Examen de Química de selectivitat — C. Valenciana 2021

QUÍMICA – JULIO 2021

Ejercicio 1 (Problema 1 · 2 puntos)

Càlculs estequiomètrics.

Per a determinar la riquesa en zinc d'una granalla comercial es prenen 50,0 grams de mostra i es tracten amb una dissolució aquosa de HCl d'una riquesa del 35 % en massa i densitat 1,18 g·mL⁻¹. En el procés químic, descrit per l'equació següent, es consumeixen, fins a la total dissolució del cinc, 129,0 mL de la dissolució de HCl.

$$\text{Zn(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl}_2\text{(aq) + H}_2\text{(g)}$$

a) Calculeu la concentració (en mol·L⁻¹) de la dissolució de HCl utilitzada. (1 punt)

b) Calculeu el percentatge, en massa, de zinc en la mostra. (1 punt)

Dades: Masses atòmiques relatives: H = 1,0; Cl = 35,5; Zn = 65,4.

---

Ejercicio 2 (Problema 2 · 2 puntos)

Equilibri químic.

En un matràs de 10 L s'introdueix una mescla de 2 mol de dinitrogen, N₂, i 1 mol de dioxigen, O₂, i es calfen fins a 2300 K, i s'estableix l'equilibri:

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

Si en aquestes condicions ha reaccionat el 3 % del nitrogen inicial, calculeu:

a) Els valors de $K_c$ i $K_p$. (1 punt)

b) Les pressions parcials de tots els gasos en l'equilibri, així com la pressió total en l'interior del matràs. (1 punt)

Dada: $R = 0,082$ atm·L·mol⁻¹·K⁻¹.

---

Ejercicio 3 (Problema 3 · 2 puntos)

Equilibri àcid-base.

A 25 °C, la constant d'acidesa de l'àcid làctic, C₃H₆O₃, que s'empra com a suavitzant en cosmètica, val 1,40·10⁻⁴; i la de l'àcid benzoic, C₇H₆O₂, utilitzat com a conservant en begudes refrescants, té un valor de 6,0·10⁻⁵.

a) Quin és el pH d'una dissolució 0,01 M d'àcid làctic? (1 punt)

b) Quina concentració d'àcid benzoic ha de tindre una dissolució perquè el seu pH siga el mateix que el de la dissolució de l'apartat (a)? (1 punt)

Nota: Considereu que tant l'àcid làctic com el benzoic són monopròtics, HA.

---

Ejercicio 4 (Problema 4 · 2 puntos)

Reaccions redox. Càlculs estequiomètrics.

En una dissolució aquosa d'àcid sulfúric, el permanganat de potassi, KMnO₄, reacciona amb el sulfat de ferro(II), FeSO₄, d'acord amb l'equació química (no ajustada):

$$\text{KMnO}_4\text{(aq) + FeSO}_4\text{(aq) + H}_2\text{SO}_4\text{(aq) → MnSO}_4\text{(aq) + Fe}_2\text{(SO}_4\text{)}_3\text{(aq) + K}_2\text{SO}_4\text{(aq) + H}_2\text{O(l)}$$

a) Escriviu la semireacció d'oxidació i la de reducció. Ajusteu la reacció química en forma molecular. (1 punt)

b) Es mesclen 100 mL d'una dissolució 0,1 M de KMnO₄ i 250 mL d'una dissolució 0,1 M de FeSO₄ en medi àcid sulfúric i s'obtenen 4,615 grams de sulfat de ferro(III). Determineu el rendiment de la reacció. (1 punt)

Dades: Masses atòmiques relatives: H = 1,0; O = 16,0; S = 32,1; K = 39,1; Mn = 54,9; Fe = 55,8.

---

Ejercicio 5 (Qüestió 1 · 2 puntos)

Configuració electrònica. Propietats atòmiques i periòdiques.

Considereu dos àtoms, A i B, amb la següent distribució de partícules atòmiques: 12 electrons, 12 protons i 14 neutrons per a A; i 17 electrons, 17 protons i 20 neutrons per a B. (0,5 punts cada apartat)

a) Calculeu el nombre atòmic i màssic de cada àtom i escriviu la seua configuració electrònica en estat fonamental.

b) Raoneu en quin dels dos serà major la primera energia d'ionització.

c) Compareu els radis dels ions més estables que formen els àtoms A i B. Justifiqueu la resposta.

d) Quin tipus d'enllaç es produirà entre els dos àtoms? Raoneu quina fórmula té el compost resultant.

