Examen de Química de Andalucía 2025 (convocatoria ordinaria)

Escriba las configuraciones electrónicas de los siguientes elementos:

a) El elemento del grupo 14 de menor carácter metálico. [0,5 puntos]

b) El elemento del tercer periodo de mayor radio atómico. [0,5 puntos]

c) El elemento del cuarto periodo con solo un electrón en un orbital «d». [0,5 puntos]

d) El elemento del segundo periodo que tiene más tendencia a formar un catión divalente. [0,5 puntos]

a) Dadas las moléculas ${\text{H}}_2\text{S}$ y ${\text{PF}}_3$, razone en cuál o cuáles de ellas el átomo central presenta algún par de electrones sin compartir. [0,5 puntos]

b) Justifique la geometría que presenta la molécula de ${\text{PF}}_3$. [0,5 puntos]

c) Indique la hibridación del átomo central del ${\text{H}}_2\text{S}$. [0,5 puntos]

d) ¿Por qué la molécula ${\text{BF}}_3$ es apolar? [0,5 puntos]

Justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

a) Un proceso exotérmico y espontáneo a cualquier temperatura tendrá $\mathrm{\Delta }S>0$. [0,5 puntos]

b) La sublimación del diyodo es un proceso que implica un aumento de entropía. [0,5 puntos]

c) En todos los procesos espontáneos la entropía del sistema aumenta. [0,5 puntos]

d) La reacción ${\text{PCl}}_3(g)+{\text{Cl}}_2(g)\to {\text{PCl}}_5(g)$ ($\mathrm{\Delta }{H}^0=-86{\text{kJ mol}}^{-1}$) no es espontánea a ninguna temperatura. [0,5 puntos]

La reacción química $2\text{A}+\text{B}\to \text{C}$ tiene como ecuación de velocidad $v=k\cdot [\text{A}{]}^2\cdot [\text{B}]$. Responda razonadamente:

a) ¿Cuál es el orden total de la reacción? [0,5 puntos]

b) Determine las unidades de la constante de velocidad. [0,5 puntos]

c) ¿Se puede considerar que, durante el transcurso de la reacción química, la velocidad de la reacción permanece constante? [0,5 puntos]

d) ¿La velocidad de desaparición de B es igual que la velocidad de aparición de C? [0,5 puntos]

El equilibrio de descomposición del ${\text{NaHCO}}_3$ puede expresarse como:

$2{\text{NaHCO}}_3(s)\rightleftarrows {\text{Na}}_2{\text{CO}}_3(s)+{\text{CO}}_2(g)+{\text{H}}_2\text{O}(g)$

Para estudiar este equilibrio en el laboratorio, se depositaron 200 g de ${\text{NaHCO}}_3(s)$ en un recipiente cerrado de 25 L, en el que previamente se hizo el vacío y se calentó a 110 °C. La presión en el interior del recipiente, una vez alcanzado el equilibrio, fue de $\mathrm{1,65}\text{ atm}$. Calcule:

a) La masa de ${\text{NaHCO}}_3(s)$ que queda en el recipiente tras alcanzarse el equilibrio a 110 °C. [1 punto]

b) El valor de $K_P$ y $K_C$ a esa temperatura. [1 punto]

Datos: $R=\mathrm{0,082}{\text{atm L mol}}^{-1}{\text{K}}^{-1}$. Masas atómicas relativas: Na = 23; O = 16; C = 12; H = 1.

Se preparan 250 mL de una disolución acuosa de ${\text{HNO}}_3$ a partir de 2 mL de una disolución comercial de densidad $\mathrm{1,12}{\text{g mL}}^{-1}$ y 20 % de riqueza en masa.

a) ¿Qué molaridad y pH tendrá la disolución preparada? [1 punto]

b) ¿Qué volumen de una disolución de NaOH $\mathrm{0,02}\text{ M}$ será necesario añadir para neutralizar 100 mL de la disolución que se ha preparado? [1 punto]

Datos: Masas atómicas relativas: O = 16; N = 14; H = 1.

