UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA

Ignacio Jacoste Navarro Academia de Estudios

UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA

PRUEBA DE ACCESO A ESTUDIOS UNIVERSITARIOS - CURSO 2000/2001ALUMNOS DE BACHILLERATO L.O.G.S.E.CONVOCATORIA: JUNIO

----------------------------------------------------------------------EJERCICIO DE: QUMICA- TIEMPO DISPONIBLE: 1 h. 30 m.----------------------------------------------------------------------Aclaraciones previas: Desarrolle UNA de las dos opciones propuestas.Escriba las frmulas de los compuestos y ajuste las ecuaciones en su caso.

Opcin 1:

1) Para cada uno de los siguientes apartados, indique el nombre, smbolo, nmero atmico y configuracin electrnica del elemento de peso atmico ms bajo que tenga:a) Un electrn d b) Dos electrones pc) Diez electrones d d) Un orbital s completo(2 puntos)

a) Un electrn d:Nombre: EscandioSmbolo: ScNmero atmico: 21Configuracin electrnica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1b) Dos electrones p:Nombre: CarbonoSmbolo: CNmero atmico: 6Configuracin electrnica: 1s2 2s2 2px1 2py1c) Diez electrones d:Nombre: CincSmbolo: ZnNmero atmico: 30Configuracin electrnica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10d) Un orbital s completo:Nombre: HelioSmbolo: HeNmero atmico: 2Configuracin electrnica: 1s22) a) Represente las estructuras de Lewis para cada una de las especies siguientes:SiH4, BCl3, CHCl3b) Utilice el modelo de repulsin de pares de electrones de la capa de valencia para predecir la geometra de dichas especies.(1,5 puntos)

a) Estructura del SiH4: El Si con estructura electrnica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 comparte cada uno de sus 4 electrones de la capa de valencia con los 4 electrones que aportan los 4 tomos de H (de estructura 1s1) formando los 4 pares compartidos tal como se indica en la figura:

Estructura del BCl3: El B de estructura 1s2 2s2 2p1 forma con cada uno de los 3 electrones de la capa de valencia, 3 pares de electrones compartidos con cada uno de los electrnes desapareados de los 3 tomos de Cl (de estructura 1s2 2s2 2p6 3s2 3p7), tal como se indica en la figura

Estructura del CHCl3: El C de estructura 1s2 2s2 2p2 comparte sus 4 electrones de la capa de valencia con un electrn del H y con otros 3 de los 3 tomos de Cl, tal como se indica en la figura

b) Las posiciones ms alejadas geomtricamente de los pares de electrones compartidos corresponden a las siguientes figuras geomtricas (las lneas rojas pertenecen a los enlaces):

(estructura tetradrica regualar)

(estructura de tringulo equiltero)

(estructura tetradrica distorsionada por tener 3 enlaces con el Cl, ms voluminosos que el H)

3) Explique razonadamente si son ciertas o no cada una de las siguientes afirmaciones:a) El nmero de oxidacin del cloro en C103- es -1. b) Un elemento se reduce cuando su nmero de oxidacin cambia de menos a ms negativo.c) Una especie se oxida cuando gana electrones.(1,5 puntos)a. Falso. El estado de oxidacin del Cl es +5. La carga -1 del ion clorato ClO3-1 viene de +5 del Cl y -6 de los 3 O (cada uno -2).

b. Verdadero. Si el elemento cambia de menos a ms negativo significa que ha ganado electrones, es decir, que es un oxidante que se reduce.

c. Falso. Una especie se oxida cuando pierde electrones

4) Se preparan 100 ml de una disolucin de amoniaco diluyendo con agua 2 ml de amoniaco del 30,0 % en peso y de densidad 0,894 g/ml. Calcular: a) la concentracin de la disolucin diluida y b) el pH de esta disolucin. Datos: Masas atmicas: Nitrgeno = 14; Hidrgeno = 1.Kb(amoniaco) = 1,8x10-5(2,5 puntos) Masa molecular del NH3 = 14 + 3 = 172 ml 0,894 g/ml = 1,788 g disolucin1,788 30% = 0,5364 g NH30,5364 g NH3/17 g cada mol = 0,03155 moles en 100 mla)

b) El amoniaco en disolucin presenta el siguiente equilibrio:

