Química PAU 2021

Enunciado del examen en texto

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UNIVERSIDADES PÚBLICAS DE LA COMUNIDAD DE MADRID EVALUACIÓN PARA EL ACCESO A LAS ENSEÑANZAS UNIVERSITARIAS OFICIALES DE GRADO Curso: 2020-2021

Modelo Orientativo Provisional

MATERIA: QUÍMICA INSTRUCCIONES GENERALES Y CALIFICACIÓN Después de leer atentamente todas las preguntas, el alumno deberá escoger una de las dos opciones propuestas y responder a las cuestiones de la opción elegida CALIFICACIÓN: Cada pregunta se valorará sobre 2 puntos.

TIEMPO: 90 minutos

OPCIÓN A

Pregunta A1.- Considere los elementos cuyas configuraciones electrónicas son: A: 1s22s22p4; B: 1s22s2;

C: 1s22s22p63s23p2; D: 1s22s22p63s23p5.

a) Identifique el nombre y símbolo de cada elemento, e indique el grupo y periodo a los que pertenece.

b) Para los elementos A y B, justifique cuál de ellos tiene mayor radio atómico.

c) Indique el estado o estados de oxidación más probable(s) de cada elemento.

d) Justifique qué elemento, C ó D, tiene mayor energía de ionización.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta A2.- Se introducen 46,0 g de tetraóxido de dinitrógeno en un recipiente de 1,00 L a 359,5 K y se cierra. Cuando se alcanza el equilibrio, N2O4 (g)  2 NO2 (g), la presión parcial de NO2 es 10,0 atm.

a) Calcule la presión total de la mezcla en el equilibrio.

b) Calcule Kp y Kc.

c) Si aumenta la presión, por disminución de volumen, ¿en qué sentido se desplaza el equilibrio?

Datos. Masas atómicas: N = 14; O = 16. R = 0,082 atm·L·mol−1·K−1.

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

Pregunta A3.- Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.

a) La deshidratación de un alcohol con ácido sulfúrico en caliente conduce a un alquino.

b) La oxidación de propanal con dicromato de potasio conduce a propan−1−ol.

c) Las amidas se producen por reacción de amoniaco y un compuesto ácido.

d) La polimerización de cloruro de vinilo (cloroeteno) produce polietileno y cloro.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta A4.- Se disuelven 23,0 g de ácido metanoico en agua hasta obtener 10,0 L de disolución, cuyo pH es 2,52. Calcule:

a) El grado de disociación del ácido metanoico.

b) Ka del ácido metanoico.

c) Kb de la especie conjugada.

d) El volumen de una disolución de hidróxido de potasio 0,20 mol·L−1 necesario para neutralizar 10,0 mL de la disolución de ácido metanoico.

Datos. Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta A5.- Se construye una celda galvánica con un electrodo de manganeso y un electrodo de plata.

a) Formule las semirreacciones de oxidación y reducción que se producen. Ajuste la reacción global por el método del ion-electrón.

b) Determine el potencial de la celda galvánica.

c) Justifique qué ocurre si se introduce una barra de plata en una disolución de manganeso (II).

Datos. E0 (V): Mn2+/Mn = −1,18; Ag+/Ag = 0,80.

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

OPCIÓN B

Pregunta B1.- Considere las moléculas BF3 y NH3.

a) Escriba su estructura de Lewis.

b) Indique su geometría molecular utilizando la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia.

c) Indique cuál es la hibridación del átomo central de cada una de ellas.

d) Explique la polaridad de ambas moléculas.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta B2.- Para una reacción del tipo 2A (g) + B (g) → C (g) a una temperatura determinada, se han obtenido los siguientes datos:

[A]inicial [B]inicial Velocidad inicial Experimento mol·L−1 mol·L−1 mol·L−1·s−1

0,020 0,010 0,028

0,020 0,020 0,057

0,040 0,020 0,224

a) Determine el orden total de la reacción y escriba su ley de velocidad.

b) Calcule la constante de velocidad.

c) Justifique, mediante la ecuación de Arrhenius, cómo afecta a la velocidad de reacción una disminución de temperatura.

d) Explique cómo modifica la energía de activación la adición de un catalizador.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta B3.- Justifique si el pH de cada una de las disoluciones obtenidas al disolver en agua las siguientes sustancias es ácido, básico o neutro.

a) Fluoruro de amonio.

b) Nitrito de sodio.

c) Nitrato de potasio.

d) Cloruro de amonio.