---

Ejercicio 6 (Qüestió 2 · 2 puntos)

Estructura molecular.

El metanol, CH₃OH, és una substancia d'elevada toxicitat per als humans. Contesteu a les següents preguntes: (0,5 punts cada apartat)

a) Indiqueu raonadament la hibridació que presenta l'àtom de carboni.

b) Descriviu raonadament la geometria que adopta la molècula.

c) Raoneu si la molècula és o no polar.

d) En fase líquida, poden les molècules de metanol formar enllaços d'hidrogen? Raoneu la resposta.

Dades: Valors d'electronegativitat de Pauling: H = 2,20; C = 2,55; O = 3,44.

---

Ejercicio 7 (Qüestió 3 · 2 puntos)

Desplaçament de l'equilibri químic.

En un reactor químic té lloc, a 800 °C, la següent reacció química:

$$\text{CH}_4\text{(g) + H}_2\text{O(g) }\rightleftharpoons\text{ CO(g) + 3 H}_2\text{(g)}\quad \Delta H = 206\text{ kJ}$$

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

a) Inicialment, en el recipient s'han introduït 1 mol de CO i 1 mol de H₂, mantenint el volum i la temperatura constants. La pressió total del recipient, una vegada s'aconsegueix l'equilibri, serà major, igual o menor que la inicial?

Una vegada aconseguit l'equilibri:

b) Si es vol que augmente la quantitat de H₂, s'haurà d'augmentar o de disminuir la temperatura?

c) Si es vol que disminuïsca la quantitat de CO, s'haurà de disminuir o d'augmentar el volum?

d) Si injectem 1 mol de CO, mantenint constants el volum i la temperatura, la quantitat de CH₄ augmentarà i la quantitat de H₂O disminuirà. Vertader o fals?

---

Ejercicio 8 (Qüestió 4 · 2 puntos)

Química àcid-base.

Justifiqueu si són vertaderes o falses les següents afirmacions: (0,5 punts cada apartat)

a) El pH de la sang és de 7,4 i el d'un vi 3,4. Per tant, la concentració de protons en la sang és 10000 vegades menor que en el vi.

b) El pH d'una dissolució aquosa de NaNO₃ és àcid.

c) En l'equilibri: $\text{HCO}_3^-\text{(aq) + H}_2\text{O(l) }\rightleftharpoons\text{ CO}_3^{2-}\text{(aq) + H}_3\text{O}^+\text{(aq)}$, l'espècie $\text{HCO}_3^-$ actua com base de Brönsted-Lowry.

d) Una dissolució aquosa de KF té un pH neutre.

Dada: $K_a(\text{HF}) = 6,3·10^{-4}$.

---

Ejercicio 9 (Qüestió 5 · 2 puntos)

Química redox.

Tenint en compte els valors dels potencials estàndard de reducció, responeu raonadament: (0,5 punts cada apartat)

a) Predigueu si tindrà lloc alguna reacció quan es mescla una dissolució 1 M de AgNO₃ amb altra dissolució 1 M de Fe(NO₃)₂.

b) Predigueu si, en condicions estàndard, es du a terme la següent reacció: $3\text{ Fe}^{2+}\text{(aq) → 2 Fe}^{3+}\text{(aq) + Fe(s)}$.

c) Justifiqueu si el coure metàl·lic es dissol o no en una dissolució de HCl 1 M.

d) El coure metàl·lic es dissol en HNO₃ 1 M. Justifiqueu per què ocorre això.

Dades: Potencials estàndard de reducció, $E^o$ (V): Fe²⁺/Fe = –0,44; H⁺/H₂ = 0,00; Cu²⁺/Cu = +0,34; Fe³⁺/Fe²⁺ = +0,77; Ag⁺/Ag = +0,80; NO₃⁻/NO₂ = +0,96.

---

Ejercicio 10 (Qüestió 6 · 2 puntos)

Formulació i reactivitat orgànica.

Completeu les següents reaccions, anomeneu les molècules orgàniques que es formen i indiqueu quin tipus de reacció s'ha produït: (0,5 punts cada apartat)

a) CH₃–CHBr–CH₃ $\xrightarrow{\text{KOH, calor}}$ _______ + HBr

b) CH₃–CH₂–COOH + CH₃–CH₂OH → __________ + H₂O

c) CH₃–CH₂–CHO $\xrightarrow{\text{KMnO}_4\text{, calor}}$ _________

d) CH₃–CH₂–CHO $\xrightarrow{\text{LiAlH}_4\text{ (reductor)}}$ ______