la cohesió, la correcció gramatical, la correcció lèxica i la presentació.

Les penalitzacions pels errors indicats anteriorment s’aplicaran atenent els criteris següents:

El corrector marcarà els errors en l’exercici i especificarà clarament la deducció efectuada en la nota global en relació amb els dos criteris anteriors.

La màxima deducció global en l’exercici serà un punt, atenent els criteris següents:

- Els dos primers errors ortogràfics no es penalitzaran.

- Quan es repetisca la mateixa falta d’ortografia es comptarà com una sola.

- A partir de la tercera falta d’ortografia es deduiran –0,10 punts fins a un màxim d’un punt.

- Per errors en la redacció, en la presentació, falta de coherència, falta de cohesió, incorrecció lèxica i incorrecció gramatical es podrà deduir un màxim de mig punt.

Cal tindre en compte que en els casos en què la suma de les deduccions anteriors siga superior a un punt, aquesta serà la màxima deducció permesa: un punt.

Criterios específicos de corrección Con el único objetivo de facilitar la labor de los correctores, se adjuntan las soluciones a los ejercicios propuestos, detallando las puntuaciones máximas que los correctores podrán otorgar en cada ejercicio o apartado. El objeto no es ofrecer “soluciones oficiales” sino recopilar brevemente las respuestas correctas. La resolución de los ejercicios que se presenta, no debe ser considerada como la única posible. En muchos casos la respuesta a cada uno de los apartados del examen podrá realizarse de forma igualmente correcta siguiendo una argumentación alternativa.

Ejercicio 1.

[2 puntos]

El carburo de calcio, CaC2, se obtiene haciendo reaccionar el óxido de calcio, CaO, con carbono a alta temperatura, de acuerdo con la reacción, no ajustada:

CaO(s) + C(s)  CaC2(s) + CO(g)

a) Calcule la energía implicada en la obtención de 1 kg de CaC2, a partir de un exceso de CaO y carbono. (1 punto) El carburo de calcio se utiliza para, haciéndolo reaccionar con agua, obtener acetileno, C2H2, de acuerdo con la ecuación química:

CaC2(s) + 2 H2O(l)  C2H2(g) + Ca(OH)2(s) Por otra parte, la combustión del acetileno libera gran cantidad de energía en forma de calor:

2 C2H2(g) + 5 O2(l)  4 CO2(g) + 2 H2O(l)

b) Calcule la cantidad de energía que se libera como consecuencia de la combustión del acetileno generado a partir de 1 kg de CaC2. (1 punto) Datos: variación de entalpía de formación estándar, ∆Hºf (kJ·mol–1): CaO(s): –635,1; CaC2(s): –63,0; CO(g): –110,5;

C2H2(g): +226,7; Ca(OH)2(s): –986,1; CO2(g): –393,5; H2O(l): –285,8.

Planteamiento del ejercicio

a) Calcule la energía implicada en la obtención de 1 kg de CaC2, a partir de un exceso de CaO y carbono. (1 punto) Reacción ajustada:

[1]

CaO(s) + 3 C(s)  CaC2(s) + CO(g)

Ajuste: 0,2 puntos

Variación de entalpía de la reacción [1]:

∆H1o = ∆Hfo (CaC2 (s)) + ∆Hfo (CO(g))– ∆Hfo (CaO(s)) = – 63,0 – 110,5 – (– 635,1) = +𝟒𝟔𝟏, 𝟔 𝐤𝐉 Cálculo de ∆H1: 0,4 puntos mCaC

Número de moles de CaC2 en 1 kg de sustancia: nCaC2 = MM(CaC2 ) =

1000 g (40,08+2∗12,01) 𝑔·𝑚𝑜𝑙 –1

= 15,60 mol CaC2

Calor absorbido en la reacción de formación de 1 kg de CaC2:

𝐐𝐚𝐛𝐬𝐨𝐫𝐛𝐢𝐝𝐨 = nCaC2 · ∆H1o = 15,60 mol · 461,6 kJ · mol–1 = 𝟕𝟐𝟎𝟏, 𝟎 𝐤𝐉

Cálculo de Qabsorbido: 0,4 puntos

b) Calcule la cantidad de energía que se libera como consecuencia de la combustión del acetileno generado a partir de 1 kg de CaC2. (1 punto) De acuerdo con la estequiometría de la reacción [2]: CaC2(s) + 2 H2O(l)  C2H2(g) + Ca(OH)2(s), los moles de acetileno formados son: n(C2 H2 )formados = n(CaC2 )que han reaccionado = 15,60 mol C2 H2 El cambio de entalpía para la reacción de combustión del acetileno (reacción [3]):

[3]

2 C2H2(g) + 5 O2(l)  4 CO2(g) + 2 H2O(l)

∆H3o = 4 · ∆Hfo (CO2 (g)) + 2 · ∆Hfo (H2 O(l))– 2 · ∆Hfo (C2 H2 (g)) = 4 · (– 393,5) + 2(– 285,8) – 2 · 226,7 = – 2597,8 kJ