NH3 + H2O NH4+ + OH-0,3155-x x x

(si despreciamos x frente a 0,3155)

pOH = - log [OH-] = -log 2,383 10-3 = 2,623pH = 14 - pOH = 11,377

5) Los calores de combustin del metano y butano son 890 kJ/mol y 2876 kJ/mol respectivamente, a) Cuando se utilizan como combustibles, cul generara ms calor para la misma masa de gas, el metano o el butano? Cul generara ms calor para el mismo volumen de gas? b) Calcule la diferencia de calor desprendido al quemar 10 g de cada uno de estos gases, as como la diferencia al quemar 10 litros de cada uno (medidos a 0 C y 1 atm). Masas atmicas: C = 12; H = 1. (2,5 puntos)Masa molecular CH4 = 12 + 4 1 = 16Masa molecular C4H10 = 4 12 + 10 1 = 58a) Para la misma masa, calor de combustin para un gramo:

En el CH4 = 890/16 = 55,625 kJ/g

En el C4H10 = 2876/58 = 49,586 kJ/gEs mayor en el metano

Para el mismo volumen, calor de combustin para un litro (medido a 0C y 1 atm, 1 mol ocupa 22,4 litros)

En el CH4 = 890/22,4 = 39,732 kJ/L

En el C4H10 = 2876/22,4 = 128,393 kJ/LEs mayor en el butano

b) Combustin de 10 gramos:

En el CH4 = 55,625 10 = 556,25 kJ

En el C4H10 = 49,586 10 = 495,86 kJDiferencia = 556,25 - 495,86 = 60,39 kJ a favor de CH4

Combustin de 10 litros:

En el CH4 = 39,372 10 = 393,72 kJ

En el C4H10 = 128,393 10 = 1283,93 kJDiferencia 1283,93 - 397,32 = 886,61 kJ a favor del butano

Opcin 2

1) Disponemos de dos disoluciones de la misma concentracin. Una contiene hidrxido de sodio y la otra amoniaco. Indicar razonando la respuesta cul de las dos tendr un pH ms alto.(1,5 puntos)Tanto el hidrxido de sodio como el amoniaco son bases que en disolucin se disocian, respectivamente, segn los equilibrios:

NaOH Na+ + OH-NH3 + H2O NH4+ + OH-Pero el NaOH es una base fuerte (es decir, que se puede considerar que el equilibrio esta desplazado completamente a la derecha) y el NH3 es una base dbil (es decir, que el equilibrio est poco desplazado a la derecha), por tanto en la disolucin de hidrxido de sodio habr ms concentracin de OH- y, consecuentemente, un pH mayor.

Recordar que pH = -log[H+] y que, por tanto, a menor concentracin de H+ (o mayor de OH-) mayor valor tandr el pH, y viceversa.

2) Explique las diferencias entre las solubilidades, puntos de fusin y conductividades de las sustancias: aluminio, dixido de azufre y cloruro de potasio, basndose en el tipo de enlace que presentan.(2 puntos)Solubilidad:

El aluminio como forma estructura metlica slida compacta de iones Al3+, su solubilidad en agua ser inapreciable

El SO2, al estar constituido por molculas gaseosas covalentes polares, tendr alguna solubilidad en agua, pero relativamente pequea, especialmente si elevamos la temperatura

El ms soluble ser el KCl slido, que al formar una estructura inica, con iones Cl- y K+, al ser el agua una molcula polar, habr tendencia a que los iones pasen a la disolucin por solvatacin

Puntos de fusin:

El Al y el KCl, al formar ambos estructuras compactas, metlica e inica, respectivamente, tendrn puntos de fusin y ebullicin altos. Probablemente la diferencia en los puntos de fusin entre ambos sea pequea.

El de menor punto de fusin ser el SO2, que a pesar de ser una molcula polar de tamao relativamente grande, las fuerzas intermoleculares no pueden ser tan elevadas como las de los enlaces metlico e inico del Al y KCl

Conductividad elctrica:

El aluminio, al tener estructura metlica con los electrones de valencia libres, ser un buen conductor de la corriente elctrica.

El KCl slido no tiene electrones libres y, por tanto, no conducir la corriente elctrica. Si lo disolvemos en agua o lo fundimos, al romperse la estructura, los iones K+ y Cl- podrn moverse y harn que la disolucin sea conductora (se producir conduccin de corriente elctrica con transporte de materia).

El SO2, al ser un gas de molculas covalentes, difcilmente conducir la corriente elctrica.

