Examen de Química de Asturias 2023 (convocatoria extraordinaria)

Escriba la configuración electrónica completa del elemento de número atómico más bajo que, en su estado fundamental, tenga:

a) un solo electrón descrito por un orbital p. [0,50 puntos]

b) una subcapa p completa. [0,50 puntos]

c) dos electrones descritos por orbitales 3p. [0,50 puntos]

d) tres electrones descritos por orbitales 4p. [0,50 puntos]

La gráfica muestra los valores experimentales de la primera energía de ionización, $I_{\text{p}}(1)\mathrm{/}(\text{kJ}\cdot {\text{mol}}^{-1})$, de los ocho elementos que forman el tercer periodo de la tabla periódica ($\text{Na}$, $\text{Mg}$, $\text{Al}$, $\text{Si}$, $\text{P}$, $\text{S}$, $\text{Cl}$ y $\text{Ar}$).



a) Indique a qué es debida la tendencia general observada. [1,00 punto]

b) Justifique las excepciones encontradas ($\text{Mg}$ y $\text{P}$). [1,00 punto]

Datos: $Z(\text{Mg})=12$ y $Z(\text{P})=15$.

La constante de equilibrio $K_p$ para la reacción ${\text{PCl}}_5(g)\rightleftharpoons {\text{PCl}}_3(g)+{\text{Cl}}_2(g)$, a 250,00 °C, es 78,3 (cuando las presiones se expresan en $\text{atm}$). En un recipiente de $500\text{ mL}$, a 250,00 °C, se introducen $\mathrm{3,12}\text{ g}$ de ${\text{PCl}}_5(g)$. Calcule las presiones parciales del ${\text{PCl}}_5(g)$ y del ${\text{PCl}}_3(g)$ cuando se alcanza el estado de equilibrio.

Datos: $A_{\text{r}}(\text{Cl})=\mathrm{35,45}$, $A_{\text{r}}(\text{P})=\mathrm{30,974}$ y $R=\mathrm{0,08205746}\text{ atm}\cdot \text{L}\cdot {\text{K}}^{-1}\cdot {\text{mol}}^{-1}$.

La reacción $\text{ICl}(g)+(1\mathrm{/}2){\text{H}}_2(g)\to (1\mathrm{/}2){\text{I}}_2(g)+\text{HCl}(g)$ es de primer orden en ambos reactivos.

a) Si $[\text{ICl}(g)]=\mathrm{0,100}\text{ M}$ y $[{\text{H}}_2(g)]=\mathrm{0,030}\text{ M}$, $v=\mathrm{4,89}\cdot {10}^{-5}\text{ mol}{\text{L}}^{-1}{\text{s}}^{-1}$. Calcule el valor de $k$. [1,00 punto]

b) Calcule $[{\text{H}}_2(g)]$ cuando $v=\mathrm{5,00}\cdot {10}^{-4}\text{ mol}{\text{L}}^{-1}{\text{s}}^{-1}$ y $[\text{ICl}(g)]=\mathrm{0,233}\text{ M}$. [0,50 puntos]

c) Calcule $[\text{ICl}(g)]$ cuando $v=\mathrm{0,0934}\text{ mol}{\text{L}}^{-1}{\text{s}}^{-1}$ y la concentración de ${\text{H}}_2(g)$ es tres veces la de $\text{ICl}(g)$. [0,50 puntos]

Calcule, a 25 °C, el pH de una disolución acuosa ${10}^{-\mathrm{3,5}}\text{ M}$ de ${\text{NH}}_3$ ($K_{\text{b}}={10}^{-\mathrm{4,8}}$).