Dado que el cambio de entalpía se refiere a la combustión de 2 moles de C2H2, la entalpia molar de combustión será:

–2597,8 kJ

∆H3o = 2 mol C H =– 𝟏𝟐𝟗𝟖, 𝟗 𝐤𝐉 (𝐦𝐨𝐥 𝐂𝟐 𝐇𝟐 )–𝟏

Cálculo de ∆H3: 0,5 puntos

2 2

Por tanto: 𝐐𝐜𝐨𝐦𝐛𝐮𝐬𝐭𝐢ó𝐧 = nC2 H2 · ∆H3o = 15,60 mol · (– 1298,9 kJ (mol C2 H2 )–1 ) = – 𝟐𝟎𝟐𝟔𝟐, 𝟖 𝐤𝐉 Cálculo de Qcombustión: 0,5 puntos

Ejercicio 2. Opción 2.A.

[2 puntos]

El dicloro, Cl2, es ampliamente utilizado en el tratamiento de aguas dedicadas al consumo humano. Un contaminante habitual del agua es el sulfuro de hidrógeno, H2S, proveniente tanto de la descomposición de materia orgánica como de depósitos de minerales del subsuelo. La reacción entre Cl2 y H2S da lugar a azufre elemental y HCl.

En una planta potabilizadora se trataron 25 m3 de agua (1 m3 = 1000 L), que contenían una cantidad desconocida de sulfuro de hidrógeno, con un exceso de Cl2. Responda las siguientes cuestiones:

a) Escriba las semirreacciones de oxidación y de reducción y ajuste la reacción molecular global. (1 punto)

b) Al finalizar la reacción, el pH de la disolución resultó ser 3,83. Calcule la cantidad de H2S, en gramos, presente en el agua tratada (desprecie el efecto de la disociación ácida del H2S en agua). (1 punto) Planteamiento del ejercicio

a) Escriba las semirreacciones de oxidación y de reducción y ajuste la reacción molecular global. (1 punto) Semirreacción de oxidación:

𝐒 𝟐– (𝐚𝐜) → 𝐒 𝐨 (𝐬) + 𝟐 𝐞–

Semirreacción de reducción:

𝐂𝐥𝟐 (𝐠) + 𝟐 𝐞– → 𝟐 𝐂𝐥– (𝐚𝐜) Semirreacciones: 0,5 puntos

Las reacciones iónica y molecular globales serán:

Reacción iónica global:

Cl2 (g) + S 2– (ac) → 2 Cl– (ac) + S o (s)

Reacción molecular global:

𝐂𝐥𝟐 (𝐠) + 𝐇𝟐 𝑺(𝐚𝐜) → 𝟐 𝐇𝐂𝐥 (𝐚𝐜) + 𝐒 𝐨 (𝐬) Reacción molecular: 0,50 puntos

b) Al finalizar la reacción, el pH de la disolución resultó ser 3,83. Calcule la cantidad de H2S, en gramos, presente en el agua tratada (desprecie el efecto de la disociación ácida del H2S en agua). (1 punto) Dado que el HCl es un ácido fuerte, el ácido clorhídrico formado está completamente disociado: [HCl] = [H3 O+ ] A partir del pH final de la disolución: [H3 O+ ]final = [HCl]formados = 10–pH = 10–3,83 = 1,479 · 10–4 mol · L–1 Moles de HCl formados:

(nH3 O+ )

formados

= (nHCl )formados = [H3 O+ ]𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 · 𝑉H2O = 1,479 · 10–4 (mol · L–1 ) · 25 · 103 𝐿 = 3,698 mol H3 O+

De acuerdo con la estequiometría de la reacción, los moles de H2S son:

(nH2 S )

iniciales

= 2 (nHCl )formados = 2 3,698 mol = 𝟏, 𝟖𝟒𝟗 𝐦𝐨𝐥 𝐇𝟐 𝐒

Finalmente, (𝐦𝐇𝟐 𝐒 )

𝐢𝐧𝐢𝐜𝐢𝐚𝐥

= (nH2 S )

iniciales

Moles de H2S: 0,8 puntos

· MM(H2 S) = 1,848 mol · (2 · 1,01 + 32,07) g · mol–1 = 𝟔𝟑, 𝟎𝟎 𝐠 𝐇𝟐 𝐒 Masa de H2S: 0,2 puntos

Ejercicio 2. Opción 2.B.

