Examen de Química de selectivitat — C. Valenciana 2020

QUÍMICA – SEPTIEMBRE 2020

BAREM DE L'EXAMEN: L'examen consta de dos blocs: bloc I de quatre problemes (se n'han de contestar únicament 2) i 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 2 primers problemes i les 3 primeres qüestions respostos en l'examen escrit.

Es permet exclusivament l'ús de calculadores 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)

Exercici 1 (Problema 1 · 2 punts)

Fórmula empírica/molecular. Càlculs estequiomètrics.

L'al·licina és un compost orgànic que li dona olor a l'all. L'anàlisi químic de l'al·licina va mostrar la següent composició centesimal en massa: 44,4 % de C, 39,5 % de S, 9,86 % de O i 6,21 % de H. Se sap que la seua massa molar està entre 160 i 165 g.

a) Determineu la seua fórmula empírica i molecular. (1,2 punts)

b) Els alls tenen, aproximadament, un 0,23 % en massa d'al·licina. Si un gra d'all pesa 12 g, quants grams de sofre provenen de l'al·licina? (0,8 punts)

Dades: Masses atòmiques relatives: H (1); C (12); O (16); S (32).

---

Exercici 2 (Problema 2 · 2 punts)

Ajust de reacció. Càlculs estequiomètrics.

En el laboratori, es pot obtindre sulfat de sodi, Na₂SO₄, fent reaccionar hidròxid de sodi, NaOH, amb àcid sulfúric, H₂SO₄, d'acord amb la reacció (no ajustada):

$$\text{NaOH(ac)} + \text{H}_2\text{SO}_4\text{(ac)} \longrightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4\text{(ac)} + \text{H}_2\text{O(l)}$$

Si es mescla la dissolució A (120 ml que conté NaOH en concentració 0,05 M) amb la dissolució B (50 ml de H₂SO₄ de concentració 0,12 M), calculeu:

a) El pH de la dissolució resultant, una vegada es complete la reacció entre NaOH i H₂SO₄. (1 punt)

b) La concentració de Na₂SO₄ en la dissolució final (mol·L⁻¹) i la quantitat (en grams) obtinguda d'aquest compost com a conseqüència de la reacció. (1 punt)

Dades: Masses atòmiques relatives: H (1); O (16); Na (23); S (32).

---

Exercici 3 (Problema 3 · 2 punts)

Equilibri químic.

En un recipient d'1 L de capacitat, en el qual s'ha fet buit, s'introdueixen 0,92 g de N₂O₄(g) i 0,23 g de NO₂(g). El recipient es calfa a 100 °C, produint-se la dissociació del N₂O₄ per a donar NO₂ d'acord amb l'equilibri següent:

$$\text{N}_2\text{O}_4\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{ NO}_2\text{(g)}$$

Quan s'aconsegueix l'equilibri a 100 °C, la pressió total del sistema és de 0,724 atm.

a) Determineu el valor de les constants d'equilibri, $K_p$ i $K_c$. (1 punt)

b) Calculeu la pressió en el recipient en l'equilibri si inicialment només s'hi hagueren introduït 0,92 g de N₂O₄. (1 punt)

Dades: Masses atòmiques relatives: O (16); N (14). R = 0,082 atm·L·K⁻¹·mol⁻¹.

---

Exercici 4 (Problema 4 · 2 punts)

Equilibri àcid-base.

L'àcid fòrmic, HCOOH, és un àcid feble la constant de dissociació àcida del qual val 1,8·10⁻⁴. Es disposa en el laboratori d'una dissolució aquosa d'àcid fòrmic de concentració desconeguda el pH de la qual és 2,51. Calculeu:

a) La concentració de la dissolució d'àcid fòrmic en mol·L⁻¹. (1 punt)

b) Si es prenen 10 ml d'aquesta dissolució i s'hi afig aigua fins que la dissolució resultant té un volum de 100 ml, quin serà el grau de dissociació de l'àcid en la dissolució resultant? (1 punt)

---

Bloc II: QÜESTIONS (trieu-ne 3)

Exercici 5 (Qüestió 1 · 2 punts)

Estructura atòmica. Propietats periòdiques.

Considereu els elements A, B, C i D els nombres atòmics de la qual són 8, 12, 17 i 18, respectivament. Responeu les qüestions següents. (0,5 punts cada apartat)

a) Escriviu la configuració electrònica de cada element en el seu estat fonamental, així com la del ió més estable que, en el seu cas, poden formar.

b) Compareu el radi dels ions formats per A i B, i indiqueu quin dels dos és major. Justifiqueu la resposta.

c) Aplicant la regla de l'octet, deduïu la fórmula molecular del compost format per A i C.

d) Proposeu un compost iònic format per dos dels elements proposats, deduint la seua fórmula molecular.

---

Exercici 6 (Qüestió 2 · 2 punts)

Estructura molecular.