El hipoclorito de sodio, $\text{NaClO}$, reacciona con el hidróxido de cromo(III), ${\text{Cr(OH)}}_3$, en presencia de hidróxido sódico, $\text{NaOH}$, generándose, entre otras especies, los aniones cloruro, ${\text{Cl}}^{-}$, y cromato, ${\text{CrO}}_4^{2-}$.

a) Identifique el elemento que se reduce y sus estados de oxidación inicial y final. [0,25 puntos]

b) Escriba la semirreacción de reducción, en forma iónica, ajustada en medio básico. [0,25 puntos]

c) Identifique el elemento que se oxida y sus estados de oxidación inicial y final. [0,25 puntos]

d) Escriba la semirreacción de oxidación, en forma iónica, ajustada en medio básico. [0,25 puntos]

e) Escriba la reacción de oxidación-reducción, en forma iónica, ajustada. [0,50 puntos]

f) Escriba la reacción de oxidación-reducción, en forma molecular, ajustada. [0,50 puntos]

a) Escriba el nombre del material de laboratorio utilizado en la realización de una volumetría ácido-base. [1,00 punto]

b) Escriba la expresión de la constante de equilibrio ($K_p$ o $K_c$) de los siguientes procesos: [1,00 punto]

b.1) $4{\text{NH}}_3(g)+5{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons 4\text{NO}(g)+6{\text{H}}_2\text{O}(g)$ [0,25 puntos]

b.2) ${\text{CaCO}}_3(s)\rightleftharpoons \text{CaO}(s)+{\text{CO}}_2(g)$ [0,25 puntos]

b.3) $2{\text{AgNO}}_3(aq)+2\text{NaOH}(aq)\rightleftharpoons {\text{Ag}}_2\text{O}(s)+2{\text{NaNO}}_3(aq)+{\text{H}}_2\text{O}(l)$ [0,25 puntos]

b.4) $\text{Ni}(s)+4\text{CO}(g)\rightleftharpoons {\text{Ni(CO)}}_4(g)$ [0,25 puntos]

a) Escriba el procedimiento experimental seguido en la realización de una volumetría ácido-base. [1,00 punto]

b) $\mathrm{1,00}\text{ g}$ de una disolución acuosa de peróxido de hidrógeno, ${\text{H}}_2{\text{O}}_2$, se valora, en medio ácido (${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$), con una disolución acuosa de permanganato potásico, ${\text{KMnO}}_4$, $\mathrm{0,0200}\text{ M}$. Calcule la masa de ${\text{H}}_2{\text{O}}_2$ que hay en la disolución acuosa original sabiendo que, después de añadirle $\mathrm{22,5}\text{ mL}$ de la disolución acuosa de ${\text{KMnO}}_4$, adquiere un color púrpura pálido. [1,00 punto]

Datos: $A_{\text{r}}(\text{H})=\mathrm{1,0080}$ y $A_{\text{r}}(\text{O})=\mathrm{15,999}$.

$5{\text{H}}_2{\text{O}}_2(aq)+2{\text{KMnO}}_4(aq)+3{\text{H}}_2{\text{SO}}_4(aq)\to 5{\text{O}}_2(g)+2{\text{MnSO}}_4(aq)+8{\text{H}}_2\text{O}(l)+{\text{K}}_2{\text{SO}}_4(aq)$

a) Se muestran, a continuación, las fórmulas estructurales semidesarrolladas del eteno y del etino ($Z(\text{H})=1$ y $Z(\text{C})=6$). Justifique, utilizando los esquemas de hibridación de la teoría del enlace de valencia (TEV), los valores aproximados que toman los ángulos $\alpha$ y $\beta$. [0,50 puntos]



b) Escriba la fórmula estructural semidesarrollada de los siguientes compuestos: butano, propeno, propan-1-ol, ciclohexeno, 3-metilbut-1-eno y clorometanol. [1,50 puntos]

a) Utilice los datos de la tabla para calcular el número de electrones desapareados que existen en los estados fundamentales de los iones ${\text{Li}}^{+}$ y ${\text{O}}^{-}$. [0,50 puntos]

$$	$\text{Li}$	$\text{O}$ $Z$	$3$	$8$

b) [1,50 puntos]

b.1) ¿Qué nombre recibe el compuesto que se forma al hacer reaccionar propan-2-ol con una disolución acuosa ácida de dicromato de potasio, ${\text{K}}_2{\text{Cr}}_2{\text{O}}_7$? [0,50 puntos]

b.2) Escriba la fórmula estructural semidesarrollada de dicho compuesto. [0,50 puntos]

b.3) ¿Qué tipo de reacción ha tenido lugar? [0,50 puntos]