UN¡VERSIDABES PÚBLICAS DE LA COMUNIDAD DE MADRIDPRUEBA DE ACCESO A LAS ENSEÑANZAS UNIVERSITAR]AS

OFICIALES DE GRADO

Curso 2A',4-2015

MATERIA: QUíMrcA

Sger¡¿rn$€€

IN§TRUGGIONE§ GENERALES Y CALIFICACIÓN

Después de leer atentamente todas las preguntas, ef alumno debeÉ escoger una de las dos opcionespropuestas y responder a las cuestiones de la opción elegida.CAL¡FICACIÓN: Cada pregunta se valorará sobre 2 puntos.

TIEMPO: 90 minutos.

OPCóH A

Pregunta Al.- Un elemento tiene como número atómico Z = 26.a) Escriba su configuración electronica.b) lndíque el grupo y el periodo alque pertenece.c) Se sabe que una muestra de 7,00 g de este elernento puro contiene 7,55x1022 átomos de dicho

elemento. Calcule su masa atórnieá.d) Justifique el enlace que presenta este elemento cotno sustancia pura.

Bato: N¡ = §,§22x1ff3 mo¡-t .

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 42.- lndíque sí son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones, justificando su respuesta:a) Una reacción espontánea nunca puede ser endotérmica.b) Cuando aumenta la temperatura en un equilibrio exotérmico, la constante de velocidad de la reacción

direcÉa disminuye.c) En una reacción entre gases del tipo A+ 28 5 2C,los valores de lG y lS son iguales,d) En una reacción entre gases del tipo A + 2B 5 2C + D, un aumento en Ia presión del recipiente a

temperatura constante no rnodifica la cantidad de reactivos y productos presentes en el equilibrio.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 43.- Una disolución de ácido nÍtríco concentrado oxida al zinc metálico, obteníéndose nitrato deamonio y nitrato de cinc.

a) Ajuste las semineaociones de exidación y reducción de este proceso, y la reacción molecular global.b) Calcule la masa de nitrato de arnonio producida sise parte de 13,08 g de Zn y 10S mL de ácido nítrico

comercial, que posee un 680/o en masa de ácido nítrico y una densídad de 1,12 g.ml-1.Datos, Masas atómicas: H = 1,0; N = 14,0; O = 16,0; Zn = 65,4.

Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

Pregunta A4. Un ácido monoprótico presenta una constante de acidezKu= 2,5xf 0{.a) Calcule Ia concentración inicial de este ácido necesaria para obtener una disolución con pH = pK" - 2.b) Calcule la masa de KOH necesaria para neutmlizar 100 mL de la disolución delácido del apartado a).c) Razone siel pH rcsultante de la neutralización del apartado b) es ácido, básico o neutro.

Datos. Masas atómicas: H = 1,0;0 = 16,0; K= 39,1.

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

Pregunta A5. Considere los compuestos orgánicos metilpropeno y ácido 2-metilbutanoico,a) Escriba sus fórmulas semidesanolladas.b) Escriba la reacción entre el metilpropeno y el HCt, nombrando el pmducto mayoritario e indicando de

qué tipo de reacción se tratá.c) Escriba la reacción entre el ácido 2-rneülbutanoico y el etanol, nombrando el producto orgánico e

indícando de qué tipo de reacción se trata.

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

OPCIÓN B

Pregunta 81.- lndique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando su respuesta:a) En la molécula de etino, los dos átomos de carbono comparten entre sí dos pares de electrones.b) La entalpia de vaporización del agua es mayor que la ciel sulfuro de hidÉgeno.c) El cloruro de sodio en disolución acuosa conduce Ia electricidad.d) Elcarbono puro en fonna de díamante presenta enlace metálico.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 82. En tres matraces sin etiquetar se dispone de disoluciones de la misrna concentración de

cloruro de sodio, hidróxido de sodio y acetato de sodio.a) Razone cómo podría identificarcada una de las disoluciones midiendo su pH.b) Justifique, sin hacer c"álculos, cónp se modifica el pH de las disoluciones si se añade a cada matraz

I L de agua.Dato. pG {ácido acético) = 4,8.

Puntuación máxima por apartado: I punto.