[2 puntos]

El hidróxido de magnesio, Mg(OH)2, un compuesto que se utiliza para aliviar el ardor de estómago, es poco soluble en agua:

Mg(OH)2(s)  Mg2+(ac) + 2 OH–(ac) Kps = 1,8·10–11

a) Se ha preparado una disolución saturada de Mg(OH)2 en una disolución acuosa que contenía OH–(ac). Tras alcanzarse el equilibrio, el pH de la disolución resultó ser 9,0. Calcule la concentración de Mg2+(ac) en dicha disolución. (1 punto)

b) Discuta razonadamente si la solubilidad del Mg(OH)2 aumentará o disminuirá al bajar el pH de la disolución acuosa. (1 punto) Planteamiento del ejercicio

a) Se ha preparado una disolución saturada de Mg(OH)2 en una disolución acuosa que contenía OH–(ac). Tras alcanzarse el equilibrio, el pH de la disolución resultó ser 9,0. Calcule la concentración de Mg2+(ac) en dicha disolución. (1 punto) Mg(OH)2 (s) ⇋ Mg 2+ (ac) + 2 OH – (ac); 𝐾𝑝𝑠

El equilibrio de solubilidad del Mg(OH)2 es:

Para una disolución saturada: K ps = [Mg 2+ ] [OH – ]

Dado que conocemos el pH de la disolución saturada: pH = 9,0; ⟹ [H3 O+ ] = 10–pH = 10–9 M

10–14

10–9

Por tanto: K w = [H3 O+ ] [OH – ] ⟹ [𝐎𝐇 – ] = [H w

O+ ]

= 𝟏𝟎–𝟓 𝐦𝐨𝐥 · 𝐋–𝟏

Cálculo de [OH–]: 0,6 puntos

Sustituyendo en la expresión de Kps, podemos calcular la [Mg2+]:

K ps = [Mg 2+ ] [OH – ] ⟹ [𝐌𝐠 𝟐+ ] =

Kps

[OH– ]

1,8·10–11

(10–5 )

= 𝟎, 𝟏𝟖 𝐦𝐨𝐥 · 𝐋–𝟏 𝐌𝐠 𝟐+

Cálculo de [Mg2+]: 0,4 puntos

b) Discuta razonadamente si la solubilidad del Mg(OH)2 aumentará o disminuirá al bajar el pH de la disolución acuosa. (1 punto) El equilibrio de solubilidad: Mg(OH)2 (s) ⇋ Mg 2+ (ac) + 2 OH – (ac) Si añadimos H3 O+ (ac), para reducir el pH de la disolución, se producirá una diminución de la concentración de OH–(ac) debido a la reacción de neutralización:

H3 O+ (ac) + OH – (ac) ⇋ 2 H2 O(l) Como consecuencia, a medida que disminuye el pH se produce una reducción en la concentración de OH– que producirá (de acuerdo con el principio de Le Chatelier) un desplazamiento del equilibrio hacia la formación de los iones solubles.

Por tanto, el hidróxido de magnesio será tanto más soluble cuanto más bajo sea el pH final de la disolución.

Justificación: hasta 1 punto

Ejercicio 3.

[2 puntos] El fósforo y el azufre son elementos no metálicos que se encuentran presentes en moléculas con actividad biológica. No es este el caso del cloro, a pesar de ser un elemento muy abundante en la corteza terrestre.

a) Escriba la configuración electrónica de estado fundamental de los elementos fósforo, azufre y cloro. (0,6 puntos)

b) Deduzca los iones más probables que formarán el azufre y el cloro y escriba sus configuraciones electrónicas. (0,4 puntos) Conteste a una de las siguientes cuestiones:

c1) De acuerdo con la regla del octeto, deduzca la fórmula empírica del compuesto que puede formar el azufre con el cloro. Deduzca la geometría de la molécula y discuta su polaridad. (1 punto) c2) Deduzca la fórmula del compuesto que formará el azufre con un elemento del grupo 1 (alcalinos) de la tabla periódica. Razone qué tipo de enlace se forma entre ambos elementos. (1 punto) Planteamiento del ejercicio

a) Escriba la configuración electrónica de estado fundamental de los elementos fósforo, azufre y cloro. (0,6 puntos) Las configuraciones electrónicas de estado fundamental son:

P (Z = 15): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 S (Z = 16): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 Cl (Z = 17): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Cada CE: 0,2 puntos

b) Deduzca los iones más probables que formarán el azufre y el cloro y escriba sus configuraciones electrónicas. (0,4 puntos) El azufre tiene 6 electrones en la capa de valencia. Para completar el octeto, necesita dos electrones adicionales, de modo que el ion que se forma es S2–, cuya configuración electrónica es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 El cloro tiene 7 electrones en la capa de valencia. Para completar el octeto, necesita un electrón adicional, de modo que el ion que se forma es Cl–, cuya configuración electrónica es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Cada ion y C.E: 0,2 puntos c1) De acuerdo con la regla del octeto, deduzca la fórmula empírica del compuesto que puede formar el azufre con el cloro. Deduzca la geometría de la molécula y discuta su polaridad. (1 punto) …