Datos. Ka (HF) = 6,8×10−4; Ka (HNO2) = 4,4×10−4; Kb (NH3) = 1,8×10−5.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta B4.- Nombre y formule los siguientes compuestos:

a) Dos hidrocarburos saturados, isómeros de cadena, de fórmula molecular C5H12.

b) Dos alcoholes, isómeros de posición, de fórmula molecular C4H10O.

c) Dos isómeros lineales, de fórmula molecular C4H8O2 y con un grupo carboxilato.

d) Dos hidrocarburos aromáticos de fórmula molecular C8H10.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta B5.- En presencia de ácido sulfúrico, el óxido de manganeso (IV) reacciona con el yoduro de potasio y se forma yodo molecular, sulfato de manganeso (II), sulfato de potasio y agua.

a) Escriba y ajuste por el método del ion-electrón las reacciones iónica y molecular.

b) Calcule la masa, en gramos, de yodo molecular que se obtiene si reaccionan 2,0 kg de pirolusita, mineral que contiene un 75% en masa de óxido de manganeso (IV).

Datos. Masas atómicas: O = 16; Mn = 55; I = 127.

Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

QUÍMICA CRITERIOS ESPECÍFICOS DE CORRECCIÓN

Cada una de las preguntas se podrá calificar con un máximo de 2 puntos.

Si se han contestado preguntas de más de una opción, únicamente deberán corregirse las de la opción a la que corresponda la resuelta en primer lugar.

Se tendrá en cuenta en la calificación de la prueba:

1.- Claridad de comprensión y exposición de conceptos.

2.- Uso correcto de formulación, nomenclatura y lenguaje químico.

3.- Capacidad de análisis y relación.

4.- Desarrollo de la resolución de forma coherente y uso correcto de unidades.

5.- Aplicación y exposición correcta de conceptos en el planteamiento de las preguntas.

Distribución de puntuaciones máximas para este ejercicio

OPCIÓN A

Pregunta A1.- 0,5 puntos por apartado.

Pregunta A2.- 0,75 puntos apartados a) y b); 0,5 puntos apartado c).

Pregunta A3.- 0,5 puntos por apartado.

Pregunta A4.- 0,5 puntos por apartado.

Pregunta A5.- 0,75 puntos apartados a) y c); 0,5 puntos apartado b).

OPCIÓN B

Pregunta B1.- 0,5 puntos por apartado.

Pregunta B2.- 0,5 puntos por apartado.

Pregunta B3.- 0,5 puntos por apartado.

Pregunta B4.- 0,5 puntos por apartado.

Pregunta B5.- 1 punto por apartado.

QUÍMICA SOLUCIONES (Documento de trabajo orientativo)

OPCIÓN A

Pregunta A1.- Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) A: oxígeno, O, grupo 16, periodo 2; B: berilio, Be, grupo 2, periodo 2; C: silicio, Si, grupo 14, periodo 3; D:

cloro, Cl, grupo 17, periodo 3.

b) El radio atómico de B es mayor que el radio atómico de A, ya que ambos pertenecen al mismo periodo, pero A tiene mayor número atómico que B y, a lo largo de un periodo, el radio atómico decrece al aumentar el número atómico, porque la carga nuclear efectiva aumenta y los electrones externos están más atraídos por el núcleo.

c) A: –2; B: +2; C: –4 y +4; D: –1.

d) La energía de ionización de D es mayor que la de C. Ambos pertenecen al mismo periodo, pero D tiene mayor número atómico que C y, a lo largo de un periodo, la energía de ionización aumenta al aumentar el número atómico, porque la carga nuclear efectiva aumenta y los electrones están más atraídos por el núcleo.

Pregunta A2.- Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y b); 0,5 puntos apartado c).

a) n(N2O4) = 46,0 / 92,0 = 0,500 mol.

N2O4 (g)  2 NO2 (g) n0 0,500

neq 0,500 – x 2x nT = (0,5 – x) + 2x = 0,5 + x.

p(NO2) = n(NO2)·R·T/V = 2x × (0,082 × 359,5) / 1,00 = 10,0 atm; x = 0,17 mol.

n(N2O4) = 0,500 – x = 0,500 – 0,17 = 0,33 mol; nT = 0,500 + x = 0,67 mol.

p(N2O4) = n(N2O4)·R·T/V = 0,33 × 0,082 × 359,5 / 1,00 = 9,7 atm.

pT = 9,7 + 10,0 = 20 atm.

b) Kp = p(NO2)2 / p(N2O4) = 10,02 / 9,7 = 10; Kc = Kp/(RT)Δn; Δn = 2 – 1 = 1; Kc = 10 / (0,082 × 359,5) = 0,34.

c) Según el principio de Le Chatelier, si aumenta la presión, el equilibrio se desplaza hacia donde hay menor número de moles gaseosos. En este caso, hacia el reactivo, N2O4.