3) Dadas las siguientes configuraciones electrnicas:a) ls2 2s2 2p5 b)ls2 2s1 c) ls2 2s2 2p6 3s23p5 d) ls2 2s2 2p6e) ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 f) ls2 2s2 2p6 3s1Agrpelas de tal manera que, en cada grupo que proponga, los elementos que representan las configuraciones tengan propiedades qumicas similares. Para cada grupo propuesto explique alguna de estas propiedades.(1,5 puntos) Las estructuras a) y c) corresponden al grupo 17 de los halgenos. Son F Y Cl, respectivamente. Estn a la derecha y arriba del sistema de periodos, por lo que son muy electronegativos (ms el F que el Cl) con altas afinidades electrnicas y energas de ionizacin, por lo que fcilmente forman iones fluoruro F- e iones cloruro Cl-. Al tener un electrn desapareado en la ltima capa tendern a compartirlo formando pares de electrones. En consecuencia, las formas ms comunes de reactividad sern formando enlaces inicos (estructuras slidas tridimensionales) con elementos electroposivos, actuando como F- o Cl- , y formando enlaces covalentes por comparticin del ltimo electrn desapareado. La forma natural de encontrar los elementos es en forma gaseosa como molculas diatmicas F2 y Cl2 en las que los tomos estn unidos por un par de enlace covalente y que fcilmente actuarn como oxidantes por la tendencia que tienen a tomar electrones.

Las estructuras b) y f) corresponden al grupo 1 de los metales alcalinos. Son Li y Na respectivamente. Estn a la izquierda del sistema de periodos por lo que son muy electropositivos (ms el Na que el Li) con bajas afinidades electrnicas y energas de ionizacin por lo que fcilmente forman iones positivos, Li+ y Na+.. La forma ms comn de reactividad ser formando enlaces inicos (estructuras slidas cristalinas) con elementos electronegativos. La forma natural de presentarse los elementos es formando estructuras metlicas slidas de iones monopositivos con el electrn del ltimo orbital libre, fcilmente oxidables por la tendencia que tienen a perder esos electrones libres.

Las estructuras d) y e) corresponden a grupo 18 de los gases nobles. Son Ne y Kr, respectivamente. Tienen completa la ltima capa de electrones, por lo que difcilmente reaccionan, siendo esta su principal caracterstica. En su forma natural se presentan como gases constituidos por molculas monoatmicos.4) El cido frmico (cido metanico) est ionizado en un 3,2 % en una disolucin 0,20 M.Calcule: a) La constante de disociacin de dicho cido a la temperatura a la que se refieren los datos anteriores, b) El porcentaje de ionizacin de una disolucin 0,10 M de cido frmico, a la misma temperatura.(2,5 puntos)a) El cido frmico es un cido orgnico dbil que se disocia segn el equilibrio:

H-COOH + H2O H-COO- + H3O+ 0,2 - (3,2% 0,2) 3,2% 0,2 3,2% 0,2

b)

H-COOH + H2O H-COO- + H3O+ 0,1-x x x

2,1157 10-4 = x2/(0,1-x)(si despreciamos x frente a 0,1)

Tanto por uno disociado= 0,004597/0,1 =0,04597 ; es decir, 4,597 % disociado

5) El dicromato de potasio, en medio cido, oxida los iones cloruro hasta cloro reducindose a sal de cromo (III). a) Escriba y ajuste por el mtodo ion-electrn la ecuacin inica que representa el proceso anterior, b) Calcule cuntos litros de cloro, medidos a 20C y 1,5 atm, se pueden obtener si 20 ml de dicromato de potasio 0,20 M reaccionan con un exceso de cloruro de potasio en medio cido.R= 0,082 atm.l.mol-'K-'.(2,5 puntos)La ecuacin inica es:Cr2O72- + H+ + Cl- Cr3+ + Cl2 + H2O a) Las semirreacciones de reduccin y oxidacin ajustadas son, respectivamente:

Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + H2O 2Cl- - 2e Cl2

Multiplicando la 2 por 3, para igualar los electrones intercambiados, y sumando las dos ecuaciones:Cr2O72- + 14H+ + 6Cl- 2Cr3+ + 3Cl2 + 7H2O b) moles de Cr2O72- = 0,02 litros 0,2 M = 0,004 moles

Segn la relacin estequiomtrica de la reaccin:moles de Cl2 = 0,004 3 =0,0012 moles de Cl2 reaccionan

Y el volumen que ocupan esos moles de Cl2 :V = nRT/P = 0,012 0,082 293/1,5 = 0,1922 litros