Nombre o formule los siguientes compuestos: [1,5 puntos]

a) ${\text{CH}}_3-\text{CH}=\text{CH}-\text{CH}={\text{CH}}_2$

b) ${\text{CH}}_3-\text{CH}(\text{OH})-{\text{CH}}_2-\text{CN}$

c) 3-metilpent-2-eno

d) Etanamida

Responda solo a dos de los siguientes apartados:

a) Escriba y ajuste la reacción de combustión del ${\text{CH}}_3{\text{CH}}_2{\text{CH}}_3$. [0,75 puntos]

b) Escriba y ajuste la reacción de deshidratación del ${\text{CH}}_3{\text{CH}}_2{\text{CH}}_2\text{OH}$. [0,75 puntos]

c) Escriba un isómero de función del compuesto ${\text{CH}}_3{\text{COCH}}_2{\text{CH}}_3$. [0,75 puntos]

El deterioro como consecuencia de la oxidación es un gran problema económico para industrias que utilizan estructuras de hierro o de acero, sobre todo si se encuentran en ambientes húmedos o directamente en contacto con el agua, como plataformas sumergidas en el mar, tuberías subterráneas o cascos de barcos. En estos casos, la oxidación para formar $\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{xido}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hierro(III)}}$ es muy rápida y supondría grandes inversiones económicas tener que sustituir frecuentemente las partes oxidadas.

Una solución para evitar la oxidación del hierro y del acero es incorporar a la estructura piezas de otros metales que puedan formar con el hierro una pila galvánica en la que este sea el cátodo y el otro metal funcione como ánodo. A este método de protección se le llama «protección catódica» y a las piezas metálicas utilizadas para ello se les llama ánodos de sacrificio.

Uno de los metales más usados como ánodo de sacrificio es el magnesio, que puede obtenerse a partir del agua del mar, donde se encuentra disuelto en forma de ${\mathbf{\text{MgCl}}}_{\mathbf{\text{2}}}$ y de sulfato de magnesio. Una vez separado el ${\text{MgCl}}_2$ sólido, se procede a su electrolisis en estado fundido obteniéndose magnesio y cloro gaseoso.

En la corteza terrestre también está presente el magnesio en forma de ${\mathbf{\text{MgCO}}}_{\mathbf{\text{3}}}$ ($K_S=\mathrm{3,5}\cdot {10}^{-8}$), compuesto insoluble al igual que otras especies de este metal como el $\mathbf{\text{fosfato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{magnesio}}$ ($K_S=\mathrm{1,04}\cdot {10}^{-24}$), el ${\text{MgF}}_2$ ($K_S=\mathrm{5,16}\cdot {10}^{-11}$) o el ${\text{Mg(OH)}}_2$ ($K_S=\mathrm{5,61}\cdot {10}^{-12}$).

Potenciales normales de reducción:

Electrodo	$E^{\circ }(\text{V})$ ${\text{Ag}}^{+}\mathrm{/}\text{Ag}$	$+\mathrm{0,80}$ ${\text{Cu}}^{2+}\mathrm{/}\text{Cu}$	$+\mathrm{0,34}$ ${\text{Fe}}^{3+}\mathrm{/}\text{Fe}$	$-\mathrm{0,04}$ ${\text{Zn}}^{2+}\mathrm{/}\text{Zn}$	$-\mathrm{0,76}$ ${\text{Al}}^{3+}\mathrm{/}\text{Al}$	$-\mathrm{1,67}$ ${\text{Mg}}^{2+}\mathrm{/}\text{Mg}$	$-\mathrm{2,38}$

a) Justifique cuáles de los metales de la tabla pueden utilizarse como ánodo de sacrificio. [0,5 puntos]

b) Calcule la intensidad de corriente necesaria para obtener una producción diaria de 10 kg de magnesio metálico por electrólisis de ${\text{MgCl}}_2$ fundido, escribiendo la reacción correspondiente. [0,5 puntos]

c) A partir del equilibrio de solubilidad del ${\text{MgCO}}_3$, determine la masa de magnesio que hay disuelta en 25 L de disolución saturada de dicha sal. [1 punto]

d) Nombre o formule los cuatro compuestos que aparecen en negrita en el texto. [0,5 puntos]

Datos: $F=96500{\text{C mol}}^{-1}$. Masa atómica relativa: Mg = 24,3.