Considereu les espècies químiques: NCl₃, NH₄⁺, CS₂, SCl₂ i responeu les qüestions següents:

a) Representeu l'estructura de Lewis de cadascuna de les espècies químiques. (0,8 punts)

b) Deduïu, raonadament, la geometria de cadascuna d'aquestes espècies químiques. (0,8 punts)

c) Discutiu, justificadament, la polaritat de les dues molècules CS₂ i SCl₂. (0,4 punts)

Dades: Nombres atòmics: H (1); C (6); N (7); S (16); Cl (17).

---

Exercici 7 (Qüestió 3 · 2 punts)

Desplaçament de l'equilibri.

L'amoníac gas, NH₃(g), reacciona amb aire per a formar diòxid de nitrogen, NO₂, a alta temperatura d'acord amb la reacció:

$$4\text{ NH}_3\text{(g)} + 7\text{ O}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 4\text{ NO}_2\text{(g)} + 6\text{ H}_2\text{O(g)} \qquad \Delta H = -1170\text{ KJ}$$

Discutiu raonadament si les afirmacions següents són vertaderes o falses. (0,5 punts cada apartat)

a) Un augment de la temperatura afavorirà la formació de NO₂ en l'equilibri.

b) La disminució del volum del reactor, mantenint constant la temperatura, afavorirà que es forme major quantitat de productes en l'equilibri.

c) L'addició de NH₃, mantenint constants el volum del recipient i la temperatura, afavorirà que es forme major quantitat de NO₂ una vegada s'assolisca l'equilibri.

d) L'ús d'un catalitzador farà que s'obtinga una major quantitat de productes en l'equilibri.

---

Exercici 8 (Qüestió 4 · 2 punts)

Reaccions redox.

A partir de les dades de potencials de reducció estàndard que s'adjunten, indiqueu raonadament si els enunciats següents són vertaders o falsos. (0,5 punts cada apartat)

a) Una dissolució de HCl 1 M és capaç de dissoldre una barra de níquel metàl·lic.

b) El níquel metàl·lic pot oxidar l'estany metàl·lic.

c) Es pot obtindre plata metàl·lica submergint un fil de coure en una dissolució de nitrat de plata 1 M.

d) No podem emmagatzemar una dissolució de sulfat de coure 1 M en un recipient d'estany metàl·lic.

Dades: Potencials estàndard de reducció, $E^o$(V): Ag⁺(ac)/Ag(s) = +0,80; Cu²⁺(ac)/Cu(s) = +0,34; H⁺(ac)/H₂(g) = 0; Sn²⁺(ac)/Sn(s) = –0,14; Ni²⁺(ac)/Ni(s) = –0,26.

---

Exercici 9 (Qüestió 5 · 2 punts)

Cinètica química. Nomenclatura inorgànica.

a) La descomposició del pentòxid de dinitrogen,

$$2\text{ N}_2\text{O}_5\text{(g)} \longrightarrow 4\text{ NO}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)}$$

segueix l'equació de velocitat $v = k \cdot [\text{N}_2\text{O}_5]$. Responeu les qüestions següents: (0,25 punts cada apartat)

a1) Compareu la velocitat d'aparició de NO₂ amb la d'aparició de O₂.

a2) Indiqueu l'ordre de reacció total i l'ordre de reacció respecte del N₂O₅.

a3) Indiqueu les unitats de la velocitat de reacció i de la constant de velocitat.

a4) Discutiu si la constant de velocitat depén de la temperatura a la qual es du a terme la reacció.

b) Anomeneu els compostos següents: (0,2 punts cadascun)

b1) K₂Cr₂O₇
b2) PCl₃
b3) NaClO₃
b4) Co(OH)₂
b5) FePO₄

---

Exercici 10 (Qüestió 6 · 2 punts)

Reactivitat i nomenclatura orgànica.

Completeu les reaccions següents i anomeneu els reactius i compostos orgànics que s'obtenen: (0,5 punts cada apartat)

a) $$\text{CH}_4\text{(g)} + 2\text{ O}_2\text{(g)} \longrightarrow \text{\_\_\_\_\_\_\_} + \text{\_\_\_\_\_\_\_}$$

b) $$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-Cl(ac)} + \text{OH}^-\text{(ac)} \longrightarrow \text{\_\_\_\_\_\_\_} + \text{\_\_\_\_\_\_\_}$$

c) $$\text{CH}_3\text{-CH=CH-CH}_3\text{(g)} + \text{H}_2\text{(g)} \xrightarrow{\text{catalitzador}} \text{\_\_\_\_\_\_\_\_\_}$$

d) $$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-OH} \xrightarrow[\text{H}_2\text{SO}_4]{\text{KMnO}_4\text{(ac)}} \text{\_\_\_\_\_\_\_\_\_}$$