PreguntaB3.-Lareacciónentregases2A+B53CtieneAH=-12AkJ'mol-l,yparalareaccióninversaEu = 180 kJ'mol-1.a) Utilizando un diagrama energético de la reacción, calcule Eu para la reacción directa.b) Justifique si un aumento de temperatuna tendrá rnayor efecto sobre la constante de velocidad de la

reacción directa o de la inversa.c) Justifique qué efecto tendrá un ar¡mento de temperatura sobre las cantidades de reactivos y productos

en elequilibrio.d) Si para esta reaccién AS < 0, explique si la rearción del enunciado es espontánea a tempenaturas

altas o bajas.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Pregunta 84.- Considere la reacción de combustión dei butano gaseoso.a) Formule y ajuste dicha reacción.b) Estime la variación de entalpía de la reacción a partir de las energías de enlace.c) Calcule la variación de entalpía de la reacción a partir de las entalpías de fornación.d) Teniendo en cuenta gue en e[ apartado b) se supone que los productos están en estado gaseoso,

utilice los resultados de los apartados b) y c) para estima¡'la entalpía de vaporización molar del agua.Datos. Energías enlace (kJ-mol-1): CüH = 4f 5,0; CtrC = 347,0; otrH = 460,0; C=O = 802,0; O=0 = 498,0.Entalpías de fornación estándar (kJ'moil): butano {g) = -125,6; CO: {g) = -393,5; HzO (l) = -285,8.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Fregunta 85. El permanganato de potasio actúa como oxidante en medio ácido, dando como productoMn2*. Por el contrario, como oxidante en medio básico el permanganato de potasio da como productoMnOz.

a) Ajuste las semineacciones del anión pernanganato conm oxidante en medio ácido y en medio básico.b) Razone qué medio es necesario (ácido o básico) si se quiere usar perrnanganato de potasio para

oxidar una bana de plata.c) De acuerdo con los resultados del apartado anterior, calcule qué volumen de una disolución de

permanganato de potasio CI,2 M es necesario para oxidar 10,8 g de plata ¡retálica.Datos. Eo M: Ag.lAg = 0,80; Mn0¿7ñ#n'* = 1,5f ; &inQql'&fn$2 = 0,59. &iasa atómiffi Ag = ,{08.

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

MADRID SEPTIEMBRE 2015

OPC¡ÓN A

Pregunta A1 .- Un elemento tiene como número atómico Z = 26.a) Escriba su configuración electrónica.b) lndique el grupo y el periodo al que pertenece.

c) Se sabe que una muestra de 7,00 g de este elemento puro contiene7,55.1022átomos de dicho elemento. Calcule su masa atómica.d) Justifique el enlace que presenta este elemento como sustancia pura.

Dato: Nn = 6,022. 1023 mol-1.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Configuración electrónica'. 1s2 2s2 2p6 3s2 3po 4s2 3do

b) Periodo 4; grupo Ic) Utilizando factores de conversión:

7,0A g 6,A22 .1023 átomos : 55,83 g /mal7,55 ' l0z2 átomos 1- mol

d) Presentaria enlace metálico, altratarse de un meta! de transición.

Pregunta A2.- lndique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones,justificando su respuesta:a) Una reacción espontánea nunca puede ser endotérmica.b) Cuando aumenta la temperatura en un equilibrio exotérmico, la constante develocidad de la reacción directa disminuye.c) En una reacción entre gases del tipo A + 28 t 2C, los valores de Kc y Kp son

iguales.d) En una reacción entre gases del tipo A + 28 5 2C + D, un aumento en la presión

del recipiente a temperatura constante no modifica la cantidad de reactivos yproductos presentes en el equilibrio.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Falso. Para que una reacción sea espontánea, ^G

<0. AG depende de dosfactores, el entálpico y el entrópho:

AG=AH-T^SPor ser una reacción endotérmica AH >0, para que la reacción sea espontánea, es

necesario que AS >0, es decir que aumente el desorden y que la temperatura a laque se realice la reacción sea alta, superior a la de equilibrio.

b) Falso. La constante de velocidad en función de la temperatura viene dada por laecuación de Anhenius:

Al aumentar la temperatura aumenta la constante de velocidad.

c) Falso. Kc y Kp sólo son iguales cuando no hay variación del número de moles de

gases entre los reactivos y los productos. Kp = Kc (RT)a'

Eak: A.e-RT

En este caso An = -1

d) Verdadera. Al coincidir el número de moles de gases en los reactivos y en los

produdos, una variación de la presión no afecta alequilibrio.

Pregunta A3.- Una disolución de ácido nítrico concentrado oxida al zinc metálico,

obteniéndose nitrato de amonio y nitrato de cinc.a) Ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción de este proceso, y la reacciónmolecular global.

b) Calcule la masa de nitrato de amonio producida si se parte de 13,08 g de Zn y 100

mL de ácido nítrico comercial, que posee un 680/o en masa de ácido nítrico y una

densidad de 1 ,12 g' mL-1 .

Datos. Masas atómicas: H = 1.0: N = 14,0; O = 16,0, Zn=65.4.Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

a) HNO3 + Zn "- NH¿NO¡ + Zn (NOs)z

Semineacción de reducción: 8e-+ 10 H* + NOf -' NHa* + 3HzO

Semirreacción de oxidación : 4x(Zn*Zn2*+2e)

10 H* + NO3- + 4 Zn -NHa* + 3 HzO+ 4 Zn2*

Ecuación molecular ajustada:

10 HNO3+ 4 Zn - NH4NO3 + 3HzO + 4 Zn (NO:)z

b) Primero vamos a ver si alguno de los reactivos está en exceso, para ellocalculamos los moles iniciales de cada uno:

lmolmol Zn: 13,08 g '

65,.S = 0,2mol

1.,12 s dísolucíón 68,8 g HNOz 1-molmoles HN 03 = 1"00 mL disolució" ' ;; di*rurit* :roan;;rt"rr6" 63 g H N o=

moles HAIO.¡ = 1,2mol

según la estequiometria de la reacción, para reaccionar con 0,2 mol de Zn se

necesitan:

0,2 mot zn'10 !'l !! o= = 0,5 mol de H N o3' 4mol Zn

lo que indica que el ácido está en exceso.Con 0,2 mol de Zn se obtendrán 0,05 mol de nitrato de amonio.

B0a0,05mol'-:,=4g

Pregunta A4. Un ácido monoprótico presenta una constante de acidezKa= 2,5.10-5.a) Calcule la concentración inicial de este ácido necesaria oara obtener una disolucióncon pH = pKa - 2.

b) Calcule la masa de KOH necesaria para neutralizar 100 mL de la disolución delácido del apartado a).

c) Razone si el pH resultante de la neutralización del apartacio b) es ácido, básico o

neutro.Datos. Masas atómícas: H = 1,0; O = 16,0; K = 39,1.Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y b); 0,5 puntos apartadoc).

a) pKa - - log Ka = 4,6 pH = 4,6 -2= 2,6

HA +HzO 5 A- +HaO*G6A

C"q Co-X X X

pH=-log[H:O.l 2,6=-logx x=2,5.10-smollL

IH.O+llA-) x2v-:-:_lHAl co - x

z,s. 1o-s : (''u;t=o,?',c6 - 2,5.10-3

ft = 0,25 mol/L

ci Es una reacción de neutralización ácido-base:

HA+KOH-KA+H,O

Como la reacción es mol a mol:

O,25mol HA Lmot KOH 56,1s KOHg KoH: o'1r HA '

r L IIA ' L*rt Iu ffi: L'4I

d) Al tratarse de una sal que proviene de un ácido débil y una base fuerte, sehidroliza:

A- + HzO- HA+ OH-

el pH será básico.

Pregunta 45. Considere los compuestos orgánicos metilpropeno y ácido 2-metilbutanoico.a) Escriba sus fórmulas semidesarrolladas.b) Escriba la reacción entre el metilpropeno y el HCl, nombrando el producto

mayoritario e indicando de qué tipo de reacción se trata.c) Escriba la reacción entre el ácido 2-metilbutanoico y el etanol, nombrando elproducto crgánico e indicando de qué tipo de reacción se trata.

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

a) CH3-C(CHs)=CHz MetilProPeno

CH3-CH2-CH(CHa)-COOH Acido 2-metilbutanoico

b) Se trata de una reacción de adición al doble enlace C=C.

CH3-C(CH:)=CHz + HCI * CHo-?(CH3)-CH:

ct

2-clorometilpropano

c) CH3-CH2-CH(CH3)-COOH + CH¡-CHz-OH -* CH¡-CHz-CH(CH3)-COOCHz-CH¡

2-metilbutanoato de etilo

Es una reacción de esterificación.

OPGIÓN B

F'rÉuLi!.1iit r'"i - il:d!que si i=§ 'ii:uieñ{eS airirriÉtl.}fleS sof '.'eldA,i*fPS * falSaS.

¡l,stifican*o su respuestag, Fn i* fí, !ir:¡ -r: ; ¡p Éi :,; " l. i.r ,il:< :)ii : lqlt ,44 r'áíhi11!1.. flarml'r:f?á- *ntr¡ <i rl¡f q i'1Hr iq'-r'"'"-'i^ ^t^^1"-^,^^-

b) La entaÍpíá ü* i,a*r..¡l¡zac¡úii clei eg** eg r'*a)'llg-:e l* Jei s;¡!li.:t: dc *rff,iücn¿e] El cioru;"o de s*dio ** disaiueió* aüu*§a **ndi;ce i* *l**tri*idaei.d; El *arhcn+ pui,J e* f*rma ele dias:ar¡t* preser:tá *r¡nae* .ri*i*:i**.ñ -t --;Á'" ^=a'"-^- pi:r *pariad*: ü,5 puni*s.rdJt !tudt tuÍ¡ tildÁit¡¡(J

a) Etino: H-C_C-H

Falso, En la molécula de etino Ios átomos de carbono comparten 3 pares deelec*rünes.

b) Verdadero. Las fuerzas intermoleculares mantienen unidas las moléculas de

agua son debidas a puentes de hidrógeno que son más fuertes que las que

existen en el sulfuro de hidrógeno (fuerzas de Van der Walls), Por lo tanto elpunto deebullición delagua será mayor que eldel sulfuro de hidrógeno.

c) Verdadero. El cloruro de sodio es un compuesto iónico, al disolverse en agua,se separan sus iones y conduce la electricidad.

d) Falso, El carbono es un no metal, los átomos de carbono se unen medianteenlace covalente.

Pregunta B.2. En lres matraces sin etiquetar se dispone de disoluciones de Ia misma

concentración de cloruro de sodio, hidróxido de sodio y acetato de sodio.a) Razone cónno podría identificar cada una de las disoluciones midiendo su pH.

b) Justifique, sin hacer cálculos, cómo se modifica el pH de las disoluciones si se

añade a cada malraz 1 L de agua.

Dato. pKa (ácido acético) = 4,8.Puntuación máxima por apartado: 1 punto.

a) Las disoluciones se podrían diferenciar por el pH.

El cloruro de sodio es una sal neutra, su pH = 7

El hidróxido de sodio, es una base fuerte, su pH>7

El acetato de sodio es una sal que proviene de un ácido débil y una basefuerte, con elagua sufre hidrólisis:

CHeCOONa + HzO - CHaCOO- + Na*

CH3COO-+ HzO 5 CH3COOH + OH-

El pH será básico, a igualconcentración, elorden de pH es:

pH hidróxido de sodio > pH acetato de sodio > pH cloruro de sodio

Pregunta 83"- La reacción entre gases 2 A + B 5 3 C tiene AH = -12AkJ'mol-1, y para

la reacción inversa Ea = 180 kJ'mol-l.*) Utilizando un diagrama energético de la reacción, calcule Ea para la reaccióndirecta.b) Justifique si un aumento de temperatura tendrá mayor efecto sobre la constante de

velocidad de la reacción directa o de la inversa.c) Justifique qué efecto tendrá un aumento de temperatura sobre las cantidades de

reactivos y productos en el equilibrio.

d) Si para esta reacción AS < 0, explique si la reacción del enunciado es espontánea atemperaturas altas o bajas.Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

Ea = 180 kJ/mol

Como se ve en el diagrama: Ea (d) = 180 - 120 = 60 kJ/mol

-'l

b) Tenienclo en cuenta Ia ecuación de Anhenius: k = A."*Al aumentar la temperatura se producirá un aumento de la constante de velocidadtanto mayor cuanto mayor sea la energía de activación, como la energía de

activación es mayor para la reacción inversa, un aumento de ternperatura influirá

más en la reacción inversa que en la directa.

c) Según el principio de Le Chatelier, al aumentar la temperatura el equilibrio se

desplaza absorbiendo calor, para contranestar el aumento de T, en el sentido en el

que la reacción es endotérmica, en este caso hacia los reactivos, aumentando su

concentración y disrninuyendo la de productos-

d) Para que la reacción sea espontánea AG < 0, AG = AH - T AS, Como tanto AH

como AS son negativos, es necesario que eltérmino entálpico (AH) sea mayor envalor absoluto que el entrópico fl AS) lo que tiene lugar a temperatunas bajas, pordebajo de la temperatura de equilibrio-

Fregunia ü+. ügnsiüere !a reaec¡ón ae L*n-=üiisí;cf üri: il;t<iítü saseúsc'a) F*rrn'":le y *.;List* dici:a !'eaeci*n.t; 5l.t:r.!,le !& vi=í¡u¿i.:l: Ce ¿nt¿lilrÉ *e la reaeeioñ 3 pErií üe ,áe +l;*'ü;35 de enlaee

ri *aicl¡ie la vari*cién d* *ntaipia d* ¡a r*a*ri*n * p*rtir d* las s¡:taiüia* ** f*rmaciónd; i:l::.ndo en cuentá que eil €l ;Jái;¿ii Li b* supone que !o* pr+c';trtl" Éiiarr efl**u,aac gaseos*, utiEice !*r ie**ii*a*-q de 1*s apartados h; y ci para eEt;mer !á Éñiáipíaur i.Jpf;iizatior¡ rnciar r-jei acuaDat*s. Energías enlaee iu.i.':"r*l- ) ü-H = 4'15,*; e-ü = 347,C: *:H = 46ü,ü; *=ü =

8*2.ü; ,]=l*¡ = 4*ñ,i]. *ntalpía* #* f*r¡"¡*ci*n e*táneiar ikJ'mol-1): b¡-rtar:* iüi = -:25,*.ܧ: {S} = -3*3,5, i-"ir* i!} * *"iS5,-*.

F;:ntr¡¿**i*i'l r*rá-xi¡-r:a por apartad*: *,5 puntos.

a) C¿Hro + 13Í2Az- 4 CO2 + 5 H2O

b) Enlaces rotos: 10 C-H; 3 C-C; 13/2 O=O

Enlaces formados: I C=O; 10 O-H

Er = E(enlaces rotos) - E(enlaces formados)

Er = 10 (415,0) + 3 {347,ü') + 6,5 {498,0) - I (802,0i - 10 (460,0) = -2588 kJlmol

Fc rna rean¡íán cvntármieq

c) aHr = 5 ^H0f

(Hzo) + 4 AH0f (COz) - ^Hof

(C<Hro)

aHr= 5 (-285,8) + 4 (-393,5) - {-125,6) = -2877,4 kJ/mol

d) Piden Ia entatpia de la reacclón: H2O fl) - HzO (g)

necesitamos conocer la entalpía de formación del agua en estado de gas. Como en el

apartado b) dicen que todos los productos de encuentran en estado gaseoso,podemos obtener Ia entalpía delagua gas.

Para la reacción del apartado b) en estado gaseoso, la entalpía es:

AHr = 5 AHHf (H2O) + 4 AHxf (COz) - AHHf (G4H10)

despejando de esta ecuación obtenemos la entalpía de formación del agua en estado

de gas:

. ..{r¡.. ^r ¿ r LHr - 4LHf {co) + aHf (c4Hr0)LHi lHzo)ls ) =

LHf Wzo)(ú = -2588 - 4 (-393,5) + (-125,6) : -ZZT,92 kJ /mol

Para la reacción de vaporización del agua: H2O (D - HrO (g)

AHr = AHt firo) {g) - aHt Hro) (\ = -227,92 + 285,8 = 57,88 kJlmol

Pregunta 85. El permanganato de potasio actúa como oxidante en medio ácido, dandocomo producto Mn2*. Por el contrario, como oxidante en medio básico el

permanganato de potasio da como producto MnOz.

a) Ajuste las semirreacciones del anión permanganato como oxidante en medio ácidoy en medio básico.b) Razone qué medio es necesario (ácido o básico) si se quiere usar permanganato depotasio para oxidar una barra de plata.

c) De acuerdo con los resultados del apartado anterior, calcule qué volumen de una

disolución de permanganats de potasio 0,2 M es necesario para cxidar 10,8 g de plata

metálica.Datos. Eo M: Ag*lAg = 0,80; MnCt/Mn2* = 1,51; MnOqTMnO2 = 0,59. Masa atÓmica

Ag = 108.Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y c); 0,5 puntos apartadob).

En medio ácido:

5e- + 8 H* + MnO¿ --= Mn2* + 4HzO

En medio básico:

3e + 2HzO + MnOq - MnOz+ 4OH-

b) Para poder oxidar una bana de plata es necesario que el potencial de reducción delpermanganato sea mayor que elde la plata, sólo se podría conseguir en medio ácido.

ci Reacción: MnOq + Ag * Mn2* + Ag*

Semirreacciones de oxidación y de reducción:

5x(Ag*Ag*+1e-)

5e- + 8 H* + MnOi --* Mn2* + 4HzO

5Ag + I H*+ MnO¿ * Mn2* + 5Ag* + AHzO

Teniendo en cuenta la estequiometrÍa de la reacción y utilizando factores de

conversión:

Lmol Aq l mol KMnOa LL KMnor(dis)v¡KMno) = 10,8 s As'ffi -E;ñ ,,r",Jffi*= 0,11