Pregunta A3.- Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Falsa. La deshidratación de un alcohol conduce a un alqueno.

b) Falsa. Los aldehídos se oxidan a ácidos.

c) Verdadera. Se trata de una reacción de condensación entre ambos, con eliminación de una molécula de agua.

d) Falsa. Produce policloruro de vinilo.

Pregunta A4.- Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) HCOOH + H2O  HCOO− + H3O+ pH = 2,52; [H3O+] = 10−2,52 = 3,02×10−3 M; n0(HCOOH) = 23,0 / 46 = 0,500 mol; [HCOOH]0 = 0,500 / 10,0 = 0,050 M. α = [H3O+] / [HCOOH]0 = 3,02×10−3 / 0,050 = 0,060 (6,0%).

b) HCOOH + H2O  HCOO− + H3O+ co 0,050 ceq 0,050 − 3,02×10−3 3,02×10−3 3,02×10−3

Ka = [HCOO ]·[H3O ] / [HCOOH] = (3,02×10−3)2 / (0,050 − 3,02×10−3) = 1,9×10−4.

c) Kb = Kw / Ka = 10−14 / 1,9×10−4 = 5,3 ×10−11.

d) HCOOH + KOH → HCOOK + H2O; nHCOOH = nKOH; MHCOOH·VHCOOH = MKOH·VKOH ; 0,050 × 0,010 = 0,20 × VKOH; VKOH = 2,5×10−3 L = 2,5 mL.

Pregunta A5.- Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y c); 0,5 puntos apartado b).

a) Oxidación: Mn → Mn2+ + 2 e–. Reducción: Ag+ + 1 e– → Ag.

Reacción global: 2 Ag+ + Mn → Mn2+ + 2 Ag

b) E0celda = E0cátodo – E0ánodo = 0,80 – (–1,18) = 1,98 V.

c) No ocurre nada, ya que la reacción entre Ag y Mn2+ es un proceso no espontáneo puesto que E0(Ag+/Ag) > E0(Mn2+/Mn).

QUÍMICA SOLUCIONES

OPCIÓN B

Pregunta B1.- Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

H N H

F ; NH :

a) BF3: F

b) BF3: plana triangular; NH3: pirámide trigonal.

c) El átomo de B del BF3 tiene hibridación sp2 y el átomo de N del NH3 tiene hibridación sp3.

d) BF3 es apolar, ya que tiene enlaces polares pero los momentos dipolares se anulan por geometría. NH3 es polar, ya que sus enlaces son polares y sus momentos dipolares no se anulan por geometría.

Pregunta B2.- Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) v = k [A]α [B]β: v3 / v2 = (0,224 / 0,057) = (0,040 / 0,020)α; α = 2. v2 / v1 = 0,057 / 0,028 = (0,020 / 0,010)β;

β = 1. Orden total: α + β = 3. Ley de velocidad: v = k [A]2 [B].

b) k = v / ([A]2 [B]) = 0,028 / (0,0202 × 0,010) = 7,0×103 L2·mol−2·s−1.

c) Según la ecuación de Arrhenius, una disminución de temperatura hace que la constante de velocidad sea menor y, por tanto, la velocidad de reacción disminuye.

d) La adición de un catalizador hace que la reacción se lleve a cabo por un mecanismo de reacción que tiene una energía de activación menor que la del proceso sin catalizar.

Pregunta B3.- Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) NH4F → NH4+ + F−. Ambos iones se hidrolizan: NH4+ + H2O  NH3 + H3O+. F− + H2O  HF + OH−. El pH de la disolución resultante depende de las constantes de acidez o basicidad de ambas especies. En este caso, Kb(NH3) < Ka(HF) y, por tanto, Ka(NH4+) > Kb(F−); esto implica que [H3O+] > [OH−], luego el pH de la disolución es ácido.

b) NaNO2 → Na+ + NO2−. Na+ no se hidroliza. NO2− se hidroliza; NO2− + H2O  HNO2 + OH−. pH básico.

c) KNO3 → K+ + NO3−. Ninguno de los iones se hidroliza. pH neutro.

d) NH4Cl → NH4+ + Cl−. Cl− no se hidroliza; NH4+ se hidroliza; NH4+ + H2O  NH3 + H3O+. pH ácido.

Pregunta B4.- Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Dos de los siguientes compuestos: CH3−CH2−CH2−CH2−CH3 (pentano); CH3−CH2−CH(CH3)−CH3 (metilbutano); CH3−C(CH3)2−CH3 (dimetilpropano).

b) CH3−CH2−CH2−CH2OH (butan−1−ol); CH3−CH2−CHOH−CH3 (butan−2−ol).

c) Dos de los siguientes compuestos: HCOO−CH2−CH2−CH3 (ácido butanoico): CH3−CH2−COO−CH3 (propanoato de metilo); CH3−COO−CH2−CH3 (etanoato de etilo); HCOO−CH2−CH2−CH3 (metanoato de propilo); HCOO−CH(CH3)−CH3 (metanoato de isopropilo).

d) Dos de los siguientes compuestos:

CH3

CH2CH3

CH3

CH3 CH3

CH3

Etilbenceno

1,2−dimetilbenceno

1,3−dimetilbenceno

CH3

1,4−dimetilbenceno

(Nota: se admite que el alumno utilice la nomenclatura anterior a 1993)

Pregunta B5.- Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

a) MnO2 + 4 H+ + 2 e– → Mn2+ + 2 H2O; 2 I– → l2 + 2 e– Reacción iónica: MnO2 + 4 H+ + 2 I– → Mn2+ + l2 + 2 H2O Reacción molecular: MnO2 + 2 H2SO4 + 2 KI → MnSO4 + l2 + 2 H2O + K2SO4

b) m(MnO2) = 2,0 × 0,75 = 1,5 Kg = 1500 g; n(MnO2) = 1500 / 87,0 = 17,2 mol.

n(I2) = n(MnO2) = 17,24 mol; m(I2) = 17,24 × 254 = 4379 g.

ÁMBITO DE CONTENIDOS DE LA MATERIA QUÍMICA PARA LA PRUEBA DE EVALUACION PARA EL ACCESO A LA UNIVERSIDAD. CURSO 2020-2021

Para la elaboración de las pruebas se seguirán las características, el diseño y el contenido establecido en el currículo básico de las enseñanzas del segundo curso de bachillerato LOMCE que está publicado en el Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato, así como por la normativa correspondiente que se promulgue y que afecte a las características, el diseño y el contenido de la evaluación de Bachillerato para el acceso a la Universidad.

El presente documento tiene como objetivo hacer las pertinentes aclaraciones a los contenidos de la EvAU en materia de Química, que se celebrará el curso 2020-2021, en base al currículo de Química para 2º de Bachillerato, sin ánimo ni de modificar ni reducir el programa de enseñanzas, sino con el objetivo de aclarar determinados aspectos que no están explícitamente señalados en el RD 1105/2014.

La Comisión de Materia de Química propone las siguientes aclaraciones a los contenidos de LOMCE que recoge la tabla adjunta.

Se mantienen igualmente las aclaraciones respecto a la nomenclatura de compuestos inorgánicos, adjuntando documento descriptivo. La nomenclatura de Química Orgánica se corresponderá con la recomendada por la IUPAC en 1993, aunque se aceptará que el alumno utilice la anterior.

Este documento tiene vigencia para esta convocatoria de 2020-2021, pudiendo ser susceptible de mejoras posteriores para futuras convocatorias.

Contenidos

Aclaraciones

Bloque 1. La actividad científica Utilización de estrategias básicas de la actividad científica.

Investigación científica: documentación, elaboración de informes, comunicación y difusión de resultados.

Importancia de la investigación científica en la industria y en la empresa

Bloque 2. Origen y evolución de los componentes del Universo Estructura de la materia. Hipótesis de Planck. Modelo atómico de Bohr.

Mecánica cuántica: Hipótesis de De Broglie, Principio de Incertidumbre de Heisenberg.

Orbitales atómicos. Números cuánticos y su interpretación.

Partículas subatómicas: origen del Universo.

Clasificación de los elementos según su estructura electrónica:

Sistema Periódico.

Propiedades de los elementos según su posición en el Sistema Periódico: energía de ionización, afinidad electrónica, electronegatividad, radio atómico.

Enlace químico.

Enlace iónico.

Propiedades de las sustancias con enlace iónico.

Enlace covalente. Geometría y polaridad de las moléculas.

Teoría del enlace de valencia (TEV) e hibridación.

Teoría de